Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 1 KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH) Institut für Wasser und Gewässerentwicklung – Bereich Wasserwirtschaft und Kulturtechnik – Prof. Dr.‐Ing. Nestmann Konzepte zum naturverträglichen Hochwasser‐ und Auenschutz Aktuelle Situation, Handlungsoptionen und Restriktionen aus technischer Sicht Dr.‐Ing. Boris Lehmann Wasserbau und Gewässerentwicklung [email protected]www.sandsack.info Zum Aufbau des Vortrages: • Aktuelle Situation • Handlungsoptionen • Restriktionen
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Konzepte zum naturverträglichen Hochwasser und - … · Konzepte zum naturverträglichen Hochwasser ... Maßnahmen und Folgen des Flussbaus Maßnahmen des Gewässerausbaus Flusstrassierung
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Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 1
KIT – die Kooperation von Forschungszentrum Karlsruhe GmbH und Universität Karlsruhe (TH)
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung – Bereich Wasserwirtschaft und Kulturtechnik – Prof. Dr.‐Ing. Nestmann
Konzepte zum naturverträglichen Hochwasser‐und AuenschutzAktuelle Situation, Handlungsoptionen und Restriktionen aus technischer Sicht
Welche Maßnahmen wurden durchgeführt und welche negativen Folgen wurden dabei verursacht?→ nächste Folien
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 5
5Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Maßnahmen und Folgen des Flussbaus
Maßnahmen des Gewässerausbaus
Flusstrassierung in einem relativ geradlinigen Hauptstrom
Abdämmung der Vorlandbereiche
Buhnen‐ und Staustufenbau zur Wasserstandsregulierung
Negative Folgen
Beschleunigung der Strömung
Zunahme der Gerinneerosion
Verlust von Überflutungsflächen
Erhöhung des Hochwasserabflusses
Abtrennung der Auen
Geschieberückhalt in den Stauräumen
Sohlenerosion im Unterwasser der Stauanlage (Bsp. Iffezheim)
Unterbrechung der Durchgängigkeit
Aufbau per Klick:
Maßnahme und dann Folge…
Die gewonnenen Erkenntnisse und Erfahrungen zeigen auf, dass der Gewässerausbau durch die genannten Maßnahmen nicht nur nachteilig für die Gewässerökologie ist, sondern zudem auch nur lokale Verbesserungen des Hochwasserschutzes bewirken!
Welche Handlungsoptionen zum HW‐Schutz bieten sich also gegenwärtig an?→ nächste Folie
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
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6Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Hochwasserschutz
‐ Handlungsoptionen ‐
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
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7Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Die „drei Säulen“ des HW‐Schutzes
Hochwasservorsorge
Technischer Schutz Operationeller Einsatz
Archiv IWG
Drei Mögliche Handlungsoptionen, deren kombinierter Einsatz ein an die Bedingungen angepasstes und nachhaltiges Hochwassermanagement von Fließgewässersystemen ermöglichen.
Blick zur HW‐Vorsorge…→ nächste Folie
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
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8Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Hochwasservorsorge
Hochwasservorsorge
Flächenvorsorge
‐ angepasste Nutzung
Bauvorsorge
‐ angepasste Bauweise
Risikovorsorge
‐ Rücklagen, Versicherung
Natürlicher Wasserrückhalt
‐ Aktivierung vonRetentionsräumen
‐ FlächenentsiegelungArchiv IWG
www.wwa‐ke.bayern.de
www.rp.baden‐wuerttemberg.de
Hochwasser‐Versicherung
1) Flächenvorsorge
Bekannte Überflutungsräume freihalten
2) Bauvorsorge
Angepasste Bauweisen mit mögl. geringem Schadenspotenzial
3) Risikovorsorge
4) Natürlicher Wasserrückhalt
z.B. durch Deichrückverlegungen o.ä.
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
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9Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Monheimer Rheinbogen mit neuer Deichtrasse(Luftbild: „Monheim zurück an den Rhein!“, Stadt Monheim)
Was bringt‘s?
Auenökologisches Potenzial: ☺
Hochwasserentlastung für Unterlieger: ?
Beispiel zum natürlichen Wasserrückhalt:
Deichrückverlegung am Niederrhein bei Monheim
Durch die Schaffung neuer Überflutungsräume können Auenwälder etabliert werden…
Was bringt diese Maßnahme für den HW‐Schutz?Die Hochwasservorhersagezentrale BW hat hierzu die Wirksamkeit möglicher Deichrückverlegungen am Oberrhein untersucht… → nächste Folie
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10Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Rechnerische HW‐Analyse Deichrückverlegung am Oberrhein – Szenario 1
Homagk, LfU Karlsruhe,
2005
Simulierte HW‐Welle:ca. 1 Tag über 3000 m³/s
Recherche der HVZ BW:
Potenzial für Deichrückverlegungen zwischen Basel und Karlsruhe = 10.945 ha (ca. 15.330 Fußballfelder oder 37% der Bodenseefläche!)
Simulation Szenario 1: Ein Tag HW mit 3000 m³/s
• Schwarze Ganglinie = HW‐Zufluss in den Oberrhein
• Rote Ganglinie = HW‐Abfluss bei KA ohne Maßnahmen
• Grüne Ganglinie = HW‐Abfluss bei KA mit Maßnahmen
• Fazit: Bei kurzen HW‐Ereignissen
• HW‐Schutz durch Retention
• HW‐Schutz durch Laufzeitverlängerung
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11Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Rechnerische HW‐Analyse Deichrückverlegung am Oberrhein – Szenario 2
Homagk, LfU Karlsruhe, 2005
Simulierte HW‐Welle:ca. 4,5 Tage über 3000 m³/s
Gleiche Darstellung wie bei Szenario 1
Neue Randbedingung: HW‐Ereignis dauert länger an!
Fazit: Für lang andauernde HW‐Ereignisse…
•bei ansteigendem Abfluss läuft das Wasser unkontrolliert in die Rückhalteflächen ein
• bevor der HW‐Wellenscheitel die Deichrückverlegungsstrecken erreicht hat, sind die Flächen bereits vollgefüllt
• daher kaum mehr HW‐Schutz durch Retention
•HW‐Schutz durch Laufzeitverlängerung
•Deichrückverlegungen nur in Abhängigkeit von der Charakteristik der HW‐Ganglinie als Hochwasserschutzmaßnahme nützlich
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 12
12Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Die „drei Säulen“ des HW‐Schutzes
Hochwasservorsorge
Technischer Schutz Operationeller Einsatz
Archiv IWG
Was verbirgt sich hinter den Maßnahmen des technischen HW‐Schutzes?
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 13
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 19
19Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Beispiel: HW‐Gefahrenkarten für die Öffentlichkeit
www.uvm.baden‐wuerttemberg.de
Die HWGK‘en sollen zukünftig zur Flächenvorsorge beitragen, indem pot. gefährdete Überschwemmungs‐gebiete transparent ausgewiesen werden.
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
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20Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Hochwasserschutz
‐ Restriktionen ‐
… und Möglichkeiten!
Aus Restriktionen können Möglichkeiten entstehen…
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Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 21
21Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Definition „Hochwasser“
DIN 4049/1994‐10 „Hydrologie“, Teil 3Hochwasser (en: flood)Zustand in einem oberirdischen Gewässer, bei dem der Wasserstand oder der Durchfluss einen bestimmten Wert (Schwellenwert) erreicht oder überschritten hat.
HW‐Schutz wird planerisch für einen Schwellenwert, den sog. Bemessungsabfluss, ausgelegt.
Festlegung des Schwellenwertes auf Basis hydrologischer und gebietsspezifischer Parameter.
Überschreitet das Naturereignis den Schwellenwert, so versagt größtenteils die Schutzfunktion der Anlage!
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 22
22Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Hochwasserschutz erfordert Solidarität !
Hochwassermagazin 4,
Mai 2002
und Interdisziplinarität!
HW‐Schutz erfordert Solidarität(Bsp. IKoNe oder IRP)
HW‐Schutz erfordert Interdisziplinarität
Neben der Ökologie spielen noch weitere Fachdisziplinen bei der Planung und Gestaltung des Hochwasserschutzes eine wichtige Rolle!
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 23
23Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Gewässerökologie: Chancen für integrativen HW‐SchutzDonau östlich Wien (Satellitenfotos: Naturhistorisches Museum Wien; Lageplan: IWG; Fotos: IWG & Lötsch)
Bsp. Donau/Wien
Öffnung von Querbauwerken in Altarmen und Wiederanbindung an den Hauptfluss erweitern den Abflusskorridor bei Mittel‐ und Hochwasser (Laufzeitverlängerung, Rückhalt) und ermöglichen die Etablierung von Auewäldern.
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 24
24Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Öko‐Hydraulik: Interaktion Vegetation und Abfluss(Quelle: GWDir. Südlicher Oberrhein, Breisach)
Tieferlegung des Geländes um ca. 6 m zwischen Rhein‐km 174,3 und 218,8 (= 44,5 km)
UnterliegerOberlieger
Bsp. Projekt Vorlandabgrabung am Oberrhein
Durch Abgrabung soll der Abflussquerschnitt erweitert werden und zugleich potenzielle Ansiedlungsflächen für Auewälder entstehen
Positive Effekte dieser Maßnahme für die Unterlieger liegen auf der Hand.
Vorsicht bei Etablierung von Gehölzen in beengten Gewässerkorridoren mit hohen Fließge‐schwindigkeiten: Infolge der Gehölze entsteht ein Strömungswiderstand, der für die An‐ und Oberlieger einen Aufstau zur Folge haben kann…
Hier sind detailgenaue hydraulische Untersuchungen notwendig…
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
Institut für Wasser und Gewässerentwicklung / Dr.‐Ing. Boris Lehmann Seite 25
25Institut für Wasser undGewässerentwicklung
Vorraussetzung:o ökologische Entwicklungsfähigkeit der vorgesehenen Maßnahmen im Untersuchungsgebiet
Wasserbauliche Kernfragen:o Wie ändert sich die hydraulische Funktionalität infolge der zusätzlichen ökologischen
Maßnahmen?
o Wie ändert sich dadurch der Schutzgrad bei Hochwasser für die An‐, Unter und Oberlieger?
Ansatz integrativer HW‐Schutz:o Kompromissfindung durch Wichtung der Ziele und Entscheidung für eine Variante, die
möglichst viele Belange möglichst optimal berücksichtigt.
Nachhaltigkeit:o Nach Fertigstellung und Inbetriebnahme der Maßnahme: Monitoring zur Entwicklung, um
unerwünschte Einschränkungen der beabsichtigten Wirksamkeit erkennen zu können und entsprechend handeln zu können.
Zusammenfassung: Anforderungen an den naturverträglichen HW‐Schutz und Auenschutz
Konzepte zum naturverträglichen HW‐ und Auenschutz
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