FLIESSPFAD- KARTE GRAZ

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1 FLIESSPFAD- KARTE GRAZ

2 Berliner Ring 40 0 Sehr geehrte Damen und Herren! Liebe Kolleginnen und Kollegen! 4 00 Hangwasser kann zum großen Problem werden, wenn es im Zuge der Bauplatzbeurteilung nicht erkannt wird! Ein Blick in die Fließpfadkarte Graz kann vor bösen Überraschungen schützen, wenn ein möglicher Hangwasserabfluss bei der Planung berücksichtigt wird. Stadtbaudirektor, Dipl.-Ing. Mag. Bertram Werle ße t ra lf s o d Ru 45 g ch we Mallits we ck e nn Ja 0 g 0 80 m Fließpfadkarte Magistrat Graz - Stadtbaudirektion Europaplatz 20, 8011 Graz Vorbehalt: stadtbaudirektion@stadt.graz.at Es handelt sich hier um eine reine Geländeanalyse auf Basis des digitalen Geländemodells 2010 ohne Berücksichtigung von Niederschlag, Bodeneigenschaften und Wechselwirkung mit der Kanalisation. Der Talraum ist von der Analyse ausgenommen (diffuse Fließpfade, Hochwasserabfluß Bäche). Die Karte kann nur als generelle Information über die theoretischen Fließpfade in den Grazer Hanglagen dienen und ersetzt in keinster Weise eine fachkundige Sachverständigenbeurteilung! Es wird keine Gewähr für die Richtigkeit und Vollständigkeit der Daten übernommen. Graz, am Fließpfade kleines EZG (bis 1 ha) mittleres EZG (bis 4 ha) großes EZG (> 4 ha) Senken tiefer 5cm Talraum transparent (diffuser Abfluss!) Hochwasserabfluss Bäche siehe Deckplan 3 - FläWi HQ100 HQ30

3 FLIESSPFADKARTE GRAZ 1. Vorbehalt Bei der Fließpfadkarte handelt es sich um das Ergebnis einer reinen Geländeanalyse auf Basis des digitalen Geländemodells 2010 des Stadtvermessungsamtes. Niederschlag und seine Häufigkeiten, Abflusstiefen, Bodeneigenschaften und die Wechselwirkung mit der Kanalisation bleiben unberücksichtigt. Die Karte soll als generelle Information über die theoretischen Fließpfade in den Grazer Hanglagen dienen und ersetzt in keinster Weise eine fachkundige Sachverständigen-Beurteilung der Einzugsgebiete, der Abflussverhältnisse und der tatsächlichen Situation vor Ort. Es wird keine Gewähr für die Richtigkeit und Vollständigkeit der Daten übernommen. Die Weitergabe von Daten an Dritte ist nicht gestattet. Alle Rechte, insbesondere das Recht der Vervielfältigung und Verbreitung, vorbehalten. 2. Erklärung des Layers Fließpfade 2.1 Bedeutung Die Fließpfade geben an, wohin Wasser allein aufgrund der Geländeneigung fließen würde. Wird ein Grundstück oder ein Bauwerk von einen Fließpfad getroffen, so könnte auch in Wirklichkeit Niederschlagsabfluss aus dem oberhalb liegenden Einzugsgebiet Probleme verursachen, sofern keine der Einschränkungen (siehe unten) zum Tragen kommt. Wie oft eine Beeinträchtigung auftritt und welche Wassermengen zu erwarten sind, bleibt unbeantwortet, da hydrologische Vorgänge in der Geländeanalyse nicht abgebildet sind. Obwohl die Gefahr nicht quantifizierbar ist, steigt sie gewiss mit zunehmender Größe des oberhalb liegenden Einzugsgebiets. In der Karte ist die Einzugsgebietsgröße folgendermaßen klassifiziert: kleines Einzugsgebiet (0,08 ha bis 1 ha) mittleres Einzugsgebiet (bis 4 ha) großes Einzugsgebiet (über 4 ha) Die gewählte Geländeanalyse ist aber nicht dazu gedacht, Abflussmengen aus den Einzugsgebieten zu berechnen! 2.2 Einschränkungen Man muss sich die Fließpfade so vorstellen, als ob der Abfluss in Form eines ganz dünnen Wasserfilmes auf einem vollständig undurchlässigen Untergrund von statten ginge. Aus folgenden Gründen kann der tatsächliche Abfluss von den ausgewiesenen Fließpfaden abweichen: (a) Der Abfluss kann durch Geländeerhebungen, die nicht Teil des Geländemodells sind, in eine andere Richtung gelenkt werden. (b) Vielerorts ist eine Kanalisation errichtet worden, die den Niederschlag unterirdisch ableitet. Diese Kanalisation ist in der Geländeanalyse nicht abgebildet. (c) Der Abfluss hat eine gewisse Wassertiefe und einen gewissen Schwung, sodass kleinere Hindernisse überwunden werden können. Wassertiefe und Schwung werden nur in aufwändigeren Modellansätzen berücksichtigt. (d) Fließpfade auf durchlässigem Untergrund werden sich je nach Versickerungsfähigkeit erst nach entsprechend starken Niederschlägen einstellen, weil anfangs gar kein Abfluss entsteht, und Abfluss aus benachbarten befestigten Gebieten wieder versickert. 2.3 Ausgangsdaten Ausgangsdatensatz ist das digitale Geländemodell (DGM) aus der Laserscan-Befliegung im Jahr Die ursprüngliche Rasterweite von 1 x 1 Meter wurde auf 20 x 20 cm verdichtet. Im Unterschied zu einem digitalen Oberflächenmodell zeigt das DGM keine Gebäude und Vegetation, diese wurden im Zuge der DGM-Erstellung rechnerisch entfernt. Weil Gebäude die Fließrichtungen beeinflussen können, wurden die Gebäude im Zuge des Projektes wieder um einen fixen Betrag angehoben. An Straßendurchlässen und Brücken werden im Originaldatensatz Senken erzeugt, als ob sie verklaust wären. Daher wurden ausgewählte Durchlässe und Brücken aufgeschnitten, sodass die Fließpfade nicht unrealistisch abgelenkt werden. Die Auswahl der Brücken erfolgte anhand des vorläufigen Verlaufs der Fließpfade, anhand des Geländemodells und des Orthophotos. Ausgewählte Stellen wurden im Gelände kontrolliert. 2.4 Räumliche Abdeckung Bei der Berechnung der Fließpfade wurde das Umland von Graz berücksichtigt. Die Darstellung jedoch beschränkt sich, in Analogie zum übrigen Kartenwerk im Intranet, auf die Stadt Graz. Weiters wurde der HQ100-Abflussraum von der Darstellung ausgenommen, weil in diesem Bereich aus einer Niederschlags-Abfluss-Modellierung viel exaktere Ergebnisse vorliegen. Schließlich wurde auch der Talraum ausgenommen, weil er ein so geringes Gefälle aufweist, dass eine reine Geländeanalyse keine sinnvollen Ergebnisse mehr liefert, und die Abflüsse maßgeblich durch die Kanalisation beeinflusst werden. Die Abgrenzung des Talraumes erfolgte anhand des Geländemodells, nach Möglichkeit entlang von Straßen.

4 3. Erklärung des Layers Senken Im Zuge der Geländeanalyse wird ein senkenfreies Geländemodell berechnet. Die Differenz zum originalen Geländemodell entspricht der Senkentiefe. Die Darstellung der Senken hat folgende Vorteile: Senken zeigen, wo sich Wasser ansammeln kann, wenn keine Versickerung möglich ist. Sie heben Teiche deutlicher hervor, die ja mit der Hangentwässerung in engem Zusammenhang stehen. Im Bereich von Senken wird der Fließpfad als Strecke vom Tiefpunkt zum Auslaufpunkt dargestellt. Die Darstellung wird verständlicher, wenn die Senken eingeblendet sind. Der Übersichtlichkeit halber werden in der Fließpfadkarte nur Senken ab einer Tiefe von 5 cm dargestellt. 4. Details zur Berechnung der Fließpfade 4.1 Ermittlung der Fließrichtung Anhand der Geländehöhen kann für jede Rasterzelle des DGM das lokale Gefälle und damit eine Fließrichtung berechnet werden. Hier sind verschiedene Berechnungsmethoden in Verwendung. Der D8-Algorithmus untersucht zum Beispiel für jede Rasterzelle die 8 Nachbarzellen, die Fließrichtung erfolgt dann zu dem Nachbarn mit dem steilsten Gefälle. Die Berechnung geht dann mit dieser Zelle weiter. Wiederum werden die (zum Teil nun neuen) 8 Nachbarzellen ermittelt und daraus die nächste Fließrichtung berechnet. Das Ergebnis dieses Bearbeitungsschrittes sind Fließrichtungen in jedem Punkt. Ein Wassertropfen auf der Geländeoberfläche folgt den berechneten Fließrichtungen bis zur tiefsten Stelle. Der D8-Algorithmus ist eine Vereinfachung, da der Oberflächenabfluss nur in eine Richtung (steilstes Gefälle) erfolgt. Realistischer sind die Ergebnisse mit einem sogenannten Multiple-Flow-Direction (MFD) Verfahren. Für jede Rasterzelle des DGM wird das Gefälle zu allen tieferliegenden Nachbarzellen ermittelt und der Oberflächenabfluss proportional dazu aufgeteilt. In Rinnen (generell: konkaven Geländeformen) erfolgt der Oberflächenabfluss konzentriert in deutlichen Fließbahnen, die nur wenige Rasterzellen breit sind. Bei konvexen Geländeformen teilt sich hingegen der Oberflächenabfluss in mehrere Richtungen auf und verschmiert sich so über einen gewissen Bereich. Für das gegenständliche Projekt wurde ein MFD-Verfahren verwendet. 4.2 Behandlung von Senken Senken in einem Geländemodell sind Zellen, die keinen tieferliegenden Nachbarn mehr haben. Für die Berechnung der Fließrichtung stellt das ein Problem dar, daher wurde vor Anwendung des MFD-Verfahrens ein senkenfreies Geländemodell erstellt. Alle an einer Senke beteiligten Zellen wurden solange angehoben, bis wieder ein Gefälle zu einem tieferliegenden Nachbarn gefunden wurde. Mit dieser Fließrichtung wurde dann der Fließpfad weitergerechnet. 4.3 Berechnung der Fließpfade Anhand der Fließrichtungen können nun die Fließpfade, das eigentliche Bearbeitungsziel, erstellt werden. Für jede Zelle des DGM wird gegen die Fließrichtung marschiert und alle Zellen oberhalb, die zum Ausgangspunkt entwässern, summiert. Das Ergebnis entspricht, multipliziert mit der Zellgröße, dem Einzugsgebiet. Dieser Zahlenwert hängt stark mit der Lage im Gelände zusammen und ermöglicht Rückschlüsse auf den Oberflächenabfluss. Zum Beispiel sind in den oberen Bereichen von Hängen die Einzugsgebiete klein, gefallener Niederschlag rinnt dort, vereinfacht gedacht, flächig ab. Ein Graben am Hangfuß entwässert hingegen schon ein größeres Einzugsgebiet, der Oberflächenabfluss erfolgt nun konzentriert in der Rinne. Laufen mehrere Gräben zusammen, steigt das Einzugsgebiet sprunghaft an. Durch eine passende graphische Darstellung der Ergebnisse werden die Fließpfade im Gelände sichtbar gemacht. 4.4 Abgrenzung zu anderen Verfahren Einige Verfahren schätzen den Maximalabfluss an einem einzelnen Betrachtungspunkt ab. Diese Verfahren berücksichtigen die Hydrologie des Einzugsgebiets, eventuell auch in räumlich aufgelöster Form, der Weg des Wassers wird jedoch nicht bestimmt. In der hydrodynamischen, zweidimensionalen Modellierung wird die Bewegung des Wassers entlang der Oberfläche aufgrund physikalischer Gesetze berechnet. Wassertiefe und Schwung werden berücksichtigt, ebenso Rückstau und der Füllvorgang von Senken. Wesentlich für die Anwendung ist, dass die Frage nach der Abflussmenge bereits beantwortet ist, also die Zuflüsse als Randbedingungen des Modells bekannt sind. Die Simulation nimmt viel Computerleistung in Anspruch und muss sich daher auf viel kleinere Gebiete beschränken. Eine Zwischenstellung nehmen Verfahren ein, welche zwar eine Wassertiefe berücksichtigen, aber die physikalischen Gesetze der Hydraulik in anderer Hinsicht vereinfachen. Hierbei können die hydrologischen Eigenschaften des Untergrundes ansatzweise berücksichtigt werden, indem der Niederschlag modifiziert wird. Graz, im Dezember 2013 Ansprechpersonen: Dipl.-Ing. Gerald Maurer, Stadtbaudirektion Erwin Wieser, Stadtvermessungsamt Dipl.-Ing. Thomas Telegdy, DHI Österreich GmbH

5 400 rz-gasse Anton-Sch wa Scherweg Hügelweg 0 Fließpfadkarte 40 m Magistrat Graz - Stadtbaudirektion Europaplatz 20, 8011 Graz Vorbehalt: stadtbaudirektion@stadt.graz.at Es handelt sich hier um eine reine Geländeanalyse auf Basis des digitalen Geländemodells 2010 ohne Berücksichtigung von Niederschlag, Bodeneigenschaften und Wechselwirkung mit der Kanalisation. Der Talraum ist von der Analyse ausgenommen (diffuse Fließpfade, Hochwasserabfluß Bäche). Die Karte kann nur als generelle Information über die theoretischen Fließpfade in den Grazer Hanglagen dienen und ersetzt in keinster Weise eine fachkundige Sachverständigenbeurteilung! Es wird keine Gewähr für die Richtigkeit und Vollständigkeit der Daten übernommen. Graz, am Fließpfade kleines EZG (bis 1 ha) mittleres EZG (bis 4 ha) großes EZG (> 4 ha) Senken tiefer 5cm Talraum transparent (diffuser Abfluss!) Hochwasserabfluss Bäche siehe Deckplan 3 - FläWi HQ100 HQ30

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8 KONTAKT: DIPL. ING. GERALD MAURER STADTBAUDIREKTION FACHFRAGEN - HANGWASSER TEL: gerald.maurer@stadt.graz.at ERWIN WIESER STADTVERMESSUNGSAMT ONLINE SERVICE - GEODATENSERVER TEL: erwin.wieser@stadt.graz.at