Hydraulische Grundlagenermittlung zur Maßnahmenplanung

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1 Projekt: Revitalisierung der Schnellen Havel gemäß Wasserrahmenrichtlinie Hydraulische Grundlagenermittlung zur Maßnahmenplanung Auftraggeber: Landesamt für Umwelt, Gesundheit und Verbraucherschutz Brandenburg Seeburger Chaussee Potsdam Bearbeitung: Büro für Umweltplanung und Wasserbau Dr. Nicole Kovalev Tel: 030/ , Fax: 030/ kovalev@umweltwasserbau.de Büro für Ingenieurbiologie und Wasserbau Frank Spundflasch Tel: /40179, Fax: /46709 Biw-21@t-online.de

2 1. Grundlagenermittlung - Bestandsvermessung (Erstellung Lagepläne, Querprofile) - Gewässerbefahrung/ Gewässerbegehung - Einarbeitung der Gewässergeometrie in HEC-RAS (1D Wasserspiegellagenprogramm) - Abflussmessung am an allen Brückenbauwerken zur Bestimmung von Q, - Abflussmessung Aug Abschätzen von Rauigkeitsbeiwerten, Bauwerksansprache - Auswertung von Pegelmessungen - Eichung des hydraulischen Modells anhand der gemessenen Abflüsse und Wasserspiegelhöhen - Simulation von Hochwässern bis 3-6 m³/s (ca. bordvoller Abfluss)

3 Abflussermittlung gestützt auf Abflussmessungen Einleitmenge gemäß Angaben WSA (Schützstellung ca. 0,1 m = 1,0 m³/s (Eichabfluss) Abflussmessung an allen Kreuzungsbauwerken mit Messflügel (Abfluss und Wasserspiegel) Aufarbeitung der Messwerte und Eingabe in Diagramm (blaue Linie) Erstellung einer exponentiellen Trendlinie repräsentativ für die Durchflusserhöhung im Gewässerlauf Einarbeitung der stationsabhängigen Abflusswerte in HEC-RAS zur Simulation von verschiedenen Abflüssen und Ermittlung von Wasserspiegellagen und Rückstauverhalten

4 Vorland links Vorland rechts A = ineffektiv A = effektiv A = ineffektiv KST = 8 Vorland links Vorland rechts

5 Station Bestandshydraulik 1m³/s Entwurfs - hydraulik 1m³/s Differenz Bestandshydraulik 3m³/s Entwurfshydraulik 3m³/s Differenz KST v m (m/s) 0, ,13 0,22 +0,09 WSP (m) 40,66 40,14-0,52 41,83 40,90-0, KST v m (m/s) 0,12 0,15 +0,03 0,18 0,21 +0,03 WSP (m) 38,35 38,17-0,18 39,21 38,89-0, KST v m (m/s) 0,09 0,09 0 0,16 0, WSP (m) 34,79 34,78-0,01 35,30 35,26-0,04

6 46383, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 0,40 0,30 0,20 0,10 0,00 Bestandshydraulik: 25 Percentil > 0.13 m/s Station (km) 46383,00 v (m/s) 45537, , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , , ,00 0,50 0,45 0,40 0,35 0,30 0,25 0,20 0,15 0,10 0,05 0,00 Entwurfshydraulik: 25 Percentil > 0.15 m/s Station (m) v (m/s)

7 Hauptziel: Gewässertyp 15_g große sand- und lehmgeprägte Tieflandflüsse obere Gewässerstrecke (Freiarche bis Abzweig Havelableiter) -Fließgeschwindigkeit 0,2 bis 0,3 m/s bei Qmin = 1,5 m³/s zur Erreichung der Anforderung gemäß Gewässertypisierung

8 Hauptziel: Gewässertyp 15_g große sand- und lehmgeprägte Tieflandflüsse obere Gewässerstrecke (Freiarche bis Abzweig Havelableiter) -Fließgeschwindigkeit 0,2 bis 0,3 m/s bei Qmin = 1,5 m³/s zur Erreichung der Anforderung gemäß Gewässertypisierung untere Gewässerstrecke (Abzweig Havelableiter bis Straßenbrücke Ortslage Malz) Orientierung am: Gewässertyp 15 sand- und lehmgeprägter Tieflandfluss Gewässertyp 12 - organisch geprägter Tieflandfluss - Fließgeschwindigkeit 0,2 m/s, bei Q = ca. 1 m³/s zur Erreichung der Anforderung gemäß Gewässertypisierung

9 Hauptziel: Gewässertyp 15_g große sand- und lehmgeprägte Tieflandflüsse obere Gewässerstrecke (Freiarche bis Abzweig Havelableiter) -Fließgeschwindigkeit 0,2 bis 0,3 m/s bei Qmin = 1,5 m³/s zur Erreichung der Anforderung gemäß Gewässertypisierung untere Gewässerstrecke (Abzweig Havelableiter bis Straßenbrücke Ortslage Malz) Orientierung am: Gewässertyp 15 sand- und lehmgeprägter Tieflandfluss Gewässertyp 12 - organisch geprägter Tieflandfluss - Fließgeschwindigkeit 0,2 m/s, bei Q = ca. 1 m³/s zur Erreichung der Anforderung gemäß Gewässertypisierung Voraussetzungen -Totholzmanagement und abschnittsweise Sohlenkrautung - jährliche Hochwasser -dauerhafte Speisung der Schnellen Havel (ohne Unterbrechung) an der Freiarche -Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit an den Wehren

10 3. Hydraulische Simulation 3.1 mit angepassten Rauigkeitsbeiwerten (Uferbereich KST 5, Sohle KST 15) - Entwurf KST 5 verkrautete Uferbereiche mit ineffektivem Abflussquerschnitt KST 15 Gewässerunterhaltung in der Mittelwasserrinne Ergebnis der Fließgeschwindigkeitsauswertung: Ziel rechnerisch erreicht 75 Percentil < 0,2 m/s Bestand Entwurf (KST) DIFF 75 Percentil oberer Teilabschnitt 75 Percentil Gesamtstrecke < 0,14 m/s < 0,23 m/s 0.09 m/s < 0.16 m/s < 0,25 m/s 0.09 m/s Ø v GS 0,16 m/s 0,24 m/s 0.08 m/s Ø v TS 0,12 m/s 0,21 m/s 0.09 m/s Die Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung der mittleren Fließgeschwindigkeiten bei einem Abfluss von 1,5 m³/s um ca. 0,10 m/s möglich ist. Durch Testrechnungen wurde nachgewiesen, dass ein Rückbau der Schützenwehre keine signifikanten Erhöhungen bringt. Um die Verfälschung der Statistik durch Spitzenfließgeschwindigkeiten an den Schützenbauwerken zu neutralisieren, wurden in Punkt 3.2 mehrere Beschleunigungsstrecken und deren Auswirkungen auf den Gewässerlauf betrachtet.

11 Diagrammauswertung KST- Werterhöhung: Entwurfshydraulik: : 1,5 m3/s, KST 15/5, Wehre offen Bestandshydraulik Entwurfshydraulik 1,5 m3/s, KST 15/5, Wehre offen 0,90 0,80 0,70 oberer Abschnitt Freiarche bis Havelableiter unterer Abschnitt Havelableiter bis Straßenbrücke St ,60 v (m/s) 0,50 0,40 0,30 0,20 0,10 0, Ergebnis: 45831, , , , , , , ,46 Steigerung der durchschnittlichen Fließgeschwindigkeit auf oberer Teilstrecke um 0.09 m/s Steigerung der durchschnittlichen Fließgeschwindigkeit auf der Gesamtstrecke um 0,08 m/s 35505, ,64 75 Percentil der Fließgeschwindigkeiten auf der oberen Teilstrecke betragen 0,23 m/s (Zunahme von 0.09 m/s) 75 Percentil der Fließgeschwindigkeiten betragen auf der Gesamtstrecke 0,25 m/s ( Zunahme von 0.09 m/s) 30492, , , , ,19 Station (km) 24101, , , , , , , , , , Verfälschung Statistik durch Schützenwehre und Brücken 10049,

12 Stufenweise Umsetzung 1. vorgezogene Gewässerunterhaltung (Februar/März) 2. Abstimmung mit dem WSA zu regulären Abflüssen (ab März) 3. regulärer Unterhaltungsrahmenplan (2013?) 4. Ggf. Herstellung von Beschleunigungsstrecken (2013/14?) Umsetzung sonstiger Maßnahmen

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16 Schnelle Havel 0,2-1m³/s Freiarche Zehdenick Landwirte 1,2 m³/s Havelableiter (Option) Wasserkraftanlage Bischofswerder max.13m³/s Landwirte 0,8 m³/s Langer Trödel Malzer Kanal Schleuse Lehnitz 2,5m³/s Oranienburger Kanal Stauhaltung Spandau +2 m³/s

17 Schnelle Havel 1,5 m³/s Freiarche Zehdenick Landwirte 1,2 m³/s Havelableiter (ca. 0,5-1m³/s zurück) Landwirte 0,8 m³/s Wasserkraftanlage Bischofswerder max.13m³/s Langer Trödel hierauf haben wir keinen Einfluss Malzer Kanal Schleuse Lehnitz 2,5m³/s Oranienburger Kanal Stauhaltung Spandau +2 m³/s

18 4. zielführende Maßnahmen: M1/ M2: hydraulische Untersuchung (KST, Verengungen), Rückstauuntersuchung M3: Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit an der Freiarche M4: km Uferstrukturierung M5: Beschleunigungsstrecke 1 Länge 2,5 km

19 3. Hydraulische Simulation 3.2 mit angepasster Gewässergeometrie (Gewässerstrecke im Bestand langsam fließend) Beschleunigungsstrecke 1 von Station bis ( ca. 2,5 km, Abflussquerschnitt halbieren, KST Gewässerunterhaltung), Fließgeschwindigkeiten im Bestand bei 0,07 m/s Ergebnis der Fließgeschwindigkeitsauswertung: Ziel rechnerisch erreicht Ø v > 0,2 m/s Bestand Entwurf KST Entwurf Beschleunigungsstrecke 1 DIFF Ø v 0,07 m/s 0,13 m/s 0,22 m/s 0.15 m/s Die Ergebnisse zeigen, dass eine Erhöhung der mittleren Fließgeschwindigkeiten bei einem Abfluss von 1,5 m³/s um ca. 0,10 m/s möglich ist. Auf die Gesamtstrecke hat die Profilanpassung keine Auswirkungen, da ein geringer Rückstau erfolgt, welcher sich über ca. 7 km stromaufwärts erstreckt. Die Fließgeschwindigkeiten verringern sich dort um ca. 0,01 bis 0,03 m/s. Es erfolgt ein Ausgleich. Die Erhöhung der Geschwindigkeit auf einzelnen Teilstrecken ist folglich möglich.

20 4. zielführende Maßnahmen: Leitbild Beschleunigungsstrecken mit ingenieurbiologischen Bauweisen

21 4. zielführende Maßnahmen: M9: Havelableiter Vorfluter für oberen Teilabschnitt Sohlenschwelle Hochwasserableiter M10: Havelableiter Herstellung der ökol. Durchgängigkeit weiterer Untersuchungsbedarf!

22 4. zielführende Maßnahmen: M11: km Uferstrukturierung (M12: km 23) ökologische Durchgängigkeit (M13+14: km 20+17) ökologische Durchgängigkeit

23 4. zielführende Maßnahmen: M15: Revitalisierung Altarm M16: Revitalisierung Altarm

24 4. zielführende Maßnahmen: M17: Totholzreservoire

25 4. Ergebnisauswertung und zielführende Maßnahmen aus hydraulischer Simulation: 1.) abgestimmte Gewässerunterhaltung Zielstellung kann erreicht werden durch: 2.) Abflusshindernisse beseitigen / Beräumung von Totholz und seitlicher Lagerung (Totholzreservoire) 3.) Herstellung von ca. 2-3 Beschleunigungsstrecken mit halbem Abflussquerschnitt mit Rückstaustrecke von mind. 7 km im oberen Teilabschnitt, Profilanpassung durch Herstellung von Buhnen aus ggf. Totholz/ Raubäumen Verlandungszonen 4.) ggf. Havelableiter als Vorfluter für oberen Gewässerabschnitt zur Fließgeschwindigkeitserhöhung nutzen (weniger Rückstau) 5.) ggf. Havelableiter zur Herstellung der ökologischen Durchgängigkeit nutzen

26 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit.