Gefahrenhinweiskarten

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1 Gefahrenhinweiskarten geogener Naturgefahren in Deutschland Geologisches Jahrbuch, Reihe A, Heft 164

2 GEOLOGISCHES JAHRBUCH Reihe A Allgemeine und regionale Geologie Bundesrepublik Deutschland und Nachbargebiete Heft 164 Gefahrenhinweiskarten geogener Naturgefahren in Deutschland ein Leitfaden der Staatlichen Geologischen Dienste (SGD) AD-HOC-ARBEITSGRUPPE GEOLOGIE Mit 88 Seiten, 19 Abbildungen, 13 Tabellen und 2 Anlagen Herausgegeben von dem Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) und den Staatlichen Geologischen Diensten der Bundesrepublik Deutschland In Kommission bei der E. Schweizerbart schen Verlagsbuchhandlung ( Nägele u. Obermiller ) Johannesstraße 3 A, Stuttgart Hannover 2016

3 Schlagworte Monografie, Geogene Gefahren, Dokumentation, Naturgefahren, Gefahrenhinweiskarte, Subrosion, Hebungen, Massenbewegung, Schutzmaßnahme Deutschland Zitierhinweis AD-HOC-ARBEITSGRUPPE GEOLOGIE (2016): Gefahrenhinweiskarten geogener Naturgefahren in Deutschland ein Leitfaden der Staatlichen Geologischen Dienste (SGD). Geol. Jb., A 164: 88 S., 19 Abb., 13 Tab., 2 Anl.; Hannover.

4 Gefahrenhinweiskarten geogener Naturgefahren in Deutschland ein Leitfaden der Staatlichen Geologischen Dienste (SGD) AD-HOC-ARBEITSGRUPPE GEOLOGIE Bearbeiter C. Ruch1 & H.-M. Möbus 5 unter Mitarbeit von G. Aderhold 5, D. Balzer14, A. Bauriegel 13, J. Fritz 7, S. Henscheid8, U. Herold 11, G. Kersting4, D. Kuhn14, T. Liebsch-Dörschner12, K. Mayer 2, T. Nix 7, M. Rogall 9, S. Schmidt13, K. Schütze6, A. Simon3, C. Starke10, R. Strauß 8 & P. Thom2 Kurzfassung Geogene Naturgefahren wie Massenbewegungen, Subrosion / Verkarstung, Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit sowie setzungs- und hebungsgefährdeter Baugrund sollen in Deutschland nach einheitlichem Mindeststandard erfasst, bewertet und in Gefahrenhinweiskarten räumlich dargestellt werden. Die hierzu notwendigen Voraussetzungen wurden durch den Personenkreis Geogefahren der Staatlichen Geologischen Dienste der Bundesrepublik Deutschland (SGD) erarbeitet. Gefahrenhinweiskarten werden definiert als nach wissenschaftlichen Kriterien erstellte Übersichtskarten mit Hinweisen auf geogene Naturgefahren, die erkannt und lokalisiert, jedoch nicht im Detail analysiert und bewertet sind. Die Aussagen der Gefahrenhinweiskarten sind insbesondere auf die Belange der Raumplanung ausgerichtet. Gefahrenhinweiskarten sollen Ministerien, Fachbehörden, Kreis- und Kommunalverwaltungen sowie Wirtschaftsunternehmen und Bürgern eine Einschätzung geogener Gefahren ermöglichen, um Schäden durch vorausschauende Planung zu verhindern oder zu minimieren. Grundlagen der auszuarbeitenden Gefahrenhinweiskarten sind Ereigniskataster auf der Basis von geologi- schen und ingenieurgeologischen Karten sowie Archivmaterial, Literatur und topografische Karten. Insbesondere hochauflösende, digitale Geländemodelle aus Laserscan-Aufnahmen (LiDAR) sowie Luft- und Satellitenbilder bieten umfangreiche, ergänzende morphogenetische Auswertungs- und Interpretationsmöglichkeiten. Zunehmend werden computergestützte Modellierungen, beispielsweise von Steinschlägen, Felsstürzen oder Rutschungen, für die Ausweisung von Gefahrenhinweisflächen genutzt. Für die Erstellung von Gefahrenhinweiskarten ist die INSPIRE-Richtlinie der EU zu beachten. Die Bereitstellung der Gefahrenhinweiskarten erfolgt durch die Staatlichen Geologischen Dienste (SGD) der Bundesländer. Autorennachweis (1 14) s. Seiten Geol. Jb. A 164 3

5 GEFAHRENHINWEISKARTEN GEOGENER NATURGEFAHREN IN DEUTSCHLAND [ Index Maps of Geological Hazards in Germany Guidelines from the State Geological Surveys of Germany (SGD) ] Summary In Germany, geological hazards, such as landslides, subsurface erosion and karstification, flooding during the prehistoric past, as well as building sites threatened by subsidence and uplift, will be recorded and evaluated according to a uniform standard, and spatially displayed as hazard index maps. The specifications required for these maps were jointly elaborated and defined by the Geohazard Working Group of the State Geological Surveys in Germany (SGD). Hazard index maps are prepared according to scientific criteria and are defined as maps providing information about the overall spatial distribution of different types of geological hazards (susceptibility), though, the displayed hazards are not analysed in detail regarding the temporal probability of hazardous events. The information provided by the hazard index maps is particularly directed to the requirements of land use planning. Ministries, official agencies, county and municipal administrations, as well as commercial enterprises and private persons can take into account geological hazard information during the planning procedures and thus can prevent or mitigate possible risks. The hazard index maps are based on event cadastres (inventories), on respective geological field investigations and further sources of information, like geological and engineering geological maps, archived documents, published literature or topographic data. In particular, high-resolution digital terrain models derived from LIDAR (Light Detection And Ranging) scans as well as aerial photographs and satellite images provide comprehensive and additional materials for the analysis and interpretation of geomorphological features. Computerized modelling of, for example, rock falls or landslides is increasingly applied to identify and delimit hazard prone areas. The hazard index maps are prepared according to the EU INSPIRE (Infrastructure for Spatial Information in the European Community) Directive (2007) and provided for the public by the mandated State Geological Surveys in Germany (SGD). 4 Geol. Jb. A 164

6 INHALTSVERZEICHNIS Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 6 2 Naturgefahren 10 3 Informationsgrundlagen zur Erstellung von Gefahrenhinweiskarten Karten und Archivmaterial Ereigniskataster Modellierungen Geländearbeit 19 4 Inhalte und Darstellung der Gefahrenhinweiskarten Massenbewegungen Subrosion / Verkarstung Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit Setzungen / Hebungen 39 5 Anwendungshinweise 42 6 Literaturhinweise 46 Anlage A Mindestanforderungen Ereigniskataster 51 A 1 Titeldaten 53 A 2 Fachdaten 55 A 3 Spezielle Fachdaten Massenbewegungen 59 A 4 Spezielle Fachdaten Subrosion/ Verkarstung 65 Anlage B Leitfaden zur Erstellung der Gefahrenhinweiskarte Frühgeschichtliche Hochwässer 71 Geol. Jb. A 164 5

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8 1 Einleitung Geogene Naturgefahren wie Massenbewegungen, Verkarstung, Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit sowie setzungs- und hebungsgefährdeter Baugrund sollen künftig in Deutschland nach einheitlichem Mindeststandard erfasst, bewertet und räumlich dargestellt werden. Zu diesem Zweck gibt der aus Ingenieurgeologen bestehende Personenkreis Geogefahren der Staatlichen Geologischen Dienste der Bundesrepublik Deutschland (SGD) Empfehlungen zur Erstellung von Gefahrenhinweiskarten heraus. Diese Empfehlungen richten sich an die Bearbeiter der SGD.

9 GEFAHRENHINWEISKARTEN GEOGENER NATURGEFAHREN IN DEUTSCHLAND Gefahrenhinweiskarten sind nach objektiven wissenschaftlichen Kriterien erstellte Übersichtskarten mit Hinweisen auf geogene Naturgefahren, die erkannt und lokalisiert, jedoch nicht im Detail analysiert und bewertet sind. Dabei spiegelt sich die geologische, morphologische und klimatische Vielfalt Deutschlands in den jeweiligen Schwerpunkten der Gefahrenhinweiskarten wider. Gefahrenhinweiskarten enthalten im Gegensatz zu Gefahrenkarten noch keine Angaben zu Eintrittswahrscheinlichkeit und Intensität einer Naturgefahr. Die Gefahrenhinweiskarten sind auf die Belange der Raumplanung ausgerichtet. Sie dienen Ministerien, Fachbehörden, Kreis- und Kommunalverwaltungen sowie Wirtschaftsunternehmen und Bürgern als eine erste Grundlage zur Gefahreneinschätzung mit dem Ziel, Schäden durch vorausschauende Planung zu verhindern bzw. zu minimieren. Unter bestimmten Voraussetzungen können Gefahrenhinweis karten auch von der Versicherungswirtschaft benutzt werden. Ausgehend von Gefahrenhinweiskarten stellen Gefahren- und Risikokarten die nächste Entwicklungsstufe dar. Es ist eine Aufgabe der Staatlichen Geologischen Dienste bundesweit vergleichbare Gefahrenhinweiskarten den öffentlichen und privaten Nutzern als praxis nahes Arbeitsinstrument zur Verfügung zu stellen. Diese Gefahrenhinweiskarten werden nach länderspezifischen Erfordernissen erarbeitet. 8 Geol. Jb. A 164

10 1 EINLEITUNG Für den Aufbau der Gefahrenhinweiskarten sind die Inhalte der INSPIRE-Richtlinie (2007/2/EG) der EU zu beachten, die vorgeben, dass bereits vorhandene sowie zukünftig erhobene Geodaten überregional einheitlich bereitgestellt werden. Kassel N Abb. 1: Übersicht der rutschungsempfindlichen Schichten in Hessen. Eschwege Marburg Fulda Limburg vergrößerter Ausschnitt Wiesbaden Frankfurt Darmstadt Rutschungen: Stadium aktiv undifferenziert km Erbach Solifluktions- und Hangschuttmassen Basalte Basalttuffe Tertiäre Tone Grenze Mittlerer/Oberer Muschelkalk Muschelkalkschichten Grenze Röt / Unterer Muschelkalk Gipse Mesozoische Tonsteine Paläozoische Tonsteine Geol. Jb. A 164 9

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12 2 Naturgefahren Der Personenkreis Geogefahren unterscheidet grund sätzlich folgende geologisch bedingte Naturgefahren in Deutschland: Massenbewegungen, Subrosion / Verkarstung, Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit, Setzungen / Hebungen, oberflächennahes Grundwasser, Grundwasserversalzung, Gasaustritte (Methan, Radon, CO2 ), Erdbeben. Zusätzlich sind Bergbaufolgen zu berücksichtigen, die in ihren Auswirkungen mit Naturgefahren vergleichbar sein können.

13 GEFAHRENHINWEISKARTEN GEOGENER NATURGEFAHREN IN DEUTSCHLAND Die vorliegende Empfehlung zur Erstellung von Gefahrenhinweiskarten beschränkt sich zunächst auf die Erfassung und Darstellung der für alle SGD relevanten Naturgefahren: Massenbewegungen (Rutschungsprozesse, Sturzprozesse und Fließprozesse), Subrosion / Verkarstung, Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit, Setzungen / Hebungen. Für die übrigen genannten Naturgefahren kann bedarfsweise analog zu den Tabellen 1 bis 13 (s. Kapitel 3 und 4) verfahren werden, sofern nicht bereits länderübergreifende Regelungen vorhanden sind. Abb. 2: Setzung des Holstentores in Lübeck, das im Niederungsbereich der Trave auf Aufschüttungen und unterlagernden Torfen oder Mudden gegründet wurde. 12 Geol. Jb. A 164

14 2 NATURGEFAHREN Abb. 3: Hochwasser am Zusammenfluss von Leine (links unten) und Aller (rechts) südlich von Hodenhagen (Niedersachsen) im Februar 2004; Blick nach Norden. Abb. 4: Erdfall im Stadtgebiet von Schmalkalden (Thüringen) im November Ursache für diesen Erdfall waren natürliche Subrosionsprozesse in Zechstein-Anhydriten innerhalb einer das Stadtgebiet querenden tektonischen Störungszone. Abb. 5: Hangrutschung bei Tultewitz (Sachsen-Anhalt, Burgenlandkreis) im Januar Auf einer Fläche von ca. 2,5 ha weist die Rutschung max. 2,5 m hohe Abrisskanten (linker Bildrand) und bis zu 2 m hohe Aufpressungen hangabwärts auf. Geol. Jb. A

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16 3 Informationsgrundlagen zur Erstellung von Gefahrenhinweiskarten Gefahrenhinweiskarten werden auf Grundlage der folgenden Informationen erstellt: Karten und Archivmaterial, Ereigniskataster, Modellierungen, Geländearbeit.

17 GEFAHRENHINWEISKARTEN GEOGENER NATURGEFAHREN IN DEUTSCHLAND 3.1 Karten und Archivmaterial Basis für die Erarbeitung von Gefahrenhinweiskarten bilden die Auswertungen vorliegender Kartenwerke, insbesondere geologischer und topografischer Karten, Baugrundkarten, ingenieurgeologische Spezialkartierungen etc. sowie Archivmaterial und Literatur. Eine weitere Grundlage zur Erarbeitung von Gefahrenhinweiskarten ist die fernerkundliche Auswertung (z. B. hochauflösende digitale Geländemodelle, Luft- und Satellitenbilder). Bei der räumlichen Erfassung und Abgrenzung von Massenbewegungen, Verkarstungsphänomenen an der Geländeoberfläche und von hochwassergefährdeten Gebieten stellen fernerkundliche Methoden hervorragende Hilfsmittel dar. Insbesondere die im Laserscan-Verfahren (LiDAR: Light Detection And Ranging) gewonnenen hochauflösenden Digitalen Geländemodelle (DGM) bieten als shaded relief map (geschummerte Reliefkarte) im Vergleich zu herkömmlichen Luft- und Satellitenbildern umfangreiche morphogenetische Interpretationsmöglichkeiten. Geografische Informationssysteme (GIS) bilden bei der Erstellung von Gefahrenhinweiskarten ein unverzichtbares Hilfsmittel. Die in Geografischen Informationssystemen automatisiert und teilautomatisiert abgeleiteten Gefahrenhinweisflächen basieren auf geologischen und topografischen Basisdatensätzen, die nach ingenieurgeologisch-geotechnischen Kriterien (standardisierte Parameter) bewertet werden. In einfachen Fällen (z. B. Setzung) handelt es sich um die Überführung einer geologischen Fläche in eine Gefahrenhinweisfläche (z. B. junge, kompressible Talablagerungen). 16 Geol. Jb. A 164

18 3 INFORMATIONSGRUNDLAGEN Die Verschneidung von aus DGM-Daten gewonnenen Hangneigungen mit bestimmten Eigenschaften geologischer Einheiten führt zu weiteren Gefahrenhinweisflächen, die auf Plausibilität geprüft und ggf. nachbearbeitet werden müssen. Die standardisierten geotechnischen Parameter-Listen sind regionalspezifisch zu definieren. Ein Beispiel hierfür bietet Tabelle 1. Tabelle 1: Beispiel einer standardisierten geotechnischen Parameter-Liste (LGRB BW) Naturgefahr Verkarstung Setzung Hebung Massenbewegung frühgeschichtliche Hochwässer Stratigrafie Karbonat Sulfat / Chlorid anthrop. Auffüllungen organisch / bindig jahreszeitliche Volumenänderung Sulfatkristallisation aus Pyrit Gipskristallisation aus Anhydrit Steinschlag / Felssturz kleinvolumige Rutschung großvolumige Rutschung kritische Hangneigung holozäne Talablagerungen holozän-pleistozäne Talablagerungen Einstufung erst nach Zusatzinformation Mittlerer Muschelkalk Oberer Muschelkalk x x x x > 15 x x > 35 Auelehm x x Geol. Jb. A

19 GEFAHRENHINWEISKARTEN GEOGENER NATURGEFAHREN IN DEUTSCHLAND 3.2 Ereigniskataster Wichtiger Bestandteil für die zukünftige Erstellung von Gefahrenhinweiskarten ist der Aufbau und die Auswertung von Ereigniskatastern (z. B. Rutschungs- oder Erdfallkataster; vgl. dazu Biewald 2004, Schmidt 2004). Die in den Katastern nach bundeseinheitlichem Mindeststandard zu erfassenden Daten unterteilen sich in: Titeldaten der Themenkomplexe Massenbewegungen und Subrosion/ Verkarstung mit Angaben zur Lage im Raum, zur Koordinatenermittlung etc. (vgl. Anlage A 1). Gemeinsame Fachdaten der Themenkomplexe Massen bewegungen und Subrosion / Verkarstung mit Angaben zur Entstehungszeit, zur Geländenutzung, zu Schäden etc. (vgl. Anlage A 2). Spezifische Fachdaten der Themenkomplexe Massen bewegungen und Subrosion / Verkarstung (vgl. Anlage A 3 und A 4). Flächendaten Setzungen/ Hebungen und Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit (vgl. Anlage B). Die jeweiligen Felder und Inhalte sind in den Anlagen A und B beschrieben. 18 Geol. Jb. A 164

20 Gefahrenhinweiskarten geogener Naturgefahren in Deutschland ein Leitfaden der Staatlichen Geologischen Dienste (SGD) H Hrsg.: AD-HOC-Arbeitsgruppe Geologie Seiten, 1 9 Abb., 1 3 Tab., 21 x29cm, (Geologisches Jahrbuch Reihe A, Band A 1 64) ISBN , gebunden, 29,90 Info+G: de/ Dieser Leitfaden definiert erstmalig bundesweit einheitliche Mindeststandards für die Erfassung und Bewertung geogener Naturgefahren in Gefahrenhinweiskarten. Notwendige Mindestanforderungen wurden durch den Personenkreis "Geogefahren" der Staatlichen Geologischen Dienste der Bundesrepublik Deutschland (SGD) und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) erarbeitet. Die Erläuterungen wenden sich an Behörden, Planer, Ingenieurbüros, Universitäten, Fachhochschulen und die interessierte Öffentlichkeit. Die Vorgaben für die Erstellung von Ereigniskatastern und Gefahrenhinweiskarten richten sich an die SGD. Die vorliegenden Empfehlungen umfassen die geogenen Naturgefahren Massenbewegungen, Subrosion/Verkarstung, Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit sowie setzungs- und hebungsgefährdeten Baugrund. Alle resultierenden Gefahrenhinweiskarten sind auf die Belange der Raumplanung ausgerichtet. Schäden durch geogene Gefahren sollen durch vorausschauende Planung verhindert oder minimiert werden. Jede behandelte Naturgefahr ist detailliert beschrieben und wird anhand zahlreicher Fotos vorgestellt. Auf die für die Ausarbeitung der Gefahrenhinweiskarten und Ereigniskataster notwendigen Grundlagen wie geologische und ingenieurgeologische Karten, digitale Geländemodelle aus Laserscan-Aufnahmen (LIDAR), computergestützte Modellierungen etc. wird hingewisen. Ein umfassender Anlagenblock mit der Beschreibung aller Inhalte und Datenfelder der erforderlichen Ereigniskataster bildet den Abschluss. E Schweizerbart Science Publishers Stuttgart Johannesstrasse 3A, Stuttgart, Germany. tel.: fax: order@schweizerbart.de

21 Gefahrenhinweiskarten geogener Naturgefahren in Deutschland Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung 6 2 Naturgefahren Informationsgrundlagen zur Erstellung von Gefahrenhinweiskarten Karten und Archivmaterial Ereigniskataster Modellierungen Geländearbeit Inhalte und Darstellung der Gefahrenhinweiskarten Massenbewegungen Subrosion / Verkarstung Hochwässer der frühgeschichtlichen Vergangenheit Setzungen / Hebungen 39 5 Anwendungshinweise 42 6 Literaturhinweise 46 Anlage A - Mindestanforderungen Ereigniskataster 51 A1 - Titeldaten 53 A2 - Fachdaten 55 A3 - Spezielle Fachdaten "Massenbewegungen" 59 A4 - Spezielle Fachdaten "Subrosion / Verkarstung" 65 Anlage B - Leitfaden zur Erstellung der Gefahrenhinweiskarte "Frühgeschichtliche Hochwässer" 71 Bestellschein / Order Form Wir (ich) bestelle(n) hiermit von der E. Schweizerbart'schen Verlagsbuchhandlung (Nägele u. Obermiller), Johannesstrasse 3A, Stuttgart, Germany. Tel , fax: , order@ schweizerbart.de via: Ex. Gefahrenhinweiskarten geogener Naturgefahren in Deutschland. (Geologisches Jahrbuch A1 64) ISBN , gebunden, 29, 90 Ex. Eisströme Dynamik und Sedimente. (Geologisches Jahrbuch A1 61 ) ISBN , gebunden, 34, 80 Name: Anschrift: Datum: Unterschrift: Verbraucher im Sinne des BGB können ihre Bestellung innerhalb von 1 4 Tagen nach Erhalt der Ware widerrufen (D). Preisänderung und Irrtum vorbehalten. 1 2/ Printed in Germany