Herausforderung Starkregen Entwicklung und Perspektiven

Transkript

1 Starkregenereignisse Aktuelle Entwicklungen und Handlungsoptionen Fortbildungsveranstaltung des BWK Landesverbandes NRW e.v. Bezirksgruppe Düsseldorf 9. November 2016 im Technologiepark Eurotec in Moers Herausforderung Starkregen Entwicklung und Perspektiven Angela Pfister BWK Eurotec Moers Gelsenkirchen 1960

2 Übersicht 1 Emschergenossenschaft und Lippeverband Niederschlagserfassung 2 Langjährige Auswertung von Kennwerten 3 4 Veränderungen des Starkregenverhaltens Entwicklung von Starkregen Blick in die Zukunft 2

3 Wasserverbände Wir bewirtschaften die natürlichen Flussgebiete von Emscher und Lippe Wir arbeiten rund um den Wasserkreislauf Wir sind gemeinsam der größte Abwasserentsorger in der BRD Wir sind Wasserwirtschaftsunternehmen in Form von Körperschaften des öffentlichen Rechts Wir bilden ein Gemeinschaftsunternehmen (Verwaltungsgemeinschaft) seit fast 100 Jahren 3

4 Integrierte Wasserwirtschaft rund um den Wasserkreislauf Regenwassermanagement Wasserabfluss Reststoffentsorgung Gewässerunterhaltung Hochwasserschutz Renaturierung Abwasserbeseitigung Polderbewirtschaftung EG/LV-Präsentation

5 Hochwassermanagement 56 HRB mit 4,9 Mio. m³ Gesamtvolumen 193 km Deiche Deiche an der Seseke Hochwasserrückhaltebecken im Zoo / Gelsenkirchen Deiche in Oberhausen 5

6 Regenwasserbewirtschaftung 383 Regenwasserbehandlungsanlagen mit 1,1 Mio. m³ Gesamtvolumen Mischwasserbehandlungsanlage Haarbach in Gladbeck Beispiel dezentrale Regenwasserbewirtschaftung Beispiel dezentrale Regenwasserbewirtschaftung 6

7 Unser Einzugsgebiet Wasserlauf Entwässerungspumpwerk Kläranlage Pumpwerke Coesfeld VERBANDSGEBIET Dülmen Borken Dorsten Haltern Lüdinghausen Drensteinfurt Ahlen Wesel Dinslaken Oberhausen Bottrop Marl Gelsenkirchen Herten Datteln Recklinghausen Castrop -Rauxel Waltrop Lünen Dortmund Werne Bergkamen Kamen Unna Hamm Bönen Werl Lippborg Soest LIPPE Duisburg Essen RHEIN GENOSSENSCHAFTSGEBIET Bochum Holzwickede Witten Gebiet (km²) Einwohner (Mio.) Einwohner/ km² Lippeverband ,4 427 Emschergenossenschaft 865 2,

8 Unser Einzugsgebiet Polderflächen: 842 km² Coesfeld VERBANDSGEBIET Wasserlauf Poldergebiete Borken Dorsten Haltern Dülmen Lüdinghausen Drensteinfurt Ahlen Wesel Dinslaken Oberhausen Bottrop Marl Gelsenkirchen Herten Datteln Recklinghausen Castrop -Rauxel Waltrop Lünen Dortmund Werne Bergkamen Kamen Unna Hamm Bönen Werl Lippborg Soest LIPPE Duisburg Essen Bochum Witten Holzwickede RHEIN GENOSSENSCHAFTSGEBIET Gebiet: km² Einwohner 4 Mio. 8

9 Schwierige Bedingungen an der Emscher Deichstrecken und Platzmangel Bachpumpwerke und Düker 9

10 Der Emscher-Umbau: Größtes Infrastrukturprojekt im Revier Bau von 4 dezentralen Kläranlagen 423 km Abwasserkanäle 350 km renaturierte Gewässer EG/LV-Präsentation

11 Landnutzungsstruktur Lippeverbandsgebiet Emschergebiet 11

12 Gebietscharakteristik Emscher Lippe Region Konzentrationszeit der Hochwasserabflüsse: Lippe: 2-4 Tage Emscher: 6-12 Stunden Lippe-Nebenläufe: 2-6 Stunden Emscher-Nebenläufe: kleiner 2 Stunden Hochwassergenese durch Starkniederschläge Eine Betrachtung des Überflutungsrisikos aus Starkniederschlägen durch wild abfließendes Wasser ist bei der Fortschreibung der HWRM-RL notwendig 12

13 Hochwasserabflüsse Unterschiedliche Charakteristika der Ganglinien Lippe Emscher Tage

14 Niederschlagserfassung Bodenmessnetz der Verbände Langjährige Niederschlagsreihen kontinuierlich erfasst, geprüft, aufbereitet und fortgeschrieben. Jährlicher Datenaustausch mit dem LANUV NRW. Messnetzaufbau seit den 1930er Jahren, aktuell befinden sich PLUVIO- Geräte im Einsatz. Nutzung der Niederschlagsreihen für die vielfältigen wasserwirtschaftlichen Aufgaben, vor allem im Hochwassermanagement und in Bauprojekten. Online Bereitstellung terrestrischer Niederschlagsdaten seit 2010 im Rahmen der Radarkooperation für RADOLAN. Niederschlagsmessung an der KA Werl 14

15 Niederschlagserfassung Niederschlagsmessnetz EG/LV mit langjährigen Zeitreihen 45 langjährige Messstationen im Hauptmessnetz mit 74 Stationen 15

16 Niederschlagssumme [mm] Auswertungen von Starkregen Niederschlagsereignis am 20. Juni ,0 67,5 65,0 62,5 60,0 57,5 55,0 52,5 50,0 47,5 45,0 42,5 40,0 37,5 35,0 32,5 30,0 27,5 25,0 22,5 20,0 17,5 15,0 12,5 10,0 7,5 5,0 2,5 0, Dortmund-Oespeler Bach PW (76 a) 2342 Castraop-Rauxel-Habinghorst RRB (82 a) 2368 Recklinghausen-Im Reitwinkel PW (76 a) 4630 Bochum (DMT) (82 a) 8791 Datteln-Bauhof (9 a) 8796 Waltrop KA (71 a) 8843 Rorup (53 a) 8885 Dülmen KA (58 a) 8897 Haltern KA (62 a) 16

17 Übersicht 1 2 Emschergenossenschaft und Lippeverband Niederschlagserfassung Langjährige Auswertung von Kennwerten 3 4 Veränderungen des Starkregenverhaltens Entwicklung von Starkregen Blick in die Zukunft 17

18 Niederschlagskenngrößen Maxima Höchste Niederschlagsmessungen in Deutschland (DWD) Station Bundesland Datum Dauerstufe Höhe h N Füssen Bayern min 126 mm Stein Bayern d 458 mm Miltzow Mecklenburg- Vorpommern h 200 mm Münster Nordrhein-Westfalen h 164 mm Daudenzell Baden-Württemberg h 239 mm Münster Nordrhein-Westfalen h 245 mm Münster Nordrhein-Westfalen h 292 mm Zinnwald Sachsen d 312 mm Vergleich: HW-Ereignis Elbe/Donau im Juni 2013 Station Bundesland Datum Dauerstufe Höhe h N Stein Bayern h 405 mm Stützengrün Sachsen h 224 mm 18

19 Niederschlagskenngrößen Maxima Historisch höchste Niederschlagswerte (EG/LV-Gebiet) Station Periode Datum Dauer Höhe h N Kamen min 60,8 mm Ge.-Bismarck h 77,3 mm Kurl h 105 mm Kurl h 129 mm Kurl mm Oberhausen- Buschhausen h 129 mm Maxima ausgewählter Dauerstufen 19

20 Niederschlagskenngrößen Maxima Historisch höchste Niederschlagswerte (EG/LV-Gebiet) Rang Station Periode Datum Niederschlagshöhe h N 1 Oberhausen Buschhausen PW mm 2 Essen Bredeney mm 3 Kurl PW mm 4 Selm KA mm 5 Dortmund Oespeler Bach PW mm Die fünf höchsten Tageswerte in der Emscher-Lippe-Region 20

21 Niederschläge Juni 2016 Auch in NRW außergewöhnlich Die Tiefdruckgebiete Elvira und Friederike entstanden gebunden an die Großwetterlage Tief Mitteleuropa und zogen mit ihrem Zentrum über Deutschland. Dadurch wurden auch im Westen Deutschlands häufiger intensive Starkregen ausgelöst als üblich. Die Andauer und das Ausmaß dieser Wetterlage sind in 2016 absolut außergewöhnlich. Das Tief Elvira zog am 30. Mai 2016 aus ungewöhnlicher Richtung über Deutschland aus Osten kommend und sehr feuchte und gewitterträchtige Warmluft aus dem Mittelmeer Raum Richtung Norddeutschland führend. 21

22 Hohe Niederschlagssummen NRW Auswertungen des Deutschen Wetterdienstes 22

23 Maxima seit 1891 im Juni 2016 Rang Station Periode Niederschlag Juni Marl mm 2 GE Picksmühlenbach mm 3 Bottrop Feldhausen mm 4 Herten mm 5 Schermbeck mm 6 Oberhausen Buschhausen mm Die höchsten Monatssummen im Juni

25 Starkregenverhalten Definition von Starkregen Klassifikation von Starkregen anhand von Schwellenwerten STARKREGEN HEFTIGER STARKREGEN EXTREM HEFTIGER STARKREGEN Dauerstufen D Niederschlagshöhe h N 5 Minuten 5,0 mm 10 Minuten 7,1 mm 20 Minuten 10,0 mm 1 Stunde 17,1 mm 25,0 mm 40,0 mm 6 Stunden 35,0 mm 60,0 mm Regen, der im Verhältnis zu seiner Dauer eine hohe Niederschlagsintensität hat und daher selten auftritt. (DIN ) 25

26 Veränderungen des Starkregenverhaltens? Emschergebiet Gelsenkirchen

27 Starkregenereignisse bei EG/LV Essen 23. Mai 2012 Dülmen 20. Juni 2013 Dortmund 20. Juni 2013 Bottrop 23. Mai

28 Starkregen Anfang Juni 2016 Bilder und Eindrücke aus der Presse Duisburg 07. Juni 2016 Münster 07. Juni 2016 Oberhausen 30. Mai

29 Starkregen Anfang Juni 2016 Bilder und Eindrücke aus der Presse Bottrop 30. Mai 2016 Münster 07. Juni2016 Gladbeck 07. Juni 2016 Bottrop 30. Mai

30 Rückblick auf die letzten neun Jahre Jedes Jahr ein Jahrhundert Ereignis DUISBURG JUNI 2016

31 Niederschlagsverhalten in Deutschland Langjährige Sommer Entwicklung Mittlere Niederschlagsmenge im meteorologischen Sommer (Juni Aug.) Quelle: Monitoringbericht 2015 des Umweltbundesamtes (nach DWD) Keine signifikante Änderung der Niederschlagsmenge im Sommer 31

32 Niederschlagsverhalten in Deutschland Langjährige Winter Entwicklung Mittlere Niederschlagshöhe im meteorologischen Winter (Dezember Februar) Quelle: Monitoringbericht 2015 des Umweltbundesamtes (nach DWD) Deutliche Veränderung der Niederschlagshöhen im meteorologischen Winter Zunahme um 28% 32

33 Niederschlagsverhalten in Deutschland Entwicklung von Tageswerten über 20 mm Mittlere Anzahl der Tage mit einer Niederschlagsmenge von mehr als 20 mm im meteorologischen Sommer (Juni August) Quelle: Monitoringbericht 2015 des Umweltbundesamtes (nach DWD) Keine signifikanten Änderungen in der mittleren Anzahl 33

34 Anzahl der Ereignisse über 20 mm/d pro Jahr Starkregenentwicklung in der Emscher-Lippe-Region Durchschnittliche Erhöhung von 3,4 auf 4,8 Ereignisse pro Jahr 34

35 Niederschlagshöhe h N [mm] Niederschlagjahresgang Langjährige Trendauswertungen Trendanalyse: Jahresniederschlag der Station Duisburg Hülsermanngraben Lückenbereinigte Daten Trend WWJ ( ) y = 2,4 mm/a Wasserwirtschaftsjahr 35

36 Niederschlagshöhe h N [mm] Veränderungen des Niederschlags Monatsniederschlagsummen Veränderungen der mittleren Monatsniederschlagsummen im hydrologischen Halbjahr Winterhalbjahr Sommerhalbjahr Winterhalbjahr Jan. Feb. Mär. Apr. Mai Jun. Jul. Aug. Sep. Okt. Nov. Dez. Kalendermonat 36

37 Niederschlagshöhe h N [mm] 25,2 27,7 27,5 29,7 28,9 29,6 28,4 33,7 36,8 51,1 50,9 2 Ereignisse 71,7 Auswertungen von Starkregen Auftreten in der Vergangenheit 80 Heftige Starkregenereignisse nach DWD-Klassifizierung - Gelsenkirchen-Altstadt Niederschlagsereignis Schwellenwert DWD-Klassifizierung: Heftiger Starkregen bei hn > 25,0 mm (Dauerstufe: 60 Minuten) heftige Starkregenereignisse 3 Ereignisse sind Extremereignisse! Statistische Wiederkehrzeit >> als 100 Jahre (h N >> 44,5 mm) Jahr 37

38 Starkregenentwicklung in der Emscher-Lippe-Region Dauerstufe Mittlere Auftretenshäufigkeit von Starkregenereignissen pro Jahr in der ELR I: [Anz./a] II: [Anz./a] III: [Anz./a] (II I) [%] (III I) [%] 5 Minuten 2,67 2,47 3,08-7 % 15 % 15 Minuten 2,50 2,43 3,34-3 % 34 % 60 Minuten 2,42 2,53 3,30 5 % 36 % 2 Stunden 2,46 2,53 3,25 3 % 32 % 4 Stunden 2,59 2,40 3,29-7 % 27 % 6 Stunden 2,68 2,34 3,28-13 % 22 % 12 Stunden 2,44 2,47 3,40 1 % 39 % 24 Stunden 2,45 2,46 3,41 0 % 39 % 38

39 Verändertes Niederschlagsverhalten Handlungsempfehlungen Herausforderungen des Klimawandels mit no regret Maßnahmen begegnen Mobilisierung der beteiligten Akteure Wasserwirtschaft Stadtentwicklung und Raumplanung Bürger Zusammenarbeit fördern und Synergieeffekte nutzen Projekte und Initiativen können aktivieren, sensibilisieren und motivieren 39

41 Entwicklung von Starkregen Starkregenverteilung qualitative Veränderungen Quelle: ergänzt 41

42 Mittlere Anzahl pro Dekade Veränderungen des Starkregen Verhaltens Klimaprojektionen Messdaten und Projektionen in der Emscher-Lippe-Region N 60 mm/d N 50 mm/d N 40 mm/d N 30 mm/d N 20 mm/d Klimawandel verdoppelt die Starkregenereignisse 42

43 Änderungen der mittleren Jahresniederschlagssumme [%] Entwicklung des Niederschlags Änderungen der mittleren Jahresniederschläge in Klimaprojektionen 115% 110% CLM1_A1B, korr 105% CLM2_A1B, korr CLM1_B1 REMO_A1B REMO_B1 100% REMO_A2 WETTREG_A1B_M WETTREG_A1B_33 WETTREG_A1B_66 95% Mittelwert 90% Zeitfenster 43

44 Anzahl der Starkregentage N 20 mm/d pro Jahr Entwicklung des Niederschlags Zunahme von Niederschlagstagen > 20 mm in Klimaprojektionen CLM1_A1B_korr CLM2_A1B_korr CLM1_B1 REMO_A1B REMO_B1 REMO_A2 WETTREG_A1B_M WETTREG_A1B_33 WETTREG_A1B_66 Mittelwert Messwert ELR Zeitfenster 44

45 Blick in die Zukunft Erhöhung der Temperatur von mehr als 3 C zu erwarten Zunahme von Wetterextremen und speziell von Starkregenereignisse in der Emscher-Lippe Region Zunahme auch von Trockenperioden und Hitzeperioden zu erwarten Fachübergreifende Projekte und Initiativen sind erforderlich, um die Vulnerabilität zu verringern Integrale urbane Wasserwirtschaft kann ein anpassungsfähiges städtisches Infrastruktursystem unterstützen Starkregen in Dortmund Marten am

46 Entwicklung von Starkregen Übersicht hydrologische Kenngrößen Messdatenauswertungen Auftretenshäufigkeit überregional Deutschlandweit lässt sich kein eindeutiger Trend zu vermehrten Extremen ableiten. Jedoch nimmt die Häufigkeit von Tagesniederschlägen > 30 mm zu - besonders im Winter. Auftretenshäufigkeit regional In der Emscher-Lippe-Region nimmt in den letzten 20 Jahren ( ) die Häufigkeit von Starkregenereignissen mit Tagesniederschlägen > 20 mm signifikant zu. Mittlerer Niederschlag Keine signifikante Erhöhung in der Region, aber es gibt eine Verschiebung der Niederschläge vom Sommer in den Winter. Wetterextreme Extremwerte bei Temperatur, Niederschlag und Wind werden voraussichtlich bis zum Ende des Jahrhunderts zunehmen. 46

47 Entwicklung von Starkregen Perspektiven in der Zukunft Umgang mit Unsicherheiten Starkregen Gefährdungsabschätzungen erforderlich: Wichtig für die richtigen Maßnahmen an den richtigen Stellen sind flächendeckende Starkregen Gefährdungseinschätzungen. Auswirkungen durch No regret Maßnahmen begegnen: Flexible Lösungen, die effektiv und kostengünstig umsetzbar sind, rücken zwangsläufig in den Vordergrund. Dezentrale und Zentrale Maßnahmen realisieren: Ein Zusammenspiel von dezentralen und zentralen Maßnahmen schafft Flexibilität und erhöht die Sicherheit. Problembewusstsein schaffen: Informieren, sensibilisieren und aktivieren sind zentrale Ziele von Informationskampagnen zur Bewusstmachung. 47

48 Integrierte Maßnahmen Wassersensible Stadtentwicklung Dialog zwischen verschiedenen Arbeitsbereichen Nutzen von Synergieeffekten Umnutzung von Flächen Klimaanpassung: Schutz vor Überflutung und klimatischer Ausgleich Integrale urbane Wasserwirtschaft 48

49 Entwicklung von Starkregen Zukunftsinitiative Wasser in der Stadt von morgen Projektbeispiel in Bottrop, Grundschule Ebel 49

50 Integrierte Maßnahmen Regenwasserprojekte schaffen Gestaltungsqualität Maschinenhalle Zweckel in Gladbeck Elisabeth-Krankenhaus in Recklinghausen ehem. Zeche Ewald in Herten

51 Bewusstseinsbildung Sensibilisierung von Bürgern und Kommunen Erstellung von Starkregengefahrenkarten mit Fließwegen Überflutungsflächen zeigen akute Gefährdungsbereiche klare Handlungsfelder für die Kommune, Hilfestellung für die Bürger

52 Kommunikation von Risiken Stark gegen Starkregen - Starkregengefahrenkarte Identifizierung von und Sensibilisierung über gefährdete Bereiche

53 Regelwerk und Öffentlichkeitsarbeit 53

54 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit Kontakt: Angela Pfister Emschergenossenschaft/Lippeverband Technisches Hochwassermanagement 23-WW 30 / Kronprinzenstraße Essen Tel.: pfister.angela@eglv.de

55 Herausforderung Starkregen Entwicklungen und Perspektiven Angela Pfister BWK NRW, Moers