Überflutungen, Sturzfluten Merkmale, Auswirkungen, Beispiele

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1 Überflutungen, Sturzfluten Merkmale, Auswirkungen, Beispiele Dr. Bernd Bucher Heinrich Schäfer Wasserwirtschaftlicher Informationstag

2 Abflussbildung Quelle: Dyck (1980) 2

3 Abfluss-Komponenten Abflusskomponenten Oberflächenabfluss Zwischenabfluss Direktabfluss Grundwasserabfluss Basisabfluss Direktabfluss: = Oberflächenabfluss + Zwischenabfluss (boden-innerer lateraler Abfluss); Dieser Niederschlagsanteil wird nicht zurückgehalten, sondern effektiv, d.h. wirksam. Basisabfluss: entspricht Grundwasserabfluss 3

4 Abflussgeschehen bei Niederschlag mit konstanter Intensität Bei Starkregen veränderte Dynamik! 4

5 Haupttypen des Hochwassers 1. Sturmflut Überflutung von Küsten durch das Meer bei Sturmwetterlagen 2. Flusshochwasser (Überschwemmung) Das Fließgewässer tritt über die Ufer 3. Sturzflut Überflutung durch intensive Niederschläge 5

6 Unterschiede Flusshochwasser Sturzflut Entstehung: - große Niederschlagsmenge - Wassersättigung des Bodens - hohe Niederschlagsintensität - N.-intensität > Infiltrationsrate begünstigt durch: - hohe Vorfeuchte, Schneeschmelze - Relief, Landnutzung - lückenhafte Vegetation, - Verschlämmung des Bodens - Versiegelung, (Klein)-Relief Sediment: - hohe Fracht - sehr hohe Fracht Ort: - Flussauen (gewässergebunden) - regional, großräumig - grundsätzlich überall möglich - bevorzugt Mulden, Hangfüße, sehr kleine Gewässer - lokal 6

7 Unterschiede Flusshochwasser Sturzflut Vorwarnzeit: - Stunden bis Tage - Minuten bis wenige Stunden Dauer: - Tage bis Wochen - Stunden Informations- Basis, Dokumentation - N-Prognosen - N-Radar - Niederschlagsstationen - Abflusspegel - Betriebsdaten - ÜSG, HWGK,... - N-Prognosen - N-Radar - Niederschlagsstationen 7

8 Sturzflut oder Überschwemmung? Weiler am Berge, Kreis Euskirchen, August

9 Integrierter Hochwasserschutz: 3-Säulenmodell Integrierter Hochwasserschutz Technischer Hochwasserschutz Gewässerausbau Deiche und Mauern Hochwasserspeicher Natürlicher Wasserrückhalt im Einzugsgebiet in Gewässer und Aue Weitergehende Vorsorge Flächenvorsorge Bauvorsorge Verhaltensvorsorge Risikovorsorge 9

10 Technischer Hochwasserschutz Hochwasserspeicher Beckenverbund für den Hochwasserrückhalt HRB Garsdorf (2012) HRB Mödrath (2007) HRB Niederberg (2006) HRB Horchheim (1984) 10 HRB Eicherscheid (1975)

11 11 Natürlicher Wasserrückhalt B 56 an der Swist

12 HW-Warn- und Informationssystem Internetplattform verfügbar für Krisenstäbe DWD-Vorhersagen (Niederschlag,Tempera-tur, Wind, Schnee) Aktuelle Situation Niederschlag Temperatur Warnungen Wasserstand Abfluss 12

13 13 Hochwasser Sept. 2007: Gefahrenabwehr

14 Hochwasserschutz bei Flusshochwasser seit langem etabliert, mit erheblichen Verbesserung in den letzten 2 Jahrzehnten: 1. Gesetzliche Regelungen WHG Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie 2. Daten Niederschlagsprognosen, Radar, Datenfernübertragung, Laserscanning, etc. 3. Verfahren Niederschlag-Abfluss-Modelle, 2D-Hydraulik 4. Information und Zusammenarbeit HOWIS, Kartenwerke, Internet Hochwasserschutzmaßnahmen Hochwasserrückhaltebecken, Reaktivierung ÜSG, etc.

15 Sturzfluten- bisherige Beachtung Warum in der HWRM-RL bzw. dem WHG bisher nicht berücksichtigt? 1. Auf lokaler Ebene! 2. Örtlich begrenzt! 3. Bisher mit geringerer Auftrittswahrscheinlichkeit? 4. Geringeres Schadenspotenzial? In jedem Fall können Starkregenereignisse & Sturzfluten signifikante Risiken darstellen, weil Ort und Zeitpunkt nicht/ bedingt absehbar sind! 15

16 Beispiel Sturzfluten 16 Busental in Trier,

17 Beispiel Sturzfluten Busental in Trier,

18 Beispiel Sturzfluten Busental in Trier,

19 Beispiel Sturzfluten Quelle: Baumgarten 19

20 Unterschiede Flusshochwasser Sturzflut Entstehung: - große Niederschlagsmenge - Wassersättigung des Bodens - hohe Niederschlagsintensität - N.-intensität > Infiltrationsrate begünstigt durch: - hohe Vorfeuchte, Schneeschmelze - Relief, Landnutzung - lückenhafte Vegetation, - Verschlämmung des Bodens - Versiegelung, (Klein)-Relief Sediment: - hohe Fracht - sehr hohe Fracht Ort: - Flussauen (gewässergebunden) - regional, großräumig - grundsätzlich überall möglich - bevorzugt Mulden, Hangfüße, sehr kleine Gewässer - lokal 20

21 Folgen von intensivem Niederschlag/ Starkregen Gewässer: anhaltender oder intensiver Niederschlag führt zu Hochwasser Folge: Überschwemmungen Kanalnetz: intensiver Niederschlag führt zur Überlastung im Kanalnetz Folge: Überflutung Gewässer & Kanalnetz: intensiver Niederschlag übersteigt Infiltrationsrate derart, dass Wasser weder durch kleine Gewässer noch Entwässerungssysteme aufgenommen werden kann Folge: Sturzflut (unkontrollierter Oberflächenabfluss,wild abfließendes Wasser) 21

22 Folgen von intensivem Niederschlag/ Starkregen Sturzflut: Unkontrollierter Oberflächenabfluss, bei dem Wasser weder durch kleine Gewässer noch Entwässerungssysteme aufgenommen werden kann. Urbane Sturzfluten: Kurzfristig auftretende, große oder sehr große Oberflächenabflüsse innerhalb eines Siedlungsgebietes aufgrund lokal auftretender Starkregen (DWA M 119). 22

23 Ursachen der Überflutungen 1. Zufluss von Außengebieten 2. Hydraulische Überlastung Entwässerungseinrichtungen 3. Ausuferung von kleinen Gewässern und Flutmulden 4. schlafende Gewässer und Bachverrohrungen 23

24 Ursachen von Überflutungen Zufluss von Außengebiet Entwässerungssystem (Überstau) Gewässer (Hochwasser) 24

25 Ausbildung von Überflutungen bei unterschiedlicher Topografie 25 Quelle: DWA M119

26 Einfluss des Versiegelungsgrades Versickerung und Abfluss Natürliche Oberfläche Oberfläche versiegelt 26

27 Veränderung von Abflussganglinien in Abhängigkeit vom Versiegelungsgrad 27 Quelle: Uhl, 2017

28 Beispiele Sturzfluten Braunsbach , Quelle: LUBW 28 Video,Ahrtal

29 Beispiele Sturzfluten Kommern, Schwerfen, Sinzenich 29

30 Beispiele Sturzfluten 6. Juni 2016 Eiserfey, Vussem 30

31 Überflutungsschutz und Überflutungsvorsorge als kommunale Gemeinschaftsaufgabe (DWA 2008) Bemessungsregen seltene Starkregen außergewöhnliche Starkregen Überstaufreiheit Überflutungsschutz Schadensbegrenzung Entwässerungssystem inkl. 1 Rückstausicherung in 3 in Gebäuden 1 in 20 Verkehrs- und Freiflächen temporär gezielter Objektschutz (privat) 31

32 Überflutungsschutz und Überflutungsvorsorge nur fachübergreifend lösbar 32

33 Hydraulische Grundlagen Anforderungen an Planung, Bau und Betrieb auf Grundlage DIN EN 752 und DWA-A 118 Bemessungsabfluss: 90% Vollfüllung des Kanalrohres Überlastung: Wasserstand > Rohrscheitel Einstau: Wasserstand zwischen Rohscheitel und Geländeoberkante Überstau: Wasserstand auf bzw. über GOK Überflutung: Schäden infolge Überstau 33