RISA Veröffentlichungsreihe

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1 RISA Veröffentlichungsreihe Begleitdokument zum Ergebnisbericht Regenwasser 2030 Thematische Einordnung Arbeitsgruppe (AG) / Querschnittsthema (QT) AG Siedlungswasserwirtschaft Titel Handlungsziel Überflutungsvorsorge: Analyse des starkregenbedingten Überflutungsrisikos - Grundlagen und Methodik Beitrag Abschlussbericht Bezug im Ergebnisbericht Kapitel 5.4ff Stand Februar 2014 übergeordnetes RISA Handlungsziel lokaler naturnaher Wasserhaushalt weitergehender Gewässerschutz Überflutungs- und Binnenhochwasserschutz x

2 Handlungsziel Überflutungsvorsorge: Analyse des starkregenbedingten Überflutungsrisikos - Grundlagen und Methodik Pilotgebiet Schleemer Bach ABSCHLUSSBERICHT Projekt RISA RegenInfraStrukturAnpassung, AG Siedlungswasserwirtschaft Arbeitskreis Überflutung TU KAISERSLAUTERN Dipl.-Ing. C. Scheid, Prof. Dr.-Ing. T.G. Schmitt HAMBURG WASSER Dipl.-Ing. G. Bischoff, Dr.-Ing. N. Hüffmeyer, Dipl.-Ing. K. Krieger, Dr.-Ing. A. Waldhoff Stand: 20. Februar

3 I Inhaltsverzeichnis Analyse des starkregenbedingten Überflutungsrisikos - Grundlagen und Methodik... 1 Pilotgebiet Schleemer Bach... 1 ABSCHLUSSBERICHT... 1 Tabellenverzeichnis...IV Abbildungsverzeichnis...V 1 Einleitung Grundlagen zur Überflutungsprüfung Risiko Grundlagen und Definition Empfehlungen der DWA zur Überflutungsprüfung Rechnerischer Überstaunachweis Örtliche Überflutungsprüfung Risikobetrachtung Anwendungsbeispiele zur Überflutungsprüfung Örtliche Überflutungsprüfung im Rahmen des GEP Kaiserslautern Überflutungsprüfung im Rahmen der generellen Entwässerungsplanung in der Stadt Dresden Integrierter Ansatz zur Identifizierung von Gebieten mit Starkregengefahren in Ostwestfalen Überflutungsgefährdung bei Extremereignissen am Beispiel der Stadt Stuttgart Stufenkonzept zur Gefährdungspotenzial- und Risikopotenzialanalyse Allgemeines Bewertung der Historie in Verbindung mit Starkregenprotokollen Analyse des örtlichen Niederschlaggeschehens Analyse der topografischen Gegebenheiten Analyse entwässerungstechnischer Gegebenheiten Analyse der Bebauungsstruktur und Infrastruktur Untersuchung zum Schadenspotenzial Identifikation potentieller Risikobereiche Grobanalyse des Überflutungsverhaltens für potentielle Risikobereiche...28

4 II 3.10 Detailuntersuchung zum Überflutungsverhalten für vorrangige Risikobereiche Verfeinerung der Risikobewertung durch Kategorisierung Entwicklung erforderlicher Maßnahmen (Prioritätenliste, Dringlichkeitsplan).30 4 Einflussfaktoren der Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Hamburg Vorgehensweise Gefährdungsindikatoren und Validierungskriterien Gefährdungspotenzialanalyse Einflussfaktoren des Gefährdungspotenzials Auswahl von Bewertungskriterien des Gefährdungspotenzials Schadenspotenzialanalyse Einflussfaktoren des Schadenspotenzials Auswahl von Bewertungskriterien des Schadenspotenzials Fazit Bewertungskriterien der Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Hamburg Methodische Umsetzung der Bewertungskriterien der Gefährdungspotenzialanalyse Allgemeines GS: Lokale Senken und Tiefpunkte ohne oberirdischen Abfluss GK: Hydraulische Leistungsfähigkeit RW-Sielnetz GF: Fließwege an der Oberfläche Methodische Umsetzung der Bewertungskriterien der Schadenspotenzialanalyse Allgemeines SFN: Flächennutzungsart SGN: Gebäudenutzungsart SGU: Untergeschosse und unterirdische Gebäude SNP: Verkehrsunterführungen, sonstige kritische Punkte Anwendung der Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Hamburg Gefährdungspotenzialanalyse Ermittlung des Gesamtgefährdungspotenzials GPM Erstellung der Gefährdungspotenzialkarte...54

5 III Methodische Umsetzung der Exposition Schadenspotenzialanalyse Ermittlung des Gesamtschadenspotenzials SPM Erstellung der Schadenspotenzialkarte Risikopotenzialanalyse Multiplikationsansatz Additionsansatz Validierung der Methodik Allgemeines GH: Beobachtete Überflutungsereignisse Statistische Auswertung der Betriebsmeldungen und Feuerwehreinsätze Detailbetrachtung exemplarischer Teilbereiche (Fallbeispiele) Schlussfolgerungen Methodische Optimierungsansätze Fazit und Handlungsempfehlungen Fazit Handlungsempfehlungen Risikomanagement Allgemeines Risikokommunikation Grundsätzliche Maßnahmen der Überflutungsvorsorge Objektbezogene Maßnahmen Flächenbezogene Maßnahmen Sielnetzbezogene Maßnahmen Gewässer- und grabenbezogene Maßnahmen Verhaltensbezogene Maßnahmen Gefahrenabwehr und Katastrophenschutz Warnmeldesysteme für Wettergefährdungen ( Unwetterwarnungen ) und Starkregen Alarm- und Einsatzpläne zur Gefahrenabwehr Bewältigung und Regeneration...82

6 IV 8.6 Entwicklung einer Systematik zur Zuordnung von Gefährdungs- und Maßnahmenkategorien Literaturverzeichnis...84 Anhang...88 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Tabelle 2: Empfohlene Überstauhäufigkeiten Neuplanung/Sanierung und Bestand nach DWA-A Empfohlene Häufigkeiten Bemessungsregen und Überflutung nach DIN EN 752 [CEN, 2008] und DWA-A 118 [DWA, 2006a]...13 Tabelle 3: Zusammenstellung von Einflussfaktoren und Bewertungskriterien für Gefährdungs- und Schadenspotenzial nach [ZIMMERMANN et al., 2009]...16 Tabelle 4: Kritische Bereiche für Starkregenüberflutungen [vgl. DWA, 2008]...28 Tabelle 5: Unterschiede Sturzfluten - Flusshochwasser [Castro et al, 2008]...31 Tabelle 6: Gefährdungsindikatoren und Validierungskriterien der Ereignisvergangenheit 33 Tabelle 7: Einflussfaktoren und Bewertungskriterien des Gefährdungspotenzials...34 Tabelle 8: Tabelle 9: Einflussfaktoren und Bewertungskriterien des Schadenspotenzials...36 Definierte Senkenparameter...39 Tabelle 10: Grenzkriterien zur Auswahl relevanter Senken...40 Tabelle 11: Einordnung der Senkenklassen GS in Niederschlagsstatistik [FHH, 2003]...42 Tabelle 12: Statistische Auswertung Zuschlag GK (Sielnetzüberstau)...43 Tabelle 13: Tabelle 14: Tabelle 15: Statistische Verteilung von Senkenklasse GS und Senkenzuschlag GK...44 Klassifizierung der Fließwege (GF)...46 Statistik zu Anzahl Untergeschosse und unterirdische Gebäude...50 Tabelle 16: Auswirkungen des Einflusses SGU auf die Gebäudeklassifizierung...51 Tabelle 17: Klassifizierung neuralgischer Punkte...52 Tabelle 18: Übersicht zur Ermittlung des Gesamtgefährdungspotenzials GPM...53 Tabelle 19: Vergleichende Auswertung Schadenspotenzial Gebäude und Freifläche...56 Tabelle 20: Übersicht zur Ermittlung des Gesamtschadenspotenzials SPM...57

7 V Tabelle 21: Konzept einer abgestuften Risikokommunikation für starkregenbedingte Überflutungen...72 Tabelle 22: Unterscheidung von lokalen Objektschutzmaßnahmen nach [VdS, 2012]...74 Tabelle 23: Unterscheidung von lokalen Objektschutzmaßnahmen nach Funktionalität und Art der Inbetriebnahme...74 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Gefährdung, Vulnerabilität und Risiko nach [DKKV, 2003] 8 Abbildung 2: Elemente des Überflutungsschutzes kommunaler Entwässerungssysteme in unterschiedlichen Belastungsbereichen nach [DWA, 2008] 11 Abbildung 3: Ablaufdiagramm der Überflutungsprüfung [FUCHS et al., 2009] 17 Abbildung 4: Ablaufschema einer abgestuften Risikobetrachtung und Maßnahmenentwicklung für urbane Gebiete [NICHLER et al., 2010] 21 Abbildung 5: Bearbeitungsschritte zur Analyse und Bewertung der örtlichen Überflutungsgefährdung [SCHMITT, 2011] 24 Abbildung 6: Zyklus für ein kommunales Risikomanagement Überflutungsschutz (verändert nach LAWA, 2010) 30 Abbildung 7: Statistische Auswertung und Klassifizierung der Senken 41 Abbildung 8: Einfluss des Senkenzuschlags GK (Sielnetzüberstau) 44 Abbildung 9: Fallbeispiele zur Schwellenwertfestlegung der Fließwegdarstellung 45 Abbildung 10: Statistische Auswertung der Schadenspotenzialklassen Freiflächen 48 Abbildung 11: Statistische Auswertung der Schadenspotenzialklassen Gebäudenutzung 49 Abbildung 12: Einfluss des Zuschlags für Unterkellerung und unterirdische Gebäude SGU 50 Abbildung 13: Beispiel GPM-Karte, sechs Gefährdungsklassen (ohne Exposition) 54 Abbildung 14: Beispiel GPM-Karte, sechs Gefährdungsklassen (mit Exposition) 55 Abbildung 15: Beispiel SPM-Karte, sechs Schadenspotenzialklassen 58 Abbildung 16: Berechnungsmatrix zur Risikopotenzialanalyse (Multiplikationsansatz) 59 Abbildung 17: Berechnungsmatrix zur Risikopotenzialanalyse (Additionsansatz) 60 Abbildung 18: Ablaufschema zur Gefährdungs-, Schadens- und Risikopotenzialanalyse für sielnetzinduzierte Überflutungen in Hamburg 66

8 VI Abbildung 19: Schema zum präventiven Risikomanagement als Beitrag zum Überflutungsschutz [KRIEGER, 2012] 70 Abbildung 20: Maßnahmenkategorien zur Reduzierung von Überflutungsschäden 83

9 7 1 Einleitung Die Überflutungssicherheit kommunaler Entwässerungssysteme bei Starkregen gilt neben der Sicherstellung hygienischer Verhältnisse in den Siedlungen nach wie vor als zentrales Anliegen einer integralen Siedlungsentwässerung [DWA, 2006b]. Allerdings ist jedes Entwässerungssystem, so auch das öffentliche Sielnetz der Freien und Hansestadt Hamburg, auf eine begrenzte Leistungsfähigkeit bemessen, bis zu der ein überstaufreier Betrieb gewährleistet ist. Oberhalb der Bemessungsgrenzen sind zusätzliche Anforderungen an den Überflutungsschutz definiert und durch den Betreiber des Entwässerungssystems bis zu einer bestimmten statistischen Wiederkehrzeit auch haftungsrechtlich einzuhalten. Für extreme, außergewöhnliche Starkregen, kann ein vollständiger Überflutungsschutz im Sinne einer Gewährleistung von Schadensfreiheit nicht alleine durch das Entwässerungssystem bewerkstelligt werden. Vielmehr gilt es, sich angesichts solcher Starkregen von gewohnten Sicherheitsversprechen zu lösen und die Überflutungsvorsorge als kommunale Gemeinschaftsaufgabe verschiedener Akteure zu begreifen mit dem Ziel, durch ein angepasstes Risikomanagement die Schäden von Starkregenüberflutungen und urbanen Sturzfluten zu minimieren (vgl. [SCHMITT 2011]). Unter dem Handlungsziel Überflutungs- und Hochwasserschutz wird im Projekt RISA eine flächendeckend für die Freie und Hansestadt Hamburg anwendbare Methodik zur Analyse der sielnetzinduzierten Überflutungsgefährdung und Risikoabschätzung erarbeitet und vorliegend vorgestellt. Sie bildet als zentrales Analyseinstrument den Einstieg in ein integrales Risikomanagement für Hamburg. Der vorliegende Erläuterungsbericht beschreibt zunächst die allgemeinen Grundlagen, Definitionen und theoretischen Zusammenhänge zum Themenkomplex Überflutungsprüfung, Gefährdungs- und Risikoanalyse (Abschnitte 2 und 3). Die Entwicklung der Methodik zur Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse mit anschließender Validierung anhand des Pilotgebiets Schleemer Bach wird im Detail in den Abschnitten 4 bis 6 dargelegt. Kapitel 7 enthält ein Fazit mit Bewertung der Methodik und leitet daraus Handlungsempfehlungen für das anschließende Risikomanagement ab, dessen Kernelemente in Abschnitt 8 beschrieben sind.

10 8 2 Grundlagen zur Überflutungsprüfung 2.1 Risiko Grundlagen und Definition In der Hochwasserrisikomanagementrichtlinie wird der Begriff Risiko in Art.2, Abs. 2 wie folgt definiert: Hochwasserrisiko ist eine Kombination der Wahrscheinlichkeit des Eintritts eines Hochwasserereignisses und der hochwasserbedingten potenziellen nachteiligen Folgen auf die menschliche Gesundheit, die Umwelt, das Kulturerbe und wirtschaftliche Tätigkeiten [EG-HWRM-RL, 2007]. Im Wasserhaushaltsgesetz vom 01. März 2010 wird diese Definition übernommen mit der Ergänzung, dass ferner erhebliche Sachwerte als ein weiteres Schutzgut hinzugefügt werden [WHG, 2010]. Die Schutzgüter sind, da sie dem Risiko der Beschädigung oder Zerstörung ausgesetzt sind, gleichermaßen als Risikoelemente aufzufassen. Für den Risikobegriff existieren je nach Kontext unterschiedliche Definitionen. Eine in der Risikoforschung häufige Definition, die auch im vorliegenden Kontext gelten soll, beschreibt Risiko als das Ergebnis der Interaktion von Gefährdung und Vulnerabilität, bezogen auf eine bestimmte Wahrscheinlichkeit. Das Risiko, von einer, durch ein Starkregenereignis ausgelösten Überflutung betroffen zu sein und daraus resultierende Schäden zu erleiden, setzt sich demzufolge nach [DKKV, 2003] ebenfalls aus den beiden Komponenten Gefährdung und Vulnerabilität zusammen (siehe Abbildung 1). Gefahr - Intensität - Wahrscheinlichkeit Menschen, Güter, Umwelt... - Exposition - Empfindlichkeit - Werte Gefährdung Risiko Vulnerabilität Abbildung 1: Gefährdung, Vulnerabilität und Risiko nach [DKKV, 2003] Unter den Begriff Gefährdung fallen die Prozesse, die zu Schäden führen, wenn sich ein verletzliches Objekt (Risikoelement) in einem bestimmten Wirkungsbereich befindet. Der

11 9 Gefährdungsgrad von Überflutungen infolge Starkregen (Sturzfluten) hängt von der Intensität und der Eintrittswahrscheinlichkeit der gefahrenauslösenden Prozesse ab. Die Intensität der Gefährdung wird durch Größen wie die räumliche Ausdehnung der Überflutung, die Fließgeschwindigkeit, die Art und Menge der mitgeführten Feststoffe und die Vorwarnzeit beschrieben. Die Eintrittswahrscheinlichkeit einer Überflutung durch ein Starkregenereignis wird durch statistische Wiederkehrzeiten angegeben [BMBF, 2008]. Je höher die Intensität und die Eintrittswahrscheinlichkeit eines Starkregenereignisses sind, desto höher ist auch die Gefährdung, in naher oder ferner Zukunft von dessen Auswirkungen betroffen zu sein. Das zu erwartende Schadensausmaß durch eine Sturzflut wird von der Vulnerabilität (vulnerability), wörtlich übersetzt als Verwundbarkeit oder Verletzbarkeit, bestimmt, für die mehrere, auf unterschiedliche Kontexte bezogene Definitionen zu finden sind. Als allgemeinere Definition, die auch die unterschiedlichen Wirkungsebenen zum Ausdruck bringt, findet international diejenige der UN-Strategy for Disaster Reduction (UN/ISDR) weite Verbreitung. Sie lautet: Vulnerability: The conditions determined by physical, social, economic, and environmental factors or processes, which increase the susceptibility of a community to the impact of hazards [UN/ISDR, 2004]. In [BIRKMANN et al., 2011] findet sich folgende, freie Übersetzung: Vulnerabilität bezeichnet: durch physische, soziale, ökonomische und ökologische Faktoren und Prozesse determinierte Bedingungen, die die Anfälligkeit einer Gemeinschaft gegenüber den Auswirkungen von Naturgefahren erhöhen. Im Bezug auf die vorliegende Problemstellung und auf Kritische Infrastrukturen bezeichnet [LENZ, 2009] Vulnerabilität als die gefahrenspezifische Anfälligkeit einer Kritischen Infrastruktur für Beeinträchtigung oder Ausfall ihrer Funktionsfähigkeit, welche zur Unterbrechung der Versorgung der Bevölkerung mit wichtigen Gütern und Diensten führen können. Ein Schaden bezieht sich hingegen in begrifflicher Abgrenzung immer auf ein tatsächlich eingetretenes Ereignis. Demzufolge ist das Schadensausmaß als Indikator für die Vulnerabilität zu verstehen. Diese ist umso größer, je größer die Schäden sind, die durch ein extremes Starkregenereignis verursacht werden. Die Vulnerabilität ist aufgrund ihrer Vielschichtigkeit schwer zu beschreiben. [BIRKMANN et al., 2011] bemängelt, dass sie häufig und nur unzureichend mit Anfälligkeit übersetzt wird und nennt aktuelle Forschungsansätze zur Vulnerabilität, die im Wesentlichen auch die folgenden Komponenten und Aspekte aufgreifen: Exposition Anfälligkeit (Empfindlichkeit) Bewältigungskapazität Als Exposition (exposure) wird das zeitliche und/ oder räumliche Ausgesetztsein der Risikoelemente gegenüber den gefährlichen Prozessen bezeichnet. Auf die Besonderheiten

12 10 zur Exposition und insbesondere zu deren methodischer Umsetzung wird im Detail in Abschnitt eingegangen Die zweite Vulnerabilitätskomponente der Anfälligkeit (susceptibility) eines Objektes für Überflutungen aus Starkregenereignissen hängt maßgeblich von dessen Eigenschaften ab. Wichtige Aspekte zur Bewertung der Anfälligkeit eines Objekts sind einerseits dessen Vermögen, negativen Einwirkungen (Gefährdungen) möglichst lange zu widerstehen (Robustheit, Resistenz) bzw. das Ausmaß der negativen Einwirkungen abzumindern oder abzupuffern (Pufferkapzität, Resilienz). Es wird zudem in Schadensanfälligkeit und Funktionsanfälligkeit unterschieden. Die Bewältigungskapazität (coping capacity) beschreibt als dritte Vulnerabilitätskomponente die Fähigkeit von Risikoobjekten, erlittene Beeinträchtigungen, Nutzungseinschränkungen und Schäden wieder auszugleichen und die uneingeschränkte Funktionalität wieder herzustellen. Sie kann in Anlehnung an [UN/ISDR, 2004] als das Maß für die unterschiedlichsten Leistungen zur Verringerung der potenziellen Vulnerabilität definiert werden. In dem Begriff Vulnerabilität sind schließlich auch unmittelbar die betroffenen Objektwerte enthalten. Je größer der Wert eines Hauses und der darin enthaltenen Besitzgüter und Gegenstände sind, desto größer sind auch die entstehenden Schäden. Die Vulnerabilität ist in den letzten Jahrzehnten gestiegen, da sich die Menschen immer mehr, wertvollere und empfindliche Besitztümer leisten können. Gefährdete Bereiche in Häusern, wie z.b. Kellerräume, werden nicht mehr wie früher ausschließlich zur Lagerung und Bevorratung von Lebensmitteln und Gütern verwendet, sondern verstärkt als Wohnraum ausgebaut und mit entsprechend hochwertiger Nutzung versehen. Demzufolge sind auch gesteigerte Schadenssummen zu verzeichnen [KRON, 2010]. Wenngleich im Kontext von Überflutungsschäden i.d.r. materielle und monetär bezifferbare (tangible) Schäden im Vordergrund stehen, so muss dennoch die Wertigkeit eines Risikoelements weiter gefasst werden und auf weiteren Ebenen ( Leib und Leben, Infrastruktur, Kulturgüter, Ökonomie, Umwelt, etc.) bestimmt werden mit den damit verbundenen Schwierigkeiten und Defiziten der Quantifizierung. Insgesamt kann nach o.g. Ansatz das Überflutungsrisiko vermindert werden, indem die Risikokomponente Gefährdung und/oder die Risikokomponente Vulnerabilität verringert wird. Dies ist die bestimmende Aufgabe eines angepassten Risikomanagements, bei dem zielgerichtete Maßnahmen der Prävention und Vorsorge geplant, umgesetzt und evaluiert werden.

13 Empfehlungen der DWA zur Überflutungsprüfung Die Überflutungssicherheit kommunaler Entwässerungssysteme stellt eine elementare Teilaufgabe der allgemeinen Entwässerungssicherheit dar, mit der sich u. a. die DWA- Arbeitsgruppe ES 2.5 Anforderungen und Grundsätze der Entwässerungssicherheit beschäftigt. In deren 2008 veröffentlichten Arbeitsbericht [DWA, 2008] werden Empfehlungen zur Prüfung der Überflutungssicherheit von Entwässerungssystemen als dreistufiges Bearbeitungskonzept aufbauend auf den grundsätzlichen Empfehlungen des DWA-Arbeitsblatts 118 [DWA, 2006a] wie folgt formuliert: Stufe 1: Rechnerischer Überstaunachweis Stufe 2: örtliche Überflutungsprüfung Stufe 3: Risikobetrachtung Bemessungsregen seltene Starkregen außergewöhnliche Starkregen Überstaufreiheit Überflutungsschutz Schadensbegrenzung Entwässerungssystem inkl. Rückstausicherungen in Gebäuden Verkehrs- und Freiflächen (temporäre Nutzung ) gezielter Objektschutz (öffentlich/privat) Abbildung 2: Elemente des Überflutungsschutzes kommunaler Entwässerungssysteme in unterschiedlichen Belastungsbereichen nach [DWA, 2008] Diese aufeinander aufbauenden Bearbeitungsstufen leiten sich methodisch unmittelbar ab aus der in Abbildung 2 dargestellten funktionalen Zuordnung der verschiedenen Elemente des Überflutungsschutzes zu unterschiedlichen Belastungszuständen des Entwässerungssystems Rechnerischer Überstaunachweis Nach Abbildung 2 besteht die primäre Aufgabe des Entwässerungssystems in der Gewährleistung des überstaufreien Betriebs (Stufe 1), der rechnerisch in Anlehnung an den jeweiligen Bemessungsregen für einen Starkregen der statistischen Wiederkehrzeit zwischen T n = 2 a und 5 a (bzw. 10 a), nachzuweisen ist (siehe Tabelle 1). DWA-A 118 [DWA, 2006]

14 12 empfiehlt hierzu die Durchführung einer hydrodynamischen Simulation einer ausreichend umfangreichen, partiellen Starkregenserie mit anschließender statistischer Auswertung der Überstauhäufigkeit als Nachweiskriterium der hydraulischen Leistungsfähigkeit des öffentlichen Entwässerungssystems. In Verbindung mit einer ordnungsgemäßen, d. h. den a.a.r.d.t. entsprechenden Rückstausicherung in den Privatgebäuden beschränken sich somit Überflutungsschäden auf Oberflächenüberflutungen, die von Starkregen mit statistischen höheren Wiederkehrzeiten als den oben genannten, hervorgerufen werden. Tabelle 1: Empfohlene Überstauhäufigkeiten Neuplanung/Sanierung und Bestand nach DWA-A 118 Überstauhäufigkeiten Örtlichkeit / Nutzung (1-mal in "n" Jahren) Entwurf / Neuplanung bestehende Systeme ländliche Gebiete 1 in 2 - Wohngebiete 1 in 3 1 in 2 Stadtzentren, Industrie- und Gewerbegebiete Unterirdische Verkehrsanlagen, Unterführungen seltener als 1 in 5 1 in 3 seltener als 1 in 10 * ) 1 in 5 * ) Bei Unterführungen ist zu beachten, dass bei Überstau über Gelände i.d.r. unmittelbar eine Überflutung einhergeht, sofern nicht besondere örtliche Sicherungsmaßnahmen bestehen. Hier entsprechen sich Überstau- und Überflutungshäufigkeit mit dem in Tabelle 3 genannten Wert 1 in 50! Örtliche Überflutungsprüfung Unter den zweiten Belastungsbereich fallen Starkregen mit Wiederkehrzeiten zwischen T n > 5 a und 20 a bzw. 30 a, die nach Terminologie der DWA-AG ES 2.5 als seltene Starkregen bezeichnet werden. Hierfür gelten die in DIN EN 752 [CEN, 2008] bzw. DWA- A 118 definierten Anforderungen an den Überflutungsschutz (siehe Tabelle 2), für deren Einhaltung auch der Betreiber der Entwässerungsanlage verantwortlich ist. Eine wesentliche Bedeutung kommt dabei den vorhandenen Verkehrs- und Freiflächen zu, deren temporäre Mitbenutzung und Aktivierung als oberirdisches Ableitungs- und/ oder Speicherelement erforderlich wird, um Überflutungsschäden für die genannten statistischen Wiederkehrzeiten zu vermeiden. Für besonders gefährdete Objekte und Bereiche kann es darüber hinaus erforderlich werden, durch Anordnung gezielter baulichen Maßnahmen des Objektschutzes Überflutungsschäden für die geforderten statistischen Wiederkehrzeiten zu verhindern.

15 13 Tabelle 2: Empfohlene Häufigkeiten Bemessungsregen und Überflutung nach DIN EN 752 [CEN, 2008] und DWA-A 118 [DWA, 2006a] Häufigkeit der Bemessungsregen 1) (1-mal in "n" Jahren) Ort Überflutungshäufigkeit (1-mal in "n" Jahren) 1 in 1 Ländliche Gebiete. 1 in 10 1 in 2 Wohngebiete. 1 in 20 Stadtzentren, Industrie- und Gewerbegebiete: 1 in 2 mit Überflutungsprüfung, 1 in 30 1 in 5 ohne Überflutungsprüfung. 1 in 10 Unterirdische Verkehrsanlagen, Unterführungen 1 in 50 1) Für Bemessungsregen dürfen keine Überlastungen auftreten. Die Durchführung eines Überflutungsnachweises ist schwierig und i. d. R. aufgrund fehlender Werkzeuge zur Modellierung des Oberflächenabflusses aufwändig, zumal in hohem Maße ortsspezifische Randbedingungen zu berücksichtigen sind. Es wird seitens der DWA empfohlen, örtliche Überflutungsprüfungen insbesondere für kritische, weil gefährdungsrelevante Teilbereiche vorzunehmen (Stufe 2), indem eine Detailbetrachtung und Bewertung der sich aus den lokalräumlichen Randbedingungen ergebenden Überflutungsgefährdungen durch aus der Kanalisation austretendes bzw. auf der Oberfläche verbleibendes und abfließendes Abwasser durchgeführt wird. Bei der Auswahl der Teilbereiche mit signifikantem Gefährdungspotenzial kommen v.a. in Frage: Bereiche in kritischer topografischer Lage bzw. Örtlichkeit (lokale Tiefpunkte, abschüssige Straßen, eng an Straßenraum angrenzende, unterkellerte Bebauung, Abgänge und Eingangsbereiche zu unterirdischen Anlagen und Unterführungen, Eingänge besonders schützenswerter Bauwerke und Objekte Überstausensible Bereiche aufgrund durchgeführter Überstaunachweise oder historisch dokumentierter Überflutungsereignisse (Feuerwehreinsätze) Als wesentliche Bewertungskriterien und Merkmale für die örtliche Überflutungsprüfung sind u. a. zu nennen: Angaben zur Lage der Kanalschächte (Straßenraum, angrenzende Bebauungsstruktur) Bauliche Gegebenheiten der Verkehrsflächen (Bordsteinausbildung, Querprofil, Gefällesituation)

16 14 Bebauungsdetails (Unterkellerung, Höhenlagen von Eingängen und Lichtschächten, etc.) Ergebnisse der Überstauberechnungen Bei entsprechender Verfügbarkeit hochaufgelöster digitaler Geländedaten sind zudem modelltechnische Gefährdungsabschätzungen in verschiedenen Detaillierungsgraden und je nach zu bewältigendem Aufwand möglich. Eine eher vereinfachte GIS-unterstützte Möglichkeit, die Überflutungsgefährdung abzuschätzen, besteht in der Visualisierung der räumlichen Ausdehnung berechneter Überflutungswassermengen und der sich aus der Topografie ergebenden, oberirdischen Fließwege. Gegenüber dieser hydrostatischen Abschätzung können bei höheren Anforderungen an die Überflutungsprüfung auch gekoppelte hydraulische Simulationsmodelle für den Oberflächen- und Kanalabfluss zum Einsatz kommen (dual drainage modeling), sofern neben der eigentlichen Simulationssoftware, die derzeit einige wenige Hersteller anbieten, auch entsprechend detaillierte Oberflächeninformationen vorliegen. Die Genauigkeitsansprüche einer gekoppelten Abflusssimulation können im Einzelfall noch diejenigen eines hochaufgelösten Geländemodells (DGM) übersteigen. Ebenso ist von einem grundsätzlich höheren Bearbeitungsaufwand auszugehen Risikobetrachtung Der dritte Belastungsbereich nach Abbildung 2 umfasst außergewöhnliche Starkregenereignisse, deren Eintrittswahrscheinlichkeit geringer ist, als für den nach DIN EN 752 [CEN, 2008] geforderten Überflutungsschutz. Die Überflutungsszenarien, die von solch extremen Starkregenereignissen hervorrufen werden, sind in ihrem Gesamtausmaß unter dem Aspekt der vollständigen Schadensvermeidung nicht mehr beherrschbar und im wesentlichen geprägt von größeren Niederschlagswasserabflüssen an der Oberfläche, die nicht mehr von der Kanalisation aufgenommen werden können. Die eigentliche Überlastung der Abflusskapazität der öffentlichen Kanalquerschnitte tritt dabei als Schadensursache mehr und mehr in den Hintergrund. Auch wenn sich für den Kanalnetzbetreiber in solchen Fällen die Haftungsfrage nicht mehr stellt und solche Ereignisse juristisch in aller Regel als höhere Gewalt einstuft werden, ergibt sich vor dem Hintergrund einer kommunalen Gesamtverantwortung die dringende Notwendigkeit, die Auswirkungen und Schadenskonsequenzen solcher Überflutungsereignisse zutreffend zu analysieren und einer Risikobetrachtung (Stufe 3) zu unterziehen. Die DWA-AG ES 2.5 empfiehlt Risikobetrachtungen insbesondere dann, wenn Gefahren für Leib und Leben drohen oder wertvolle bauliche Anlagen oder wichtige Infrastruktureinrichtungen betroffen sind. Bei der Risikobetrachtung werden in Interpretation des Hochwasserrisikobegriffs nach EG- Hochwasserrisikomanagementrichtlinie, Art. 2 [EG-HWRM-RL, 2007] ( Risiko als Kombination von Eintrittswahrscheinlichkeit und potenziell nachteiligen Folgen, siehe Abschnitt 2.1) die Ergebnisse der Gefährdungspotenzialanalyse, wie sie grundsätzlich

17 15 bereits bei der örtlichen Überflutungsprüfung (Stufe 2) erarbeitet werden, überlagert mit dem Schadenspotenzial bzw. der Schadensanfälligkeit (Vulnerabilität) der betroffenen Bereiche. Der Arbeitsbericht der DWA-AG ES 2.5 [DWA, 2008] formuliert keine expliziten Detailempfehlungen zur Durchführung der Risikobetrachtung; vielmehr sollten im Sinne einer Schadensminimierung Schutzmaßnahmen als Gefahrenabwehr in Betracht kommen. Aufgrund des begrenzten Handlungsspielraums kommt ferner Kosten-Nutzen-Bilanzen für die Bereiche mit hohem Überflutungsrisiko eine besondere Bedeutung zu. Ungeachtet dessen ist als bedeutsamste Maßnahme des Überflutungsschutzes bei außergewöhnlichen Starkregen die bedarfsgerechte Anordnung von Objektschutzmaßnahmen als Beitrag der Eigenverantwortung der privaten Grundstückseigentümer zu nennen. Vor diesem Hintergrund bedarf es der vorbereitenden Aufklärung und Information der Bevölkerung und der klaren Kommunikation verbleibender Restrisiken für Überflutungen. Insgesamt betrachtet erfordert der generelle Umgang mit dem Thema Kommunaler Überflutungsschutz eine Neuausrichtung der bisherigen Siedlungsentwässerung dahingehend, dass ein Paradigmenwechsel zu vollziehen ist durch gedankliche Abkehr und Aufgabe von generellen Sicherheitsversprechen, die die bisherige Planungs-und Bemessungspraxis suggeriert hat hin zu einer allgemeinen Akzeptanz des unsicheren und nicht planerisch zur Gänze beherrschbaren Umgangs mit den Überflutungsrisiken infolge Starkregen und einem damit verbundenen zielgerichteten Risikomanagement (vgl. SCHMITT, 2011]. 2.3 Anwendungsbeispiele zur Überflutungsprüfung Örtliche Überflutungsprüfung im Rahmen des GEP Kaiserslautern [ZIMMERMANN et al, 2009] beschreiben eine einfache, systematische Vorgehensweise zur örtlichen Überflutungsprüfung nach DWA-A 118 bzw. den Empfehlungen der DWA- AG ES 2.5 [DWA, 2008], wie sie im Rahmen der Generalentwässerungsplanung der Stadt Kaiserslautern als Teil der hydraulischen Gesamtsanierung durchgeführt wurde. Das Verfahren beruht im Wesentlichen auf einer, auf den Ergebnissen des Überstaunachweises aufbauenden, standardisierten Bewertung und Analyse der örtlichen Gegebenheiten anhand eines Formblatts Risikobewertung. Darin werden sowohl die wichtigsten entwässerungstechnischen oder topografischen Einflussfaktoren zur Ermittlung des Gefährdungspotenzials als auch die eher nutzungsbedingten Einflussfaktoren des Schadenspotenzials erfasst (siehe Tabelle 3). Die Einzelfaktoren werden durch qualifiziertes technisches Personal des Entwässerungsbetriebs vor Ort anhand visueller Eindrücke bewertet, wobei zusätzlich in Vorund Nachbereitung des Ortstermins auch Anliegeraussagen und Einsatzberichte von Feuerwehr und Betriebspersonal mit einfließen. Aufbauend auf dieser Bewertung erfolgt eine einfache Klassifizierung des Gefährdungs- und Schadenspotenzials in die Stufen gering mittel hoch mit Zuweisung von Bewertungspunkten. Zusammen mit einer analogen Punktwertung für den Überstaunachweis ergibt sich so eine Gesamtbewertung des hydraulischen Sanierungsbedarfs.

18 16 Tabelle 3: Zusammenstellung von Einflussfaktoren und Bewertungskriterien für Gefährdungs- und Schadenspotenzial nach [ZIMMERMANN et al., 2009] Gefährdungspotenzial entwässerungstechnische / topografische Einflussfaktoren Schadenspotenzial nutzungsbedingte Einflussfaktoren Ausbildung des Entwässerungssystems (Tiefenlage Kanäle und Schächte) Überstauvolumina und dauern Gelände- und Straßenneigungen, lokale Tiefpunkte und Senken Gliederung des Straßenraums (Querprofil bis Privatgrundstück) Gebäude- und Flächennutzung Wertigkeit von Bebauung und Inventar Unterkellerung Gefährdete Infrastrukturanlagen Verkehrsbeeinträchtigungen Gefahr für Leib und Leben Die Verwendung eines Formblatts zur standardisierten Bewertung des Überflutungsrisikos unterstützt die generelle Intention einer möglichst objektiven Risikopotenzialanalyse und bietet den Vorteil einer Vergleichbarkeit in der Bewertung verschiedener Risikobereiche untereinander. Dennoch muss bei einer solchen Vorgehensweise stets berücksichtigt werden, dass die Beurteilung der örtlichen Situation und daraus abgeleitete Bewertungsfaktoren zu einem bestimmten unvermeidlichen Maß auf subjektiven Eindrücken des Bewertenden beruhen und damit auch in ihrer Verbindlichkeit begrenzt sein können. Als Beispiel hierfür sei angeführt, dass es bei zunehmend flacherer Topografie immer schwieriger wird, Hauptausbreitungs- und Fließwege oberirdisch abfließenden Wassers anhand der örtlichen Situation, zutreffend zu analysieren. Insofern ist es empfehlenswert, die hier beschriebene und auch erfolgreich angewendete Methodik zumindest in neuralgischen Problembereichen durch GIS- oder modelltechnische Werkzeuge, sofern verfügbar, zu präzisieren Überflutungsprüfung im Rahmen der generellen Entwässerungsplanung in der Stadt Dresden [FUCHS et al., 2008] beschreiben die Vorgehensweise zur Überflutungsprüfung für die Stadt Dresden in Anlehnung an die von der DWA-Arbeitsgruppe ES 2.5 formulierten Anforderungen an den Überflutungsschutz [DWA, 2008]. Die Vorgehensweise ist in Abbildung 3 als 5-stufiges Ablaufdiagramm dargestellt und wird nachfolgend kurz skizziert. Nachdem zunächst nach DWA-A 118 das Maß des einzuhaltenden Überflutungsschutzes für die einzelnen Stadtgebiete gemäß Tabelle 2 in Abhängigkeit von der Örtlichkeit und der Art der baulichen Nutzung zu definieren ist (Schritt 1), werden entsprechende hydrodynamische Kanalnetzberechnungen zum statistischen Nachweis der Überstausicherheit durchgeführt (Schritt 2). Dabei kommen sowohl eine 30-jährige Naturregenreihe als auch eine Modellregengruppe als Langzeitseriensimulation zur Anwendung. Die im Rahmen des Überstaunachweises ermittelten potenziellen Schadensbereiche werden zusätzlich durch Abgleich mit registrierten Schadensmeldungen aus der Vergangenheit verifiziert.

19 17 1 Festlegung Überflutungsschutz 2 Hydrodynamische Kanalnetzberechnungen Überstau > Zielkriterium nein keine Überflutungsprüfung erforderlich ja 3 Gefährdungseinschätzung der Überstaubereiche potenzielle Gefährdung nein Dokumentation (Formblatt) ja 4 Detaillierte Überflutungsprüfung (Ermittlung der Überflutungsbereiche) Maßnahmen erforderlich nein 5 ja Entwicklung von Maßnahmen ggf- Komplexbetrachtung im Zusammenhang mit Hochwasser- und Katastrophenschutz Abbildung 3: Ablaufdiagramm der Überflutungsprüfung [FUCHS et al., 2009] Im Bearbeitungsschritt 3 werden die überstaugefährdeten Schächte aus Schritt 2 zu Überstaubereichen zusammengefasst, sofern sie auf die gleiche hydraulische Überlastungsursache zurückzuführen sind oder den gleichen oberirdischen Hauptfließweg bei Überstau hervorrufen. Anschließend erfolgt eine Gefährdungseinschätzung, bei der überprüft wird, ob die Überflutungen zu wesentlichen Beeinträchtigungen des Umfelds führen können. Hierzu werden primär Kartenmaterial und das vorhandene digitale Geländemodell (DGM) ausgewertet. Bei weiterem Klärungsbedarf sind Ortsbegehungen mit Fotodokumentation vorgesehen. Ähnlich wie im Anwendungsbeispiel Kaiserslautern (siehe Abschnitt 2.3.1) werden alle Untersuchungen per Formblatt dokumentiert. Für potenziell überflutungsgefährdete Bereiche wird in einem vierten Arbeitsschritt eine detaillierte Überflutungsprüfung anhand der verfügbaren digitalen Gelände- und Oberflächenmodelle (DGM/DOM) durchgeführt. Diese liegen in einer räumlichen Auflösung als 1m-Raster vor. Mit gängigen GIS-Funktionalitäten werden darin lokale Senken und Fließwege ermittelt. Die lokalen Senken sind als abflusslose Bereiche potenziell

20 18 überflutungsgefährdet und daher bedeutsam. Die Fließweganalyse ermöglicht zudem eine Visualisierung der räumlichen Verbindung von Überstaubereichen und lokalen Senken und damit die grundsätzliche Lokalisierung überflutungsgefährdeter Bereiche. Die ergänzende Berücksichtigung der Überflutungstiefen, die anhand berechneter Überstauvolumina ermittelt werden können, lässt grobe Rückschlüsse auf das Schadenspotenzial und die Frage, ob und in welchem Umfang Schutzmaßnahmen erforderlich sind, zu. Im letzten Bearbeitungsschritt werden die überflutungsgefährdeten Bereiche unter Berücksichtigung der örtlichen Situation (i. W. Bebauung, Verkehrsflächen, Nutzungsart von Freiflächen) auf Ihr Schadenspotenzial hin bewertet und anschließend Sanierungsvorschläge abgeleitet. Dabei werden vorrangig Maßnahmen der schadlosen, oberirdischen Ableitung untersucht; erst in zweiter Linie kommen Ausbaumaßnahmen des Entwässerungssystems, sofern die Kosten-Nutzen-Relation vertretbar ist, in Betracht. Die Maßnahmenprioritäten ergeben sich aus den potenziellen Schadenshöhen und aus der Schadenssignifikanz, die sich aus vorliegenden Havarie- und Schadensmeldungen und Anwohnerberichten ableiten lässt. Zusammenfassend ist festzustellen, dass die beschriebene Methodik bei begrenztem und insgesamt vertretbarem Aufwand eine erste grobe Risikopotenzialanalyse ermöglicht. Der Ansatz stellt im Vergleich zu Abschnitt eine methodische Erweiterung durch Nutzung von GIS-Funktionalitäten (Senken- und Fließwegermittlung) dar. Einschränkend ist zu erwähnen, dass aufgrund dieser automatisierten GIS-Analyse zunächst nur sehr grobe Einschätzungen möglich sind, die insbesondere bei gleichzeitig hohem Schadenspotenzial vor Ort zu verifizieren sind. Als nicht abbildbare Detailaspekte seien hier die Einflüsse abgesenkter Bordsteinkanten auf die Fließwegbildung oder den nicht berücksichtigbaren etwaigen Rückfluss und Wiedereintritt von Überstauwassermengen in die Kanalisation auf die Überflutungsvolumina und höhen zu nennen Integrierter Ansatz zur Identifizierung von Gebieten mit Starkregengefahren in Ostwestfalen Extreme Niederschlagsereignisse, die am 9. August 2007 große Schäden in Siedlungsbereichen von Ostwestfalen-Lippe verursachten, waren Anlass für die Pilotstudie Untersuchung starkregengefährdeter Gebiete [STEIN et al., 2010], in deren Rahmen unterschiedliche Methoden zur Identifizierung von Gefahrenbereichen an drei vom Extremereignis betroffenen Gebieten als integrierter Ansatz erprobt und bewertet wurden. Auf dieser Grundlage wurden Empfehlungen für die Starkregengefahrenanalyse abgeleitet und Überschwemmungsgebiete bei einem häufigen (HQ20), einem hundert-jährlichen (HQ100) und einem extremen (HQ200) Niederschlagsereignis ermittelt sowie Vorschläge für die Gestaltung von Starkregengefahrenkarten gemacht.

21 19 Die vier untersuchten methodischen Ansätze zur Starkregengefahrenanalyse sind im Anhang näher beschrieben und lauten: 1. Rekonstruktion historischer Starkregenereignisse 2. Detaillierte Gebietsbegehung 3. Hydrologische Modellierung (Niederschlagsabfluss) 4. Hydraulische Modellierung (2D-Strömungsmodell, Wasserspiegellagen) Die beschriebenen Methoden unterscheiden sich sowohl in den Analyseschwerpunkten als auch in ihren Anforderungen an die Datengrundlage und deren Qualität sowie den zugehörigen Bearbeitungsaufwand. Während bei den Methoden 1 und 2 der Schwerpunkt auf der Bewertung vergangener Ereignisse und der bestehenden Randbedingungen liegt, ermöglichen die hydrologischen und insbesondere hydraulischen Modellierungen die Untersuchung verschiedener Szenarien und extremwertstatistische Auswertungen. Idealerweise werden daher je nach verfügbarer Datenqualität und Einzelkonstellation des betrachteten Untersuchungsgebiets mehrere Methoden kombiniert und aufeinander aufbauend angewendet, um eine möglichst umfassende Gefährdungspotenzialanalyse zu ermöglichen. Einschränkend ist dabei jedoch zu erwähnen, dass die Anwendbarkeit der jeweiligen Methode zur Gefahrenanalyse stark von der Verfügbarkeit und Güte der Eingangsdaten abhängig ist und zudem der Bearbeitungsaufwand in einer ausgewogenen Relation zu den erzielbaren Ergebnissen stehen muss. Die aufwändigeren Detailuntersuchungen durch Einsatz von Simulationsmodellen sollten daher nur für Einzelbetrachtungen im Bereich besonders gefährdeter Gebiete durchgeführt werden. Ein zweiter Arbeitsschwerpunkt der Studie widmet sich der Erstellung von Starkregengefahrenkarten, die die Informationen der Gefahrenanalyse übersichtsmäßig und kompakt darstellen sollen und für die es bislang noch keine einheitlichen Vorgaben gibt. Der Vorschlag beinhaltet in grober Anlehnung an die Farbcodierung des NRW-Leitfadens Hochwassergefahrenkarten drei Teilkarten mit folgenden Inhalten: Teilkarte A: Wassertiefen und Wassermengen für HQ20, HQ100 und HQ200 und potenzielle Versagenspunkte wie Durchlässe, Verrohrungen oder Kanaleingänge Teilkarte B: Gebietsgefälle und simulierte Fließgeschwindigkeiten bei HQ100 Teilkarte C: Darstellung empirischer Informationen wie Wasserstände oder Überflutungsflächen aus historischen Ereignissen

22 Überflutungsgefährdung bei Extremereignissen am Beispiel der Stadt Stuttgart Am Beispiel Stuttgart wird in mehreren Veröffentlichungen [NICHLER et al., 2010; ILLGEN und SCHÄFER, 2010] eine Vorgehensweise zur Identifizierung von Gefahrenbereichen infolge Starkregen aufgezeigt, bei der mit vergleichsweise geringem Aufwand und auf Basis breit verfügbarer Grundlagendaten eine erste Abschätzung von Überflutungsbereichen und die Erstellung von Überflutungsgefahrenkarten möglich ist. Auf dieser Grundlage können Risikopotenzialanalysen aufgebaut und etwaige Schutzmaßnahmen entwickelt werden. In Abbildung 4 ist das Ablaufschema zur abgestuften Risikobetrachtung schematisch dargestellt. Die einzelnen Arbeitsschritte lassen sich zunächst in eine vergleichsweise einfach durchführbare Schnellanalyse (Schritte 1-4) zur vorläufigen Risikoeinschätzung und eine darauf aufbauende Detailanalyse mit Maßnahmenentwicklung (Schritte 5 und 6) zusammenfassen [ILLGEN und SCHÄFER, 2010]. Die Schnellanalyse besteht zunächst aus einer topografischen Analyse von Senken, Hauptfließwegen (Flutachsen) und Abgrenzung von Einzugsgebieten (Schritt 1). Darauf aufbauend erfolgt GIS-gestützt eine Abschätzung potenzieller Überflutungsbereiche (Schritt 2) mit Darstellung von Gefahrenkarten für festgelegte Überflutungsszenarien, denen vereinfachte N-A-Bilanzierungen zu Grunde liegen. Nach anschließender Bewertung der örtlichen Schadenspotenziale (Schritt 3) kann in Überlagerung der Teilergebnisse aus den Schritten 2 und 3 eine erste Risikoklassifizierung und -bewertung (Schritt 4) erfolgen und entsprechend kartiert werden. In den so ermittelten Risikokarten sind potenzielle Überflutungsbereiche und mögliche Schadenspotenziale in Überlagerung dargestellt. Auf Basis der Schnellanalyse können für die betreffenden Gebiete mit Handlungsbedarf Sofortmaßnahmen ergriffen werden oder aufgrund eines festgestellten erhöhten Überflutungsrisikos die Notwendigkeit einer weitergehenden, detaillierten Überflutungsanalyse aufgezeigt werden. Die Detailanalyse umfasst die detaillierte Überflutungsbetrachtung (Schritt 5) und die Planung von Vorsorge- und Schutzmaßnahmen (Schritt 6). Aufgrund eines am aufgetretenen Starkregenereignisses wurde die beschriebene Methodik zur Gefährdungspotenzialanalyse für Teilbereiche der Stadt Stuttgart angewendet und erprobt. Die dabei erzielten Ergebnisse haben gezeigt, dass trotz mehrerer Vereinfachungen sowohl bei der Niederschlag-Abfluss-Bilanzierung als auch bei der GIS- Analyse der Überflutungsbereiche und Hauptfließachsen gemessen am vergleichsweise geringen Bearbeitungsaufwand und Güteanspruch an die Grundlagendaten gute Übereinstimmungen zu den beobachteten Überflutungsausmaßen und Schadensdokumentationen möglich sind und die Grundmethodik grundsätzlich auch bei vergleichbarer Datengrundlage auf andere Modellgebiete übertragbar ist. Allerdings wird dies verbunden mit der Einschränkung, dass bei grundsätzlich unterschiedlichen hydrologischen und topografischen Randbedingungen, wie sie sich bei sehr flachen und ebenen Gebieten oder in Gewässernähe darstellen, die Methodik an ihre Grenzen stößt. Nähere Untersuchungen

23 21 zu diesem Aspekt sind noch nicht beschrieben, kommen allerdings im Rahmen des Projektes RISA für die Gebietscharakteristik der Hansestadt Hamburg besonders zum Tragen und erfahren dort eine gesonderte Berücksichtigung (Abschnitt 5). Abbildung 4: Ablaufschema einer abgestuften Risikobetrachtung und Maßnahmenentwicklung für urbane Gebiete [NICHLER et al., 2010] Eine nähere Beschreibung der einzelnen Arbeitsschritte zur Grobanalyse der Überflutungsgefährdung beschreiben [NIEMANN und ILLGEN, 2011]. Darin werden bspw. exemplarische Klassifizierungen von oberirdischen Fließwegen, Senkenvolumen und Fließtiefenvorgenommen, die die Grundlage für eine in sechs Klassen abgestufte Erstbewertung der Überflutungsgefährdung mit entsprechender GIS-Kartendarstellung

24 22 bilden. Eine parallel dazu anhand der Gebietscharakteristik erstellte, vereinfachte Schadenspotenzialklassifizierung, visualisiert als Schadenspotenzialkarte, ermöglicht schließlich eine Abschätzung der Überflutungsrisiken, bei der mit Hilfe einer Bewertungsmatrix die beiden Komponenten Überflutungsgefährdung und Schadenspotenzial miteinander überlagert werden.

25 3 Stufenkonzept zur Gefährdungspotenzial- und Risikopotenzialanalyse 3.1 Allgemeines In einer Gefährdungspotenzialanalyse werden die örtliche Überflutungsprüfung und eine Risikobetrachtung für außergewöhnliche Starkregen unmittelbar eingefordert bzw. empfohlen (siehe Abschnitt 2.2.3). Die Analyse der Überflutungsgefährdung sollte als Stufenkonzept nachstehende Arbeitsschritte beinhalten, die eine nach festgestellter Gefährdung zunehmende Detaillierung und Tiefe der Bearbeitung ermöglichen [SCHMITT, 2011]. Eine inhaltliche Anknüpfung an das technische Regelwerk ist über DIN EN 752 und den Bericht der DWA-Arbeitsgruppe ES-2.5 (siehe Abschnitt 2.1) gegeben, in denen die Anerkennung der Überflutungsgefährdung für Starkregen außerhalb üblicher Bemessungshäufigkeiten nachdrücklich empfohlen wird [CEN, 2008; DWA, 2008]. Nachstehend wird die Umsetzung der Gefährdungspotenzialanalyse entsprechend Abbildung 5 skizziert. Eine ähnliche Systematik wurde in Kap am Beispiel der Fallstudie Stuttgart von [NICHLER et al., 2010] vollzogen. Das vorgeschlagene Stufenkonzept lässt sich grob in drei Bearbeitungsstufen untergliedern, die sich an der Systematik der Hochwasserrisikomanagementrichtlinie [EG-HWRM-RL, 2007] orientieren: Stufe 1: Identifizierung von (potenziellen) Risikobereichen Stufe 2: Weitere optionale Analyse für potenzielle Risikobereiche Stufe 3: Weitere optionale Analyse für vorrangige Risikobereiche 23 Die einzelnen Arbeitsschritte für die Gefährdungspotenzialanalyse werden nachfolgend genauer erläutert. Eine detaillierte Beschreibung zur Anwendung und Verifizierung dieses Stufenkonzepts anhand eines Pilotgebiets in Hamburg enthält Abschnitt 5.

26 24 Ereignisse der Vergangenheit - örtliches Niederschlagsgeschehen - Überflutungsereignisse Einflussfaktoren Gefährdung - Topographie - Entwässerungssystem Einflussfaktoren Schaden - Bebauungsstruktur - Infrastrukturanlagen, Gebäude örtliches Schadenspotential - Gebäude - Infrastrukturanlagen mögliche Risikogebiete - örtliche Zuordnung - Kategorisierung Überflutungsverhalten - Grobanalyse (GIS, hydrologisch) - hydraulische Detailanalyse Maßnahmenplan - Wirksamkeit alternativer Maßnahmen - Bewertung, Priorisierung Abbildung 5: Bearbeitungsschritte zur Analyse und Bewertung der örtlichen Überflutungsgefährdung [SCHMITT, 2011] 3.2 Bewertung der Historie in Verbindung mit Starkregenprotokollen Als erster Bearbeitungsschritt empfiehlt sich die systematische Analyse historischer Starkregenereignisse und deren Überflutungsausmaße, indem zunächst Presseinformationen recherchiert und anschließend Dienstprotokolle der zuständigen Feuerwehreinsatzkräfte ausgewertet werden. Ergänzend zu diesen weitgehend objektiven Informationsquellen sollten dann, sofern das Starkregenereignis erst kurze Zeit zurückliegt, ergänzende Anwohnerbefragungen durchgeführt werden. Solche eher subjektiven Informationsquellen werden mit zunehmendem Zeitabstand diffuser und weniger aussagekräftig. Parallel dazu sind, sofern vorliegend, Starkregenprotokolle und Niederschlagsaufzeichnungen vergangener Ereignisse auszuwerten, um einerseits eine statistische Einstufung des Starkregenereignisses und andererseits einen kausalen Abgleich mit den aufgetretenen Überflutungen herzustellen.

27 Analyse des örtlichen Niederschlaggeschehens Soweit lokale Regendaten zu dem aufgetretenen Starkregenereignis durch Messung zur Verfügung stehen, kann in Ergänzung zur Auswertung vorhandener Starkregenprotokolle (Schritt 1) das Niederschlagsgeschehen in einem zweiten Bearbeitungsschritt extremwertstatistisch analysiert werden. Dadurch können ggf. vorherrschende Auffälligkeiten im zeitlichen und lokalräumlichen Auftreten von Starkregen festgestellt werden. Von großer Bedeutung sind hierfür jedoch die Anzahl und räumliche Verteilung der Niederschlagsmessstationen (Regenschreiberdichte), die idealerweise bei jüngeren Aufzeichnungen ergänzt werden durch Radarmessungen, um z. B. vorherrschende Gewitterzugbahnen oder lokale hot spots zu lokalisieren. 3.4 Analyse der topografischen Gegebenheiten Schritt 3 dient der Analyse der topografischen Gebietscharakteristik mit Beschreibung der wesentlichen Gegebenheiten, die die Abflussbildung und die oberirdischen Abflussprozesse maßgeblich beeinflussen. Von besonderer Bedeutung ist dabei die Identifizierung von Geländetiefpunkten (lokalen Senken), von denen im Starkregenfall eine potenzielle Überflutungsgefahr ausgehen kann, weil sich dort sehr rasch oberirdisch abfließendes Niederschlagswasser sammeln kann, woraus eine potenzielle Überflutungsgefahr für die angrenzenden Risikoelemente resultiert. Der zweite parallel dazu erforderliche Analyseschritt zur Beschreibung des oberirdischen Abflussvorgangs bei Starkregen besteht in der Ermittlung der oberflächigen Fließwege und der sich ausbildenden Flutachsen. Die Überlagerung beider Informationen (lokale Senken und Fließwege) führt zu einer ersten, rein qualitativen topografischen Gefährdungspotenzialanalyse, indem den vorhandenen Geländetiefpunkten über die Fließwegakkumulation ein oberirdisches Einzugsgebiet mit dem entsprechenden Überflutungsvolumen zugewiesen werden kann. Ein wichtiger Aspekt der Fließwegidentifikation besteht zusätzlich je nach Gebietscharakteristik in der Analyse von Außengebietszuflüssen, also Zuflüssen aus unbebauten (natürlichen) Bereichen, die an das Siedlungsgebiet angrenzen. Dieser Analyseschritt wird rein qualitativ, d.h. entkoppelt von Wahrscheinlichkeitsbetrachtungen vollzogen. Alle genannten Analysen sind GIS-gestützt durchzuführen, wobei als wesentliche Grundlagendaten ein ausreichend hoch aufgelöstes digitales Geländemodell (DGM) und idealerweise ein digitales Gebäudemodell zur Verfügung stehen sollten, die beide zu einem digitalen Oberflächenmodell (DSM) kombiniert werden. Derartige Geobasisdaten sind inzwischen auf breiter Ebene verfügbar. 3.5 Analyse entwässerungstechnischer Gegebenheiten Im nächsten Bearbeitungsschritt erfolgt die Analyse aller entwässerungstechnischen Gegebenheiten, die grundsätzlich in die drei Wirkungsbereiche Kanalisation (Sielnetz), Oberflächengewässer und Oberflächenabfluss unterschieden werden können. Im Detail sind damit sowohl alle Anlagen der technischen Entwässerungsinfrastruktur (Sielnetz inkl. Sonderbauwerke, Oberflächenentwässerungsanlagen) gemeint als auch die vorhandenen

28 26 Oberflächengewässer sowie übergeordnet die jeweils zugehörigen hydrologischen Einzugsgebiete. Analyseziele sind u. a. die genaue Untersuchung der Abflusswirksamkeit befestigter und nicht befestigter Teilflächen oder Freiflächen innerhalb der Bebauung, die Ermittlung der hydraulischen Leistungsfähigkeit der Entwässerungssysteme (Sielnetz, Gewässer), insbesondere die Lokalisierung strukturell bedingter Schwachstellen und Gefährdungspunkte der Netzstruktur (Zusammenflüsse, hydraulische Engpässe). Eine besondere Bedeutung kommt bei der Ableitung großer Niederschlagsmengen den vorhandenen Gewässerverrohrungen und Durchlässen zu. Aufgrund ihrer begrenzten Leistungsfähigkeit treten diese als hydraulische Engpässe in Erscheinung und bergen in Verbindung mit einer Anfälligkeit für Betriebsstörungen (Verlegung, Verklausung) eine potenzielle Überflutungsgefahr in sich. Der beschriebene Analyseschritt baut im Wesentlichen auf den Erkenntnissen der Generalentwässerungsplanung (GEP) auf bzw. erweitert diese je nach Aktualität und Bearbeitungstiefe des GEP, der mitunter zu einseitig auf hydraulische oder stoffliche Nachweise zur Leistungsfähigkeit der Kanalisation und Sanierung damit verbundener Defizite ausgerichtet ist. Insbesondere kann auf den Ergebnissen bereits durchgeführter Überstaunachweise nach DWA-A 118 (siehe Abschnitt 2.2.1) aufbauend zunächst das Überlastungsverhalten des Sielnetzes für Starkregen größerer Wiederkehrzeit (z. B. T n = 5 a 20 a) anhand ergänzender hydrodynamischer Kanalnetzberechnungen vereinfacht untersucht werden, wobei die zunehmenden Ungenauigkeiten der eingesetzten Simulationsprogramme bei solch seltenen Ereignissen einschränkend zu beachten sind. 3.6 Analyse der Bebauungsstruktur und Infrastruktur Während in den vorangegangen Arbeitsschritten die Randbedingungen für die potenzielle Überflutungsgefährdung analysiert wurden, geht es bei der Analyse der städtebaulichen Randbedingungen (Schritt 5) um die Bewertung der Vulnerabilität und des Schadenspotenzials. Dabei werden die Bebauungsstruktur, die Gebäudesituation (Anordnung, bauliche Gestaltung) und die vorhandenen Infrastrukturanlagen bewertet. Hinsichtlich einer Abschätzung des Überflutungsrisikos sind u. a. zunächst die Parameter Bebauungsdichte, Versiegelungsgrad und die Verfügbarkeit von Freiflächen zu erheben. Grundsätzlich kann von einem Zusammenhang zwischen hoher Bebauungsdichte bzw. hoher Flächenversiegelung und einem potenziell höheren Überflutungs- und Schadenspotenzial ausgegangen werden. Umgekehrt begünstigt ein hoher verfügbarer Anteil an Freiflächen die Chancen auf einen vergleichsweise schadensärmeren Verlauf eines Überflutungsereignisses, vor allem unter dem Aspekt der temporären Mitbenutzung von Freiund Verkehrsflächen (siehe Abschnitt 2.2.2). Die Anordnung, bauliche Gestaltung und relative Höhenlage der Gebäude zum umliegenden Gelände sowie vor allem die Art der Gebäudenutzung (Souterrainwohnungen, Kellerräume) sind bedeutsam bei der anschließenden Bewertung des Schadenspotenzials (siehe Schritt 6).

29 27 Ein erster Teil dieser Analyse kann anhand von GIS-Abfragen oder Auswertung von Kartenmaterial (Flurkarten, Kataster, etc.) erfolgen, bspw. in Form von Erhebungen zur Bebauungsstruktur und dichte. Hierzu werden verfügbare Baustrukturtypisierungen, wie sie bspw. für Hamburg in Form der Biotopkarteirung der BSU [BSU, 2006] vorliegen, ausgewertet und anschließend (Schritt 6) hinsichtlich ihres Schadenspotenzials grob klassifiziert. Letztlich schadensrelevante Bauwerksdetails wie z. B. Höhenlagen von Gebäudeöffnungen (Eingänge, Kellerlichtschächte, etc.) lassen sich ergänzend jedoch nur durch aufwändige Ortsbegehungen bestimmen. Diese können jedoch im Allgemeinen nicht flächendeckend mit vertretbarem Aufwand abgeleistet werden und bleiben späteren Arbeitsschritten vorbehalten (s. u.). 3.7 Untersuchung zum Schadenspotenzial In Bearbeitungsschritt 6 wird eine Bewertung und grobe Kategorisierung der zuvor analysierten Bebauungsstruktur und Infrastruktur nach deren Schadenspotenzial durchgeführt. Besonderes Augenmerk liegt bei dieser Analyse auf der Identifikation besonders schützenswerter Anlagen und von Objekten, die eine hohe Vulnerabilität hinsichtlich Überflutungsschäden aufweisen (Krankenhäuser, Schulen, Museen, Verkehrsund Energieversorgungsanlagen, etc.). Ein wesentliches und effektives Analysewerkzeug, das zudem noch GIS-gestützt anwendbar ist, besteht in der Auswertung vorhandener Katasterinformationen zur Nutzungsart der Gebäude, so z. B. den im HALB erfassten Gebäudenutzungsschlüsseln, für die eine grobe Kategorisierung oder Klassifizierung nach Schadenspotenzial vorgenommen wird. Alternativ kann unter Einbeziehung der Freiflächennutzung eine analoge Bewertung und Kategorisierung der Flächennutzungsschlüssel des HALB vorgenommen werden. Entscheidungsunterstützend wird unabhängig hiervon für Einzelbereiche, bei denen weiterer Klärungsbedarf besteht, die Durchführung von Ortsbegehungen als Erfordernis angeraten. 3.8 Identifikation potentieller Risikobereiche Durch eine Verschneidung der Erkenntnisse aus den vorangegangenen Analyseschritten zur Gefährdungspotenzialanalyse (Schritte 2 bis 5) und zum Schadenspotenzial (Schritt 6) erfolgt eine abgestufte Risikoabschätzung, bei der sich potenzielle Risikobereiche identifizieren lassen. Diese sind nach Abschnitt 2.1 dort lokalisiert, wo sich erhöhte Überflutungsgefährdungen mit einem signifikant erhöhten Schadenspotenzial überlagern. Damit kann festgestellt werden, in welchen Bereichen eine detailliertere Betrachtung und Untersuchung des Überflutungsverhaltens erforderlich ist und wo demgegenüber Bereiche ohne bzw. mit vergleichsweise geringem Risikopotenzial vorliegen, die keiner weiteren Analyse bedürfen. In Tabelle 4 sind die aus den vorangegangenen Analyseschritten ermittelten typischen kritischen Bereiche und neuralgischen Punkte zusammengefasst, für die als potenzielle

30 28 Risikobereiche eine besondere Überflutungsgefährdung vorliegt und die daher Gegenstand weiterer Analysen sind. Tabelle 4: Kritische Bereiche für Starkregenüberflutungen [vgl. DWA, 2008] Kritische Bereiche Problem Gefährdung Tiefpunkte (z.b. Unterführungen) Wasser kann nicht oder nur unzureichend abfließen Verkehr abschüssige Straßen oder Geländeverhältnisse schnelle Ausbreitung von Wasser, Sammlung an Tiefpunkten Mensch; Verkehr Bebauung mit ausgebautem Kellergeschoss auf Straßenniveau, Eingänge zu Kaufhäusern und Geschäften auf Straßenniveau Überstauhöhe = Überflutung, keine Sicherheit durch z.b. Bordstein Mensch; Eigentum Abgänge zu Unterführungen, tiefliegende Fußgängerpassagen, Eingangsbereiche zu U-Bahnen etc. Schnelle Ausbreitung von Wasser, Sammlung an Tiefpunkten Mensch; Verkehr Eingänge zu besonders schützenswerten Objekten, z.b. Krankenhäuser, Schulen, Museen Eindringen von Wasser Mensch; Materiell Wichtig ist zudem die Überprüfung von solchen Bereichen, in denen die nachzuweisenden Überstauhäufigkeiten nur knapp eingehalten werden oder die Kanalnetzberechnungen für seltene Starkregen signifikante Überstauvolumina ausweisen. Die Ergebnisse eines durchgeführten Überstaunachweises nach DWA-A 118 lassen sich in diesem Kontext als elementares Bewertungskriterium der kanalnetzinduzierten Gefährdungspotenzialanalyse nutzen. 3.9 Grobanalyse des Überflutungsverhaltens für potentielle Risikobereiche Die bisherig durchgeführten Bearbeitungsschritte führen zu einer Identifikation und Auswahl von Teilbereichen, die auf Grundlage einer qualitativen Risikoabschätzung als potenzielle Risikobereiche für Überflutungen infolge Starkregen anzusehen sind. Für diese Bereiche liegen jedoch noch keine detaillierteren Erkenntnisse über das tatsächliche Überflutungsverhalten, insbesondere über dessen quantitative Ausprägung und statistische Einstufung vor. Aus diesem Grund beinhaltet das vorliegende Stufenkonzept als optionalen Bearbeitungsschritt 8 eine Grobanalyse des quantitativen Überflutungsverhaltens für die potenziellen Risikobereiche. Hierzu ist zunächst ein Referenzlastfall in Form eines seltenen

31 29 bzw. außergewöhnlichen Starkregenereignisses im Sinne der Definition der DWA- AG ES 2.5 (siehe Abschnitt 2.1) zu definieren. Für diesen Lastfall wird dann eine einfache Niederschlagsabflussbilanz erstellt zur Abschätzung der auftretenden Überflutungsvolumina. Dabei wird die zugehörige Niederschlagshöhe des Starkregens über hydrologische Standardverlustansätze zur Abflussbildung in eine Effektivniederschlagshöhe (Abflusshöhe) als potenzielles Überflutungsvolumen umgerechnet. Dieses Überflutungsvolumen wird anschließend mit entsprechenden GIS-Werkzeugen mit der Topografie verschnitten, sodass dessen lokale Ausbreitung und die damit korrespondierenden Wasserstände grob abgeschätzt werden können. Die so zusätzlich gewonnenen Informationen fließen in eine zweite lokale Risikobewertung ein, über die vorrangige, weil besonders gefährdete Überflutungsbereiche für den definierten Referenzlastfall mit konkreter Eintrittswahrscheinlichkeit identifiziert werden können Detailuntersuchung zum Überflutungsverhalten für vorrangige Risikobereiche Für die vorrangigen Risikobereiche liegt aufgrund der besonderen Gefährdungslage und des hohen Schadensrisikos in der Regel ein kurzfristiger oder gar akuter Handlungsbedarf mit der Planung und Konzeption von zielgerichteten Maßnahmen des Überflutungsschutzes vor, der weitere, umfangreichere Detailuntersuchungen erforderlich macht. Hierzu bietet es sich optional an, das Überflutungsverhalten durch den Einsatz hydraulischer Abflussmodelle, insbesondere für das Abflussgeschehen an der Geländeoberfläche, genauer zu beschreiben. Die stetigen Weiterentwicklungen im Bereich der PC-Hardware (Stichwort Mehrprozessortechnik parallel processing ) haben dazu geführt, dass zunehmend auch ausreichend leistungsfähige Softwarelösungen in Form zweidimensionaler Strömungsmodelle zur Verfügung stehen, die je nach Bedarf mit hydraulischer Kopplung an ein hydrodynamisches Kanalnetzmodell ( dual drainage modeling ) die Interaktion zwischen Geländeoberfläche und ggf. überlasteter Kanalisation beschreiben können. Da der Anspruch solcher Simulationen an die erforderliche Datengüte sehr hoch ist, sollte als erster Schritt einer solchen Detailuntersuchung eine räumliche Abgrenzung des Untersuchungsbereichs (Teileinzugsgebiet) erfolgen. Unter Umständen sind ergänzende Geländedaten in Form von Bestandsvermessungen erforderlich, da für die Modellierungsanforderungen eines Oberflächenmodells auch kleine geometrische Strukturen, wie z. B. Bruchkanten an Bordsteinen oder Grundstückseinfriedungen zu erfassen sind Verfeinerung der Risikobewertung durch Kategorisierung Im nächsten Bearbeitungsschritt wird die Risikobewertung durch Kategorisierung nach Gefährdung und Risiko mit Hilfe der Erkenntnisse aus den vorangegangenen Schritten verfeinert. Soweit leistbar, sollen auf dieser Grundlage Risiko- und Gefahrenkarten analog zur Hochwasserrisikomanagementrichtlinie [EG-HWRM-RL, 2007] entwickelt werden. Allerdings wird die Benennung örtlicher Risikobereiche in diesem Schritt als besondere Herausforderung gesehen und eher im Sinne einer Kategorisierung denn als Aufstellung

32 30 verbindlicher Risiko- und Gefahrenkarten zu interpretieren sein. Sie sollten (zunächst) nur intern genutzt und die gegebenen Überflutungsrisiken mehr allgemein kommuniziert werden Entwicklung erforderlicher Maßnahmen (Prioritätenliste, Dringlichkeitsplan) Die Entwicklung erforderlicher Maßnahmen in Form von Dringlichkeitsplänen und Prioritätenlisten erfolgt im letzten Bearbeitungsschritt. Es werden Maßnahmen analog des Handlungsspektrums der EG-HWRM-RL bei Flusshochwasser entwickelt und bewertet. Konkrete Strategien zur Umsetzung der EG-HWRM-RL wurden von der Bund-Länder- Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) in Form eines Hochwasserrisikomanagementzyklus [LAWA, 2010] entwickelt, der alle Maßnahmen der Vorsorge, Gefahrenabwehr und Nachsorge (Regeneration) als Managementkreislauf umfasst und alle Phasen vor, während und nach einem Hochwasser mit einbezieht. Dabei ist anzumerken, dass die zyklische Abfolge der einzelnen Schritte nicht wieder zur gleichen Ausgangslage vor dem Hochwasser führt, sondern vielmehr eine höhere, bessere Vorsorgestufe erreicht wird. Insofern wäre eine spiralförmige Darstellung des Hochwassermanagementablaufs sachgerechter. Abbildung 6: Zyklus für ein kommunales Risikomanagement Überflutungsschutz (verändert nach LAWA, 2010)

33 31 In Analogie zum entwickelten HWRM-Zyklus der LAWA ist in Abbildung 6 der Kreislauf zum Risikomanagement im kommunalen Überflutungsschutz für Starkregenereignisse dargestellt. Die darin ausgewiesenen Elemente weisen für den Anwendungsfall des kommunalen Überflutungsschutzes bei Starkregen im Vergleich zum Hochwasserschutz unterschiedliche Bedeutungen auf, schließlich herrschen bei starkregeninduzierten Überflutungen grundsätzlich andere Randbedingungen vor wie bei Hochwasser an Flüssen (siehe Tabelle 5). Die Elemente mit besonderer Bedeutung für den Überflutungsschutz bei Starkregen sind entsprechend hervorgehoben. Tabelle 5: Unterschiede Sturzfluten - Flusshochwasser [Castro et al, 2008] urbane Sturzfluten kurze, lokal begrenzte Niederschlagsereignisse hohe Niederschlagsintensitäten kleine Einzugsgebiete schnelle Reaktionszeiten Geländeabfluss, kleine Gewässer Flusshochwasser lang andauernde, räumlich ausgedehnte Niederschlagsereignisse, Schneeschmelze ergiebige Niederschläge mittlere bis große Einzugsgebiete mittlere bis lange Reaktionszeiten mittlere bis große Gewässer

34 4 Einflussfaktoren der Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Hamburg 4.1 Vorgehensweise Für die Durchführung einer Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Starkregenüberflutungen ist es von grundlegender Bedeutung, zunächst alle möglichen Einflüsse auf das Überflutungsgeschehen zusammenzustellen. Diese Einflussfaktoren sind meist von mehreren, unterschiedlichen Details oder Einzelaspekten geprägt, sodass eine, im zweiten Schritt durchzuführende Analyse und Bewertung der Einflussfaktoren auf Grundlage dieser Einzelaspekte erfolgt. Die Analyse erfolgt ferner mit direktem Anwendungsbezug, hier auf das Stadtgebiet der Freien und Hansestadt Hamburg. Es wird einerseits die Datengüte (Datenverfügbarkeit und qualität) und andererseits deren Relevanz und Bedeutung für die Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse bewertet. Anhand dieser beiden Informationen erfolgt schließlich die Festlegung und Auswahl von Bewertungskriterien der Gefährdungsund Schadenspotenzialanalyse, die in Abschnitt 5 weiter untersucht werden. 4.2 Gefährdungsindikatoren und Validierungskriterien Die durch Beobachtungen vergangener Starkregenereignisse erworbenen Kenntnisse und Informationen zum Abfluss- und Überflutungsverhalten des jeweiligen Untersuchungsgebiets bilden zusammen mit den allgemeinen Informationen zum lokalen Niederschlagsverhalten eine wichtige Arbeitsgrundlage bei der Durchführung einer Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse und meist deren ursprüngliche Veranlassung. Allerdings ist die Ereignisvergangenheit nicht als Einflussfaktor der Gefährdung, der eine mögliche Ursache beschreibt, zu verstehen. Vielmehr handelt es sich dabei um einen Gefährdungsindikator, der die Auswirkung des kausalen Prozesses Starkregenüberflutung beschreibt. Aus diesem Grund erfolgt eine gesonderte Analyse der Ereignisvergangenheit anhand mehrerer Gefährdungsindikatoren (siehe Tabelle 6), auf deren Grundlage eine Kriterienauswahl zur späteren Validierung getroffen wird. Aus dem in Tabelle 6 aufgelisteten Katalog an Gefährdungsindikatoren wurden die Daten zu Feuerwehreinsätzen, Betriebsmeldungen und Anwohnerinformationen in Kombination mit der jeweiligen hydraulischen Situation vergangener Überflutungsereignisse als erstes, wesentliches Validierungskriterium (GH) ausgewählt. Eine detaillierte Beschreibung dieser Datengrundlage erfolgt unter Abschnitt 6.4. Mögliche, weitere Validierungsschritte wären anhand der Kriterien Extremwertstatistische Einstufung (von beobachteten Starkregen) und Niederschlagstatistiken durchführbar, wurden jedoch zunächst zurück gestellt. 32

35 33 Tabelle 6: Gefährdungsindikatoren und Validierungskriterien der Ereignisvergangenheit Informationen von Versicherungsgesellschaften V3 Schadens- und Risikoeinstufungen Flurstück, Gebäude Analyse Datengüte FHH Datenrelevanz FHH Indikator Nr. Details, Aspekte Bezugsebene VERGANGENE ÜBERFLUTUNGSEREIGNISSE Beobachtete V1 Feuerwehreinsätze, Flurstück, Überflutungsereignisse Betriebsmeldungen, Gebäude, Anwohnerbeschwerden, Punkte hydraulische Situation zum Ereigniszeitpunkt V2 Extremwertstatistische Gesamtgebiet Einstufung Validierungskriterium Datenbasis Projekt "RWM" (Teilprojekt 5), Kanalnetzberechnungen + ++ GH Auswertung Starkregenprotokolle, N-Messungen o ++ freie Daten nicht verfügbar; ZÜRS-GEO in Planung; zurückgestellt ÖRTLICHES NIEDERSCHLAGSVERHALTEN Niederschlagsstatistik V4 stat. Niederschlagshöhen Gesamtgebiet Analyse der Bemessungs- und -verteilung Niederschlagscharakteristik V5 Gesamtgebiet lokale "Hot Spots", Konvektionsinseln, Zugrichtungen ++ (sehr hoch); + (hoch); o (mittel); - (gering); -- (sehr gering) n. bek. + regenreihen FHH Auswertung Niederschlagsradardaten n. bek Gefährdungspotenzialanalyse Einflussfaktoren des Gefährdungspotenzials In Tabelle 7 befindet sich eine Auflistung aller Einflussfaktoren auf das Gefährdungspotenzial bei Überflutung. Diese sind in Anlehnung an die beschriebene, abgestufte Methodik zur Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse (siehe Abschnitt 3.1) untergliedert in die beiden Schwerpunkte Topografie (Abschnitt 3.4) und Entwässerungssysteme (Abschnitt 3.5). Letzterer wird wiederum untergliedert in die Bereiche Gewässer und Gräben, Sielnetz, Grundstücks- und Oberflächenentwässerungsanlagen sowie hydrologisches Einzugsgebiet. Die Detailanalyse ergab, dass die relevanten Einflussfaktoren erwartungsgemäß auf den Schwerpunkt Topografie entfallen. Hier weisen vor allem die Einzelaspekte Fließwege und lokale Senken und Tiefpunkte eine ideale Kombination von sehr hoher Datengüte und relevanz auf. Die eher übergeordneten Einflussfaktoren (Gelände- und Außengebietscharakteristik) sind bez. ihrer Relevanz für Hamburg weniger bedeutsam. Im Bereich Gewässer und Gräben ergibt sich aus der Datenanalyse ebenfalls eine Anzahl von Einflussfaktoren mit hoher Datengüte und relevanz (Gewässernähe, Durchlässe, Verrohrungen) allerdings bezogen auf eine gewässerinduzierte Überflutungsgefährdung. Aus dem Bereich Sielnetz wird der Einflussfaktor der hydraulischen Leistungsfähigkeit maßgeblich über den Aspekt der Überstauhäufigkeit der einzelnen Schächte beschrieben. Hierfür wurde sowohl eine hohe Datengüte als auch relevanz festgestellt. Für den an sich bedeutsamen Bereich der Grundstücks- und Oberflächenentwässerungsanlagen besteht für eine weitere Berücksichtigung bei der Gefährdungspotenzialanalyse leider keine ausreichend hohe Datengüte.

36 34 Tabelle 7: Einflussfaktoren und Bewertungskriterien des Gefährdungspotenzials Datengüte FHH Datenrelevanz FHH ++ o o o Überflutungsverhalten T3 Fließwege Gesamtgebiet Fließweganalyse (GIS ArcHydro DGM2) GF T4 lokale Senken und Tiefpunkte Gesamtgebiet Senkenanalyse (GIS ArcHydro DGM2) GS Einflussfaktor Nr. Details, Aspekte Bezugsebene Analyse TOPOGRAFIE Geländecharakteristik T1 Ausprägung (Ebene, Hügelland, Gesamtgebiet GIS-Analyse (DGM2) Gebirge), Reliefenergie T2 Gefällesituation, Gesamtgebiet GIS-Analyse (DGM2) Hangneigungen Bewertungskriterium Charakteristik von Außengebieten T5 Hangneigung, Bodenart, Abflusswirksamkeit Gesamtgebiet GIS-Analyse (DGM2) ENTWÄSSERUNGSSYSTEME Bereich Gewässer und Gräben: Hydraulische Leistungsfähigkeit E1 Bordvollabfluss HQx, Gewässerabschnitte N-A-Modellierung, Wasserspiegellagen E2 Qualitative Lagebereiche Flurstück GIS-Analyse: Räumliche Nähe zu (Alternative zu E1) Hydraulische Engpässe Gewässer E3 Durchlässe, Verrohrungen, Einzelobjekt GIS-Analyse: Schnittpunkt Düker E4 Überbauten (Brücken, Stege, Einzelobjekt querende Leitungstrassen etc.) E5 Einbauten, Hindernisse (Pfeiler, Einzelobjekt Ortsbegehung; GIS-Analyse Rechen, Zäune etc.) Entwässerungsgräben E6 Entwässerungsgräben Flurstück DSGK-Analyse, sep. Erfassung (verrohrt/unverrohrt) Bereich Sielnetz: Hydraulische Leistungsfähigkeit E7 Überstauhäufigkeit Schacht Kanalnetzberechnung / GEP E8 Gefälle, Nennweiten, Schacht Sielkataster Netzstruktur, SBW E9 Fremdwasserzutritte Haltung Abflussmessungen, Hydraulische Engpässe Sielnetz E10 lokale Abflusshindernisse (Ablagerungen, Lageversätze) Haltung Bereich Grundstücksentwässerungsanlagen (GEA)/ Oberflächen- und Straßenentwässerung/ Kanäle: Hydraulische Leistungsfähigkeit E11 Auslegung und Betriebszustand Einzelobjekt öffentlicher Oberflächen-/ Sinkkästen/Trummen, Rinnen Straßenentwässerung, Kanäle Hydraulische Leistungsfähigkeit priv. Grundstücksentwässerung E12 Auslegung u. Betriebszustand Einzelobjekt (Leitungen, Fallrohre, Einläufe) E13 Rückstausicherungen/ Einzelobjekt Hebeanlagen E14 Fremdwasserzutritte Bereich hydrologisches Einzugsgebiet: Hydrogeologie ("wassersensible" E15 Bodenart, Infiltrationskapazität Böden, Aueböden) Flurstück/ Teilgebiet + -- WSP-Berechnung - + Gewässerschlauch (Buffer) Gewässer - Straße (DSGK) Schnittpunkt Gewässer - Straße, GIS-Analyse DSGK; Ortsbegehung o ++ unklar - ++ in Entstehung GK ++ o Zustandserfassung - o Zustandserfassung o + Datenbasis Projekt "RWM" (Teilprojekt 5) o + Datenbasis Projekt "RWM" (Teilprojekt 5) - + Datenbasis Projekt "RWM" (Teilprojekt 5) - + Abflussmessungen, Zustandserfassung - o Datenbasis Projekt "RWM" (Teilprojekt 2) ++ o E16 Flurabstand ++ (sehr hoch); + (hoch); o (mittel); - (gering); -- (sehr gering) Flurstück/ Teilgebiet Datenbasis Projekt "RWM" (Teilprojekt 2) ++ o Auswahl von Bewertungskriterien des Gefährdungspotenzials Auf Grundlage der vorstehend beschriebenen Analyse der Einflussfaktoren erfolgte die Auswahl der Bewertungskriterien, die zur Durchführung der Gefährdungspotenzialanalyse für Hamburg herangezogen wurden. Die letzte Spalte der Tabelle 7 beinhaltet in farblicher Darstellung die Ergebnisse dieser Auswahl. Darin sind grün hinterlegt die ausgewählten Bewertungskriterien: GF: Fließwege, GS: Lokale Senken und Tiefpunkte und GK: Überstauhäufigkeit RW-Sielnetz. Die gelb hinterlegten Einflussfaktoren bieten sich aus den unterschiedlichen Gründen nicht unmittelbar als Bewertungskriterium an und werden für die vorliegende Fragestellung zurück

37 35 gestellt. Mögliche Gründe hierfür sind z.b., dass sie gegenüber einem ausgewählten Bewertungskriterium eine geringere Datengüte und/ oder Datenrelevanz aufweisen. Eine Sonderstellung nehmen in diesem Zusammenhang die Einflussfaktoren aus dem Bereich Gewässer und Gräben ein, die aufgrund der Fokussierung der Problemstellung auf sielnetzinduzierte Überflutungsprüfung kategorisch zurück gestellt wurden. Zur gesonderten Berücksichtigung des gewässerseitigen Überflutungs- bzw. Überschwemmungsrisikos sei auf die separate Erstellung von Hochwassergefahren- und risikokarten im Tätigkeitsbereich der AG Gewässerplanung verwiesen. Zur rot hinterlegten, dritten Kategorie bei der Auswahl der Einflussfaktoren zählen solche, die entweder aufgrund größerer Unwägbarkeiten und Schwierigkeiten bei der Datenverfügbarkeit für die Fragestellung zu große Unschärfen beinhalten oder gar nicht bekannt oder beschreibbar sind und damit keine Berücksichtigung finden. Exemplarisch seien hierfür die Einflussfaktoren aus dem Bereich Grundstücks- und Oberflächenentwässerungsanlagen genannt. Andererseits kann ein Einflussfaktor aufgrund der speziell für die Anwendung in Hamburg fehlenden Relevanz unberücksichtigt bleiben, z.b. die Charakteristik von Außengebieten (T5: Hangneigung, Bodenart, Abflusswirksamkeit, siehe Tabelle 7). 4.4 Schadenspotenzialanalyse Einflussfaktoren des Schadenspotenzials Eine Auflistung aller Einflussfaktoren auf das Schadenspotenzial bei Überflutung wurde in Tabelle 8 vorgenommen. Es wurden dabei ebenso wie bei den Einflussfaktoren des Gefährdungspotenzials die Schwerpunkte der beschriebenen, abgestuften Methodik zur Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse (siehe Abschnitte 3.6 und 3.7) aufgegriffen. Demnach erfolgt eine Untergliederung in die Schwerpunkte Siedlungsstruktur/ Freiflächen, Gebäude und Neuralgische/ kritische Punkte. Die Detailanalyse ergab, dass die relevanten Einflussfaktoren auf das Schadenspotenzial jeweils aus der Nutzung von Freiflächen (F6) und Gebäuden (G1) resultieren, zumal hier aufgrund der umfangreichen Nutzungskataloge der DSGK eine hohe Datengüte vorliegt. Im Bereich der Gebäude wird zudem deren baulicher Gestaltung eine hohe Relevanz zugemessen, was sich anhand der beiden Einflussfaktoren Untergeschosse und Höhenlage unterirdisch manifestiert. Ergänzend wurden die beiden Einflussfaktoren Freiflächenbefestigungsgrade (F5) und Einwohnerdichte (G4) mit einer möglichen Relevanz für die Abschätzung des Schadenspotenzials angesehen und einer gesonderten Prüfung unterzogen (siehe Abschnitt 4.4.2). Beim Schwerpunkt Neuralgische/ kritische Punkte lässt sich der anhand der Katasterinformationen automatisch generierbare Datenbestand bei vertretbarem Aufwand manuell ergänzen und qualitativ verbessern, indem bspw. über die Nutzung von Google Maps/ Street View oder ähnlichen, webbasierten Kartendiensten die GIS-Daten erweitert werden.

38 36 Tabelle 8: Einflussfaktoren und Bewertungskriterien des Schadenspotenzials Freiflächencharakteristik Analyse GIS-Auswertung der Biotopkartierung; Zuweisung von Schadenspotenzialstufen F2 Grundflächenzahl GRZ Flurstück Datengrundlage fehlt, Ersatz: Befestigungsgrad + FLN F3 Freiflächengröße, -anteil Flurstück GIS-Analyse F4 Versiegelungsgrad der Freifläche F5 Befestigungsgrad der Freifläche Flurstück Flurstück Datengüte FHH Datenrelevanz FHH + + n. bek o grobe Klassifizierung anhand von Musterbiotopen; hohe Unschärfe -- + Ersatz für Versiegelungsgrad: A E,b /A E ; GIS-Analyse ++ + F6 Nutzungsart Flurstück GIS-Auswertung der FLN-Schlüssel; Zuweisung von Schadenspotenzialstufen GEBÄUDE Gebäudenutzung G1 Art der Gebäudenutzung Gebäude GIS-Auswertung GBN-Schlüssel Bauliche Gestaltung schadensgefährdete Gebäudeelemente Gebäudeanordnung, -exposition G2 Untergeschosse ja/nein Gebäude GIS-Auswertung (DSGK-Analyse) G3 Höhenlage ober-/ unterirdisch Gebäude G4 Einwohnerdichte Baublock, disagg. auf Flurstück GIS-Auswertung (DSGK-Analyse) GIS-Auswertung Einflussfaktor Nr. Details, Aspekte Bezugsebene SIEDLUNGSSTRUKTUR / FREIFLÄCHEN Siedlungs- und F1 Bebauungscharakteristik Biotop, Bebauungsstruktur disaggregiert auf Flurstück Bewertungskriterium ges. Prüfung (siehe Anhang) SFN SGN G5 Lichtschächte Gebäude keine GIS-Auswertung möglich, zurückgestellt (Analyseschritt 7) - ++ G6 Gebäudeöffnungen Gebäude keine GIS-Auswertung möglich, zurückgestellt (Analyseschritt 7) - ++ G7 G8 Gebäudeabstand zu Senke bzw. Fließweg Straßenlage (Höhenrelation) Gebäude Gebäude NEURALGISCHE / KRITISCHE PUNKTE neuralgische Stellen (Verkehrsinfrastruktur) P1 Unterführungen (Kreuzung Straße-Bahn) Einzelobjekt sonst. Kritische Punkte P2 unterirdische Zugänge Einzelobjekt (U-Bahn, Passagen etc.) Konstruktive Gestaltung P3 Querprofil Flurstückbereiche des Straßenraums P4 Bordsteinhöhen Flurstückbereiche ++ (sehr hoch); + (hoch); o (mittel); - (gering); -- (sehr gering) GIS-Analyse der räumlichen Nähe zu den Gefährdungsbereichen (Senken und Fließwege) relative Höhenlage zu Gefährdungsbereichen, hoher Analyseaufwand GIS-Analyse (DSGK) mit manueller Erfassung (Google Street View) + ++ GIS-Analyse (DSGK) mit manueller Erfassung (Google Street View) + ++ keine GIS-Auswertung möglich, zurückgestellt (Analyseschritte 7+8) keine GIS-Auswertung möglich, zurückgestellt (Analyseschritte 7+8) n. bek. ++ n. bek. ++ SGU ges. Prüfung (siehe Anhang) SNP Auswahl von Bewertungskriterien des Schadenspotenzials Aufbauend auf der Analyse der Einflussfaktoren gem. Abschnitt 4.4 wurden die nachfolgenden Bewertungskriterien zur Abschätzung des Schadenspotenzials für Hamburg ausgewählt (siehe Tabelle 8, letzte Spalte, grün hinterlegt): SFN: Flächennutzungsart, SGN: Gebäudenutzungsart, SGU: Anzahl der Untergeschosse, Unterirdische Gebäude, SNP: Verkehrsunterführungen, sonstige kritische Punkte (Unterirdische Zugänge, etc.) und nach gesonderter Prüfung: Befestigungsgrade Freiflächen und Einwohnerdichte.

39 37 Die gelb hinterlegten Einflussfaktoren beziehen sich auf wichtige Konstruktionsdetails von Gebäuden oder Straßenflächen und weisen an sich eine hohe Relevanz auf. Allerdings verhindert die fehlende oder unzureichende Datenverfügbarkeit eine unmittelbare Berücksichtigung bei der Schadenspotenzialanalyse. Um die Datengrundlage zu verbessern, müssten bspw. Vermessungen oder aufwändige Ortsbegehungen durchgeführt werden, die flächendeckend nicht mit vertretbarem Aufwand zu leisten sind. 4.5 Fazit Ausgehend von der im Projekt RISA verfügbaren Datengrundlage wurden in diesem Abschnitt mögliche Einflussfaktoren sowohl für die Gefährdungsabschätzung als auch die Schadenspotenzialanalyse in einer Matrix zusammen gestellt und hinsichtlich ihrer Eignung und inhaltlichen Relevanz für die Methodik untersucht und bewertet. Ein Einflussfaktor wurde dann als geeignetes Bewertungskriterium für die Gefährdungs- bzw. Schadenspotenzialanalyse angesehen, wenn eine einfache und schnelle Verwertbarkeit per GIS bei gleichzeitig hoher Relevanz und Aussagekraft gegeben ist. Die erste Auswahl solcher Bewertungskriterien wird nach interner Abstimmung anhand des Pilotgebiets Schleemer Bach im nachfolgenden Abschnitt erläutert und verifiziert.

40 5 Bewertungskriterien der Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Hamburg 5.1 Methodische Umsetzung der Bewertungskriterien der Gefährdungspotenzialanalyse Allgemeines Die Quantifizierung des Gefährdungspotenzials, das von einem starkregen- oder sturzflutinduzierten Überflutungsereignis ausgeht, ergibt sich, wie in Abschnitt 2.1 dargelegt, aus der Eintrittswahrscheinlichkeit eines solchen Ereignisses und dessen Ausprägung (Intensität). Als relevante Einflussebenen wurden die Topografie und die Entwässerungssysteme (Sielnetz, Gewässer, Grundstücksentwässerung, Straßenentwässerung, Kanäle, hydrologisches Einzugsgebiet) definiert und im Detail untersucht (siehe Abschnitt 4.2). Die daraus resultierenden Bewertungskriterien, die methodisch für die Gefährdungspotenzialanalyse in Ansatz gebracht und validiert werden, sind: GS: Lokale Senken und Tiefpunkte ohne oberirdischen Abfluss, GK: Hydraulische Leistungsfähigkeit RW-Sielnetz (stat. Überstauhäufigkeit) und GF: Fließwege an der Oberfläche GS: Lokale Senken und Tiefpunkte ohne oberirdischen Abfluss Das Bewertungskriterium GS ( Gefährdungspotenzial Senke ) beinhaltet den Einfluss von topografischen Tiefpunkten (Senken) auf die Überflutungsgefährdung. Die Ermittlung vorhandener Senken erfolgt GIS-gestützt anhand des vorhandenen digitalen Geländemodells und ist das Ergebnis umfangreicher Einzelarbeitsschritte, die in Kapitel 2 im Anhang beschrieben sind. Als Senke werden topografisch abgegrenzte Bereiche bezeichnet, von denen der Gefällegradient zu einem oder mehreren Tiefpunkten hin ausgerichtet ist. Anschaulich bedeutet dies, dass sich in einer Senke oberirdische Abflüsse sammeln und bis zu einem bestimmten Wasserstand keine weitere Abflussmöglichkeit haben. Eine Senke weist stets einen maximalen Tiefpunkt sowie einen tiefsten Randpunkt auf, über den nach Vollfüllung ein Überlauf in das benachbarte Gelände erfolgt. Die wesentlichen, kennzeichnenden Senkenparameter, die auch als GIS-Attribute (Klammer) erfasst werden, sind in Tabelle 9 dargestellt.

41 39 Tabelle 9: Definierte Senkenparameter Parameter Kürzel Dim. Beschreibung maximale Senkentiefe (FillDepth) Maximale Flächenausdehnung der Senke (FillArea) Gesamtvolumen der Senke (FillVolume) h S,max [m, cm] Abstand zwischen tiefsten Punkt innerhalb der Senke und maximaler Füllhöhe A S [m²] Anzahl Zellen der Senke mal Zellenfläche V S [m³] Volumen von tiefstem Punkt innerhalb der Senke bis zur maximalen Füllhöhe Höhenlage des Senkentiefpunkts (BottomElev) [m+nn] Rasterzelle mit dem niedrigsten Wert Höhenlage des maximalen Senkenfüllstands (FillElev) Einzugsgebiet der Senke (DrainArea) A E [m+nn] Höhe der Nachbarzelle des tiefsten Randpunktes Anzahl Zellen des Einzugsgebietes mal Zellenfläche zusätzliche bzw. abgeleitete Senkenparameter: Innenhoflage Senke Falls ja, dann ohne Relevanz Retentionshöhe Senke h Ret [mm] Relation von Senkenvolumen V S zu undurchlässiger Fläche A U (entspricht für Abflussbeiwert 1,0 dem Einzugsgebiet der Senke A E ), umgerechnet auf [mm] Aktivierungspotenzial [1/m] Relation A U / V S ; Kehrwert zu h Ret Das digitale Geländemodell des Pilotgebiets Schleemer Bach liefert nach Elimination der Oberflächengewässer insgesamt einzelne Senken. Ein wesentlicher Entscheidungsschritt ist die Bewertung, welche dieser Senken für die jeweilige Fragestellung relevant sind und welche nicht. Im vorliegenden Fall wurden mehrere Grenzkriterien zur Bestimmung relevanter Senken definiert, die in Tabelle 10 dokumentiert sind und die insgesamt zu einer Reduktion der Gesamtmenge auf Senken führt. In der Tabelle finden sich ferner Angaben über die Streubreite des jeweiligen Parameters.

42 40 Tabelle 10: Grenzkriterien zur Auswahl relevanter Senken 1 Senkenparameter Attribut Zeichen Dim. Grenzwert Wertespektrum Pilotgebiet min max Senkenvolumen FillVolume V S m³ > 2 m³ max. Senkenausdehnung FillArea A S m² > 20 m² max. Senkentiefe FillDepth h S,max m > 5 cm Einzugsgebietsgröße DrainArea A E m² > 350 m² Retentionshöhe h_ret h Ret mm ca "Aktivierungspotenzial" AKP AP [1/m] 1, Bei der Visualisierung der Senken im GIS ist zu beachten, dass die räumliche Ausdehnung des Senkenpolygons (FillArea) lediglich einen maximalen Grenzzustand darstellt, der jedoch senkenspezifisch bei unterschiedlich hohen Zuflussvolumina des Oberflächenabflusses aktiviert wird. Zur Klassifizierung dieses Sachverhalts wurden die Parameter Retentionshöhe und Aktivierungspotenzial eingeführt, mit denen abgeschätzt werden kann, wie schnell eine Senke vollgefüllt ist und überlaufen kann. Durch den Dimensionsbezug der Retentionshöhe in [mm] kann unmittelbar auf eine Mindestniederschlagsabflusshöhe eines Starkregenereignisses, das zur Vollfüllung der Senke führt, geschlossen werden. Die Klassifizierung des Gefährdungspotenzials der Senken erfolgt daher anhand des Parameters h Ret, der sich jedoch in einem breiten Wertespektrum verteilt (siehe Tabelle 10 und Abbildung 7). Als mögliche Klassengrenzen wurden h Ret = 5 mm, 10 mm und 50 mm wie folgt angesetzt: Senkenklasse GS 4: h Ret 5 mm; hohes Gefährdungspotenzial Senkenklasse GS 3: 5 mm < h Ret 10 mm; mittleres Gefährdungspotenzial Senkenklasse GS 2: 10 mm < h Ret 50 mm; niedriges Gefährdungspotenzial Senkenklasse GS 1: h Ret > 50 mm; sehr niedriges Gefährdungspotenzial Senkenklasse GS 0: abseits einer Senke kein signifikantes Gefährdungspotenzial Die fiktive Senkenklasse 0 wird gezielt für alle Bereiche abseits von Senken eingeführt, um methodisch zu berücksichtigen, dass es grundsätzlich für jede topografische Lage ein marginales Rest-gefährdungspotenzial für Überflutungen gibt. 1 Die hier gewählten Grenzwerte gelten für das genutzte DGM 2 von 2010 mit 1m-Rasterauflösung. Für qualitativ andersartige und Raster andere Auflösung (z.b. 0,25m) sind u.u. leicht andere Grenzwerte zu wählen.

43 41 100% Quantile h Ret : Retentionshöhe Senken 90% 80% Unterschreitungshäufigkeit 70% 60% 50% 40% Klasse 4 30% Klasse 3 20% Klasse 2 10% Klasse 1 0% 0,01 0, Retentionshöhe h_ret [mm] Abbildung 7: Statistische Auswertung und Klassifizierung der Senken Um die Relationen der gewählten Klassengrenzen der Senken zu veranschaulichen, erfolgt ein Vergleich der jeweiligen Retentionshöhen der Senken mit der Starkregenstatistik (Bemessungsregenreihen) von Hamburg [FHH, 2003]. Die häufig für diverse Bemessungsaufgaben angesetzte Niederschlagshöhe eines 15-minütigen Starkregens der Häufigkeit n=1 a -1 (r 15,n=1 ) liegt bei h N = 9,0 mm, also innerhalb der Größenordnung der Senkenklasse 3, wenn man vereinfachend einen Abflussbeiwert von 1,0 unterstellt. Weitere Zuordnungen der Senkenklassen zu Starkniederschlagshöhen enthält Tabelle 11. Die darin vorgenommenen Einfärbungen markieren für jede Senkenklasse die Niederschlagshöhen, die zu einer vollständigen Senkenflutung führen würden. Senken der Senkenklasse 4 werden bspw. bereits bei statistisch häufigeren und kürzeren Niederschlagshöhen vollständig geflutet (roter Bereich), weshalb dieser Senkenklasse auch das höchste Gefährdungspotenzial zugewiesen wird.

44 42 Tabelle 11: Einordnung der Senkenklassen GS in Niederschlagsstatistik [FHH, 2003] Bemessungs-Niederschlagshöhen [mm] in Abhängigkeit von Wiederkehrzeit und Dauer Dauerstufe Wiederkehrzeit in a 0, min 3,5 5,0 6,6 8,6 10,1 11,6 12,5 13,6 15,1 10 min 5,3 7,5 9,8 12,8 15,1 17,3 18,7 20,3 22,6 15 min 6,3 9,0 11,7 15,3 18,0 20,7 22,3 24,3 27,0 20 min 7,0 10,0 13,1 17,1 20,1 23,1 24,9 27,1 30,1 30 min 8,0 11,5 15,0 19,5 23,0 26,5 28,5 31,0 34,5 45 min 9,1 13,0 16,9 22,0 25,9 29,8 32,1 35,0 38,9 60 min 9,8 14,0 18,2 23,8 28,0 32,2 34,7 37,8 42,0 90 min 11,0 15,6 20,1 26,1 30,6 35,1 37,8 41,1 45,6 120 min 12,0 16,8 21,5 27,8 32,6 37,3 40,1 43,6 48,4 3 h 13,5 18,7 23,8 30,5 35,6 40,7 43,7 47,5 52,6 4 h 14,7 20,1 25,5 32,6 37,9 43,3 46,5 50,4 55,8 6 h 16,6 22,4 28,1 35,7 41,5 47,3 50,6 54,9 60,7 8 h 18,0 24,1 30,2 38,2 44,2 50,3 53,8 58,3 64,4 12 h 20,3 26,8 33,3 41,9 48,4 54,9 58,7 63,5 70,0 18 h 21,9 28,9 35,9 45,2 52,2 59,2 63,3 68,5 75,5 1 d 23,5 31,0 38,5 48,5 56,0 63,5 67,9 73,5 81,0 2 d 30,7 39,0 47,3 58,2 66,5 74,8 79,6 85,7 94,0 Klasse 4 Klasse 3 Klasse 2 Klasse GK: Hydraulische Leistungsfähigkeit RW-Sielnetz Das Bewertungskriterium GK ( Gefährdungspotenzial Kanalisation ) beinhaltet den Einfluss von Überstau aus hydraulisch überlasteten Bereichen des Regenwassersiels auf die Überflutungsgefährdung. Es geht nicht als eigenständiger Parameter in die Berechnung der Gefährdungsklasse ein, sondern wird als Zuschlagparameter mit der Senkenklasse GS verrechnet. Etwaige Defizite bei der hydraulischen Leistungsfähigkeit des Regenwassersielnetzes, die sich in Form unzulässig häufigen Überstaus darstellen, liefern einen signifikanten Beitrag zum Gefährdungspotenzial für Überflutungen bei Starkregen. Das aus dem überlasteten Sielnetz über Trummen und Schächte austretende Abwasser fließt oberirdisch entsprechend dem örtlichen Gefälle der nächstgelegen Senke zu. Durchgeführte Überstaunachweise nach DWA-A 118 [DWA, 2006a] als Standardfragestellung eines GEP liefern bspw. statistische Aussagen zum Überlastungsverhalten des Sielnetzes bei Starkregen größerer Wiederkehrzeit (z. B. T n = 5 a 20 a). In der Regel werden Überstaunachweise als Langzeitseriensimulation mit partiellen Starkregenreihen durchgeführt, wobei die statistisch gesicherte Auswertung verschiedener Überstauhäufigkeiten vom verfügbaren Untersuchungszeitraum der Regenreihe limitiert wird. Aus Tabelle 5 des Arbeitsblatts 118 [DWA, 2006a] geht hervor, dass der Gesamtzeitraum der Starkregenreihe mindestens das Dreifache der untersuchten Wiederkehrzeit T n umfassen sollte. Für die vorliegende Problemstellung sollen bewusst die Jährlichkeiten oberhalb der Überstaunachweisgrenze, also der Bereich seltener und außergewöhnlicher Starkregen

45 43 gemäß Abbildung 2, methodisch berücksichtigt werden. Da für diese Jährlichkeiten (T n > 30 a) keine ausreichend langen Regenreihen für Hamburg verfügbar sind, wurde vereinfachend auf Auslastungszustände des Regenwassersielnetzes für die für Hamburg definierten Modellregen der unterschiedlichen Jährlichkeiten (10 a, 30 a, 50 a und 100 a) zurück gegriffen. Für jedes Senkeneinzugsgebiet wurden die Überstauvolumina V Ü der sich darin befindenden Schächte getrennt nach den Jährlichkeiten 10 a, 30 a, 50 a und 100 a aufsummiert und statistisch ausgewertet (siehe Tabelle 12). Dabei wurde als Signifikanzschwelle für Modellierungsunschärfen ein rechnerisches Mindestüberstauvolumen von 2 m³ angesetzt. Tabelle 12: Statistische Auswertung Zuschlag GK (Sielnetzüberstau) Jährlichkeit T n Senken mit Überstaueinfluss Anzahl überfüllte Senken infolge Sielnetzüberstau 10 a a a a Auf dieser Entscheidungsbasis wird der Zuschlag GK zu den Gefährdungsklassen der Senken nach folgenden Kriterien festgelegt: a) Senkenzuschlag bei Sielnetzüberstau (für T n = 50 a): +2 b) Senkenzuschlag bei überfluteter Nachbarsenke oberhalb (für T n = 50 a): +1 Beide Kriterien gelten additiv, d.h. es ergibt sich daraus ein maximaler Senkenzuschlag von +3, höchstens jedoch bis in Gefährdungsklasse 6. Die Festlegung auf die Regenjährlichkeit T n = 50 a erfolgte nach eingehender Abwägung der oben dargestellten Auswirkungen und soll bewusst einer Unterschätzung des Sielnetzüberstaueinflusses auf die Senkenaktivierung vorbeugen. Gleichzeitig sind i.d.r. bei dieser Regenjährlichkeit die Aussagegrenzen der hydrodynamischen Kanalnetzmodellierung erreicht.

46 44 Die Auswirkungen des Zuschlags GK Abbildung 8 sowie Tabelle 13. auf die Senkenklassifizierung dokumentieren Einfluss des Zuschlags GK (Sielnetzüberstau) Anzahl Senken V1: nur GS (Senkenklasse) V2: GS+GK (50a) Gefährdungsklasse Senken GK_S Abbildung 8: Tabelle 13: Einfluss des Senkenzuschlags GK (Sielnetzüberstau) Statistische Verteilung von Senkenklasse GS und Senkenzuschlag GK Anzahl Senkenklasse GS GK Summe Summe Insgesamt 88 Senken werden nach Abbildung 8 aufgrund des Überstauzuschlags in die beiden höchsten Gefährdungsklassen 5 und 6 verschoben. Bezogen auf die Gesamtheit aller Senken sind jedoch selbst für die gewählte Jährlichkeit T n = 50 a keine gravierenden Klassenverschiebungen infolge Sielnetzeinfluss aufgetreten GF: Fließwege an der Oberfläche Die Fließweganalyse erfolgt ähnlich wie die Senkenanalyse anhand mehrerer GIS- Operationen (i.w. Fließrichtungsberechnung und Fließwegakkumulation) parallel zur Senkenermittlung. Auf diese GIS-technischen Einzelschritte wird vorliegend nicht näher eingegangen. Grundsätzlich sind alle Rasterfelder des DGM Teil eines Fließwegs; es besteht also eine absolute Eindeutigkeit in der Zuordnung der Fließwege zu den Senkentiefpunkten und den Einzugsgebieten der Senken. Die Fließwege liegen rasterbasiert vor, wobei die Zellwerte die Anzahl der jeweils angeschlossenen, d.h. zu diesem Punkt hin entwässernden,

47 45 Rasterfelder beinhalten. Aufgrund der 1m-Auflösung des DGM entspricht die Rasterfeldanzahl der Flächengröße in [m²]. Ähnlich wie bei der Senkenanalyse ist auch für die Fließweganalyse zunächst ein Schwellenwert zu definieren, ab dem ein Fließweg auswertungstechnisch beginnt, d.h. ab dem sich eine signifikante Abflusskonzentration einstellt. Des Weiteren sind Klassengrenzen für unterschiedlich ausgeprägte Fließwege festzulegen. Die Festlegung dieser Klassengrenzen ist schwierig und kann nicht nach starren Gesichtspunkten erfolgen, es muss vielmehr anhand der sich im jeweiligen Projektgebiet darstellenden Fließwegdichte und -verteilung eine sinnvolle Balance zwischen dem erforderlichen Detaillierungsgrad und Auswertungstransparenz gefunden werden. Beispielhaft sei hierzu auf die Fallbeispiele in Abbildung 9 verwiesen. Fall a) Schwellenwert Rasterfelder Fall b) Schwellenwert Rasterfelder Fall c) Schwellenwert Rasterfelder Abbildung 9: Fallbeispiele zur Schwellenwertfestlegung der Fließwegdarstellung Während im Fall a) bei Rasterfeldern nur ein sehr kurzer Fließweg visualisiert wird (siehe Pfeil), ergibt sich bereits bei einer Reduktion des Schwellenwerts auf Felder schon ein zweiter Fließweg, der zudem zwischen zwei benachbarten Gebäuden verläuft und dort eine potenzielle lokale Gefährdungslage darstellt. Im Fall c) ergeben sich bei einem Schwellenwert von nur Feldern zwei weitere, solche potenzielle Gefährdungspunkte. Es ist jedoch bei dieser vergleichenden Betrachtung auch zu berücksichtigen, dass sich mit der Reduzierung der Schwellenwerte auch die angeschlossenen abflusswirksamen Flächen reduzieren, was das etwaige Übersehen von potenziellen Gefährdungslagen auch wieder relativiert. Nach eingehender Prüfung der topografischen Bedingungen im Pilotgebiet Schleemer Bach wurden die Klassifizierungen der Fließwege nach Tabelle 14 als sinnvoll für die Anwendung der Methodik für Hamburg angesehen. Zugehörig wurden von einem bis drei Gefährdungspunkte entsprechend der unterstellten Gefährdungszone (GZ_F) vergeben. Auf eine höhere Klassifizierung bis GZ_F = 6 wurde im Gegensatz zu den Senken bewusst verzichtet, da sich in den Senken die Überflutungsgefährdung während eines Sturzflutereignisses durch die Ansammlung des Oberflächenwassers manifestiert und von einer zeitlich stärkeren Ausprägung ausgegangen werden kann als entlang der Fließwege. Insofern wird im vorliegenden Fall ein eindeutiger Gefährdungsschwerpunkt im Bereich der Senken gesehen. Diese Festlegung gilt fallbezogen für Hamburg und passt möglicherweise in anderen Regionen mit anderer Topografie weniger gut. Je nach erforderlicher

48 46 Geländeglättung bei der Senkenermittlung stellen sich auch unterschiedliche Fließweglängen ein, deren Gesamtspektrum auch die Klassifizierung beeinflusst. Tabelle 14: Fließweg klasse Klassifizierung der Fließwege (GF) Beschreibung Kriterium Feldanzahl (m²) Gefährdungszone GZ_F GF 1 abseits eines Fließwegs < GF 2 Nebenfließweg GF 3 Hauptfließweg > Da die Fließwegdarstellung im Kartenwerk rein qualitativ ist, lassen sich ohne Ansatz eines konkreten Starkregenereignisses keine Rückschlüsse auf korrespondierende Abflussmengen ziehen. Insofern sind auch die sich tatsächlich einstellenden Fließwegbreiten nicht darstellbar. Aus diesem Grund wurden die unmittelbaren Nachbarrasterfelder eines Fließwegs diesem zugeordnet, so dass ein Fließwegkorridor von ca. 3m Breite als Gefährdungszone dargestellt wird.

49 Methodische Umsetzung der Bewertungskriterien der Schadenspotenzialanalyse Allgemeines Die Quantifizierung des Schadenspotenzials bei Überflutung wurde als Analyse der Vulnerabilität auf den nachfolgenden Einflussebenen durchgeführt: Freiflächen (Siedlungs- und Bebauungsstruktur), Gebäudebestand und Neuralgische Punkte, Verkehrsinfrastruktur. Für diese drei Einflussebenen wurden die folgenden Bewertungskriterien des Schadenspotenzials als relevant angesehen (siehe Abschnitt 4.4.2) und weiter bearbeitet: SFN: Flächennutzungsart, SGN: Gebäudenutzungsart, SGU: Anzahl der Untergeschosse, Unterirdische Gebäude und SNP: Verkehrsunterführungen, sonstige kritische Punkte (Unterirdische Zugänge, etc.). Ergänzend wurden die Einflüsse der Befestigungsgrade der Freiflächen auf das Kriterium SFN sowie der Einwohnerdichte auf das Kriterium SGN untersucht SFN: Flächennutzungsart Schadenspotenzial und Schutzbedürfnis der Freiflächen bzw. der darauf befindlichen Objekte differieren im Allgemeinen stark, wobei grundsätzlich unterstellt wird, dass sie maßgeblich von der jeweiligen Nutzung der Freifläche mit beeinflusst werden. Aus diesem Grund wurde eine pauschal Klassifizierung durch Abschätzung des Schadenspotenzials für die insgesamt 227 relevanten Flächennutzungsschlüssel des HALB vorgenommen. Dabei lag das Hauptaugenmerk auf einer Bewertung des mittleren Schadenspotenzials unter Berücksichtigung des Umstands, dass selbst innerhalb einer Flächennutzungsart aufgrund der Heterogenität der Einzelflurstücke die Schadenspotenziale stark streuen können. Eine detaillierte Dokumentation der Klassenzuordnung je Flächennutzungsschlüssel befindet sich im Anhang. Die Verteilungsstatistik der Schadenspotenzialklassen auf die Flurstücke, unterteilt in Klassen 1 bis 6, veranschaulicht Abbildung 10 (Datenreihe V1). Der überwiegende Anteil der Einzelflurstücke wird demnach mit einem mittleren Schadenspotenzial (Klasse 3) bewertet. Einzelheiten zu den zusätzlich untersuchten Einflüssen aus der Berücksichtigung der Freiflächenbefestigungsgrade (siehe Abbildung 10, Datenreihen V2 und V3) können ebenfalls dem Anhang entnommen werden.

50 48 Schadenspotenzialklassen Freiflächen Anzahl Flurstücke V1: Flächennutzung SFN V2: 20%-Einfluss Befestigungsgrad V3: 30%-Einfluss Befestigungsgrad Schadenspotenzialklasse SK_F Abbildung 10: Statistische Auswertung der Schadenspotenzialklassen Freiflächen SGN: Gebäudenutzungsart Das Schadenspotenzial des Gebäudebestands hängt maßgeblich von der jeweiligen Gebäudenutzung ab. Aus diesem Grund wurden die im HALB verfügbaren Gebäudenutzungsschlüssel (insgesamt 128 Stück) analog zur Flächennutzung in sechs Schadenspotenzialklassen klassifiziert. Eine detaillierte Dokumentation hierzu befindet sich im Anhang. Auf dieser Grundlage wurde für den im Pilotgebiet vorhandenen Gebäudebestand (insgesamt Gebäude) eine Schadenspotenzialbewertung vorgenommen, wobei man sich bei Mehrfachnutzung von Gebäuden auf deren Hauptnutzung beschränkt hat. Eine statistische Auswertung der Schadenspotenzialklassen Gebäudenutzung liefert Abbildung 11 (Datenreihe V1). Die Auswertung zeigt eine Dominanz der Gebäude in Klasse 3 (mittleres Schadenspotenzial) sowie eine größere Gebäudeanzahl mit hohem Schadenspotenzial (Klasse 5). Diese Klasse beinhaltet neben Klasse 6 die Gebäude mit dem höchsten Schutzbedürfnis, i.d.r. sind dies Einrichtungen der sog. Kritischen Infrastruktur (Ver- und Entsorgung, Energie, Verkehr, Sicherheit, Notfallversorgung und Katastrophenschutz).

51 49 Schadenspotenzialklassen Gebäudenutzung Anzahl Gebäude V1: Gebäudenutzung SGN V4: 30%-Einfluss Einwohnerdichte Schadenspotenzialklasse Abbildung 11: Statistische Auswertung der Schadenspotenzialklassen Gebäudenutzung Ansätze zur methodischen Berücksichtigung der Einwohnerdichte bei der Schadenspotenzialbewertung der Gebäude wurden ebenfalls geprüft, jedoch nach eingehender Bewertung der Ergebnisse verworfen. Einzelheiten sind dem Anhang zu entnehmen SGU: Untergeschosse und unterirdische Gebäude Ein signifikant erhöhtes Schadenspotenzial liegt bei Gebäuden mit Unterkellerung oder gar bei kompletter unterirdischer Bauweise vor, da diese bereits bei geringen Überflutungshöhen an der Oberfläche und vorhandenen baulichen Schwachstellen (Wandöffnungen etc.) geflutet werden können. Unterirdische Gebäude unterliegen einem nochmals höheren Schadenspotenzial, weil sich die komplette Nutzfläche des Bauwerks unterhalb der Überflutungsebene befindet. Diese beiden Aspekte werden als Zuschläge SGU zur Schadenspotenzialklassifizierung des Gebäudebestands wie folgt festgelegt: -1 bei Gebäuden ohne Unterkellerung (Anzahl der Untergeschosse = 0) 0 bei Unterkellerung (Anzahl der Untergeschosse > 0) +1 bei unterirdischen Gebäuden Zudem gilt, dass die Zuschläge maximal nur bis zu Klasse 6 führen können. Eine statistische Auswertung der Schadenspotenzialklassen Gebäudebestand (SK_G) mit und ohne Zuschläge SGU liefert Abbildung 12.

52 50 Schadenspotenzialklassen Gebäudebestand mit Einfluss Zuschläge SGU Anzahl Gebäude V1: Gebäudenutzung SGN V2: V1 mit SGU-Zuschlägen (-1/+1) Schadenspotenzialklasse SK_G Abbildung 12: Einfluss des Zuschlags für Unterkellerung und unterirdische Gebäude SGU Die beschriebene Zuschlagvariante V2 unterstellt, dass die primäre Schadensklassifizierung des Gebäudebestands über das Kriterium SGN (Gebäudenutzung) bereits eine vorhandene Unterkellerung berücksichtigt. Daher erfolgt eine Abstufung um eine Klasse nur dann, wenn explizit bekannt ist, dass keine Unterkellerung existiert (UG-Anzahl = 0). Im Rahmen der Verifizierung wurde zudem noch eine weitere Zuschlagvariante untersucht (siehe Anhang), wobei sich jedoch anhand der Auswirkungen eine deutliche Präferenz für die beschriebene Zuschlagvariante V2 ergab. Die im Pool der Katasterdaten bez. des Kriteriums SGU enthaltenen Datenlücken wurden ebenfalls analysiert und sind als statistische Verteilungen der Tabelle 15 für die insgesamt Gebäude des Pilotgebiets dokumentiert. Während bei immerhin 15% des Gebäudebestands keine Angaben zur Untergeschossanzahl vorliegen, sind die Datenlücken bei der Bauweise (unterirdisch ja/nein) mit nur 4% unbedeutend gering; sie wären zudem anhand der Luftbildauswertung ausräumbar. Tabelle 15: Statistik zu Anzahl Untergeschosse und unterirdische Gebäude UG-Anzahl Anzahl Anteil Bauweise Anzahl Anteil Ohne Angabe % Ohne Angabe 444 4% % Gebäude % % Gebäude unterirdisch 143 1% 2 1 0% Summen: % Summen: %

53 Die Auswirkungen des Zuschlags SGU auf die Gebäudeklassifizierung erläutert Tabelle 16 in Ergänzung zu Abbildung 12. Daraus geht u.a. hervor, dass der Zuschlag für unterirdische Gebäude (+1) nur in wenigen Fällen (11 Gebäude, Klassen 3-5) zum Tragen kommt, weil die überwiegende Anzahl der unterirdischen Gebäude (132 Stück) bereits mit Klasse 6 über die Nutzungsart ( Tiefgarage ) eingestuft sind. Tabelle 16: Auswirkungen des Einflusses SGU auf die Gebäudeklassifizierung Anzahl SGU SGN Summe Summe SNP: Verkehrsunterführungen, sonstige kritische Punkte Neben dem Schadenspotenzial der Gebäude und der Freiflächen existiert auch für räumlich begrenzte Bereiche ein gesondertes, i.d.r. signifikant höheres Schadenspotenzial bzw. Schutzbedürfnis als in der unmittelbaren Umgebung. Diese neuralgischen Punkte sind häufig im Bereich von Straßenunterführungen, Zufahrten zu Tiefgaragen oder sonstiger Zugänge zu unterirdischen Anlagen und Gebäuden festzustellen. Aus diesem Grund wurden teils GISautomatisiert, teils manuell folgende neuralgische Punkte erfasst, codiert und als Schadenspotenzialkriterium SNP klassifiziert (siehe Tabelle 17). Die Systematik der dreistelligen Punkt-ID ist so angelegt, dass mit jeder Stelle eines der drei Informationsfelder Typ, Medium und Querung eindeutig codiert werden kann und nachträgliche Ergänzungen weiterer Kombinationen (ID-Typen) jederzeit möglich sind. Alle Brückenbauwerke werden bspw. mit der ersten ID-Kennziffer 1 erfasst und anschließend klassifiziert. Es konnte hierbei auf Informationen der DSGK sowie Vermessungsdaten (Bruchkanten) zurück gegriffen werden. Die räumliche Abgrenzung der Brücken erfolgt dabei bauwerksscharf nach dessen tatsächlicher Geometrie. Das eigentliche Schadenspotenzial bei Brücken existiert jedoch für den überquerten Bereich unterhalb der Brücke, wo sich oftmals bautechnisch begründete, lokale Tiefpunkte befinden. Demnach ist bez. des Schadenspotenzials dieser Bereich zu klassifizieren. Bei der Überquerung eines Fließgewässers ist daher kein Schadenspotenzial unterhalb der Brücke zu erwarten, bei Überquerung einer Verkehrstrasse (Straße, Bahn) jedoch schon. Kreuzungspunkte wurden hingegen manuell und bauwerksunabhängig erfasst. Darunter fallen in den meisten Fällen Rohrdurchlässe oberirdischer Gewässer und Gräben, in diesem Fall ebenso ohne Schadenspotenzial. Alle weiteren neuralgischen Punkte wurden ebenfalls manuell punktförmig erfasst und bewertet. Die räumliche Ausdehnung dieser Bereiche

54 52 variiert stark und kann somit auch nur näherungsweise abgeschätzt werden. Es wurde GIStechnisch ein 6m-Abstandsbereich um jeden dieser Punkte konstruiert, so dass kritische Bereiche ausreichend gut visuell im Kartenwerk in Erscheinung treten. Unterstützt wird die Visualisierung der wichtigsten Neuralgischen Punkte im Kartenwerk durch eine eigene Symbolik (Kreis). Tabelle 17: Klassifizierung neuralgischer Punkte ID Typ Medium: überquert: SNP Visualisierung 111 Bruecke Strasse Strasse Bruecke Strasse Bahn Bruecke Strasse Strasse / Bahn Bruecke Strasse Weg Bruecke Strasse Gewaesser Bruecke Bahn Gewaesser Bruecke Weg Weg Bruecke Weg Gewaesser Kreuzungspunkt Strasse Gewaesser Kreuzungspunkt Strasse U-Bahn Kreuzungspunkt Weg Gewaesser U-Bahn-Zugang 6 X 401 TG-Einfahrt 5 X 501 Gewaesser_ELS Gewässerein-/auslass Kellereingang 4 X 701 Einkaufspassagen 6 X Methodisch ergibt sich aus der Schadenspotenzialklasse SNP unmittelbar die Gesamtschadenspotenzialklasse Punkte SK_P.

55 6 Anwendung der Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Hamburg Gefährdungspotenzialanalyse Ermittlung des Gesamtgefährdungspotenzials GPM Die Ermittlung des Gesamtgefährdungspotenzials GPM, ausgedrückt durch die Gefährdungsklassen 1 bis 6, erfolgt anhand der Gefährdungspotenzialklassen der Senken (GK_S) und der Fließwege (GK_F). Da sich Fließwege und Senken partiell räumlich überlagern, wurde als Überlagerungsregelung festgelegt, dass das Maximum dieser beiden Gefährdungsklassen die Gesamtgefährdung bestimmt. Die beiden Teilkarten werden GIStechnisch miteinander kombiniert und rasterweise als Maximum überlagert, was sich als Formel wie folgt darstellt: GPM = max (GK_S; GK_F) mit: GK_S = GS + GK GK_F = GF Während sich die Gefährdungsklasse der Fließwege GK_F unmittelbar aus der Klassifizierung des Kriteriums GF ergibt (siehe Abschnitt 5.1.4), setzt sich die Gefährdungsklassen der Senken GK_S aus den beiden Kriterien GS und GK zusammen (siehe Abschnitte und 5.1.3). Tabelle 18 fasst die beschriebene Ermittlung von GPM zusammen. Tabelle 18: Übersicht zur Ermittlung des Gesamtgefährdungspotenzials GPM Gesamtgefährdungspotenzial GPM Gefährdungsklasse GK_S Gefährdungsklasse GK_F Gefährdung GS Senken Buffer Kriterium h Ret = V S /A U [mm] 1 Senkenklasse 0: abseits einer Senke Senkenklasse > 50 2 Senkenklasse Senkenklasse Senkenklasse <= 5 Gefährdung GK RW-Sielnetz Kriterium +2 Senkenzuschlag bei Sielnetzüberstau (Tn = 50 a) --- V Ü > 2 m³ bei n Ü = 0,02 a Senkenzuschlag bei überfluteter Oberliegersenke (für Tn = 50 a) --- V Ü > V S,o bei n Ü = 0,02 a -1 Gefährdung GF Fließwege Buffer (Feld) Kriterium Feldanzahl (m²) 1 abseits eines Fließwegs 0 < Fließweg Klasse 1 (Nebenfließweg) Fließweg Klasse 2 (Hauptfließweg) 1 >

56 Erstellung der Gefährdungspotenzialkarte Die auf die oben beschriebene Weise erzeugte GIS-Karte Gesamtgefärdungspotenzial wird in Anlehnung an die zuvor beschriebene Maximumbildung als sog. GPM-Karte bezeichnet. Sie beinhaltet flächendeckend und rasterbasiert für das Untersuchungsgebiet das in sechs Klassen abgestufte Gesamtgefährdungspotenzial (siehe Abbildung 13). Abbildung 13: Beispiel GPM-Karte, sechs Gefährdungsklassen (ohne Exposition) Erste Bewertungen dieser Kartendarstellung ergaben, dass eine in sechs Klassen abgestufte Darstellung unabhängig von der Farbwahl für den Betrachter visuell nur schwer zu verarbeiten ist. Aus diesem Grund wurde für die endgültige Darstellung eine Zusammenfassung in drei signifikante Gefährdungsklassen (groß mittel gering) sowie eine weiße Grundeinfärbung der nicht signifikant gefährdeten Bereiche (Klasse 1) gewählt Methodische Umsetzung der Exposition Die vorgesehene Risikopotenzialanalyse wird in Form einer vollständigen räumlichen Überlagerung von Gefährdungs- und Schadenspotenzial durchgeführt (siehe auch Abschnitt 6.3). Ein gravierendes Problem hierbei besteht jedoch in der räumlichen Verknüpfung der Schadenspotenziale der Gebäude, die als topografische Hochzonen im DGM definitionsgemäß außerhalb jeder Gefährdungszone (Senke oder Fließweg) in Gefährdungsklasse 1 liegen. In der Realität existiert jedoch eine räumliche Kopplung der beiden Komponenten, wenn sich bspw. eine Senke oder Fließweg in unmittelbarer Nähe eines Gebäudes befindet.

57 55 Um dieses Defizit auszuräumen, wird für jedes Gebäude eine Expositionsstufe oder -klasse definiert. Als Exposition (exposure) wird in der Risikoforschung das Ausgesetztsein der Risikoelemente gegenüber den gefährlichen Prozessen bezeichnet. Häufig wird die Exposition als Aspekt oder Element der Vulnerabilität aufgefasst (siehe auch Abschnitt 2.1). Aufgrund des Sachverhaltes, dass sich eine Quantifizierung der Exposition jedoch nicht losgelöst und unabhängig von den Gefährdungszonen durchführen lässt, wird der Expositionsbegriff oftmals auch als dritte Risikokomponente verstanden und umgesetzt. Im vorliegenden Fall bietet es sich jedoch als GIS-technisch einfachste Umsetzung der Exposition an, die Gefährdungsklassen von Senken und Fließwegen auf benachbarte Gebäudeflächen auszuweiten und die entsprechende Gefährdungsklasse vollflächig auf die Gebäude zu übertragen. Dabei sind grundsätzlich mehrere Abstandspuffer möglich, wobei zunächst ein Puffer von einem Rasterfeld angesetzt wurde. Die Auswirkungen einer derartigen Berücksichtigung der Exposition im Rahmen der Gefährdungspotenzialanalyse veranschaulicht Abbildung 14 im Vergleich zu Abbildung 13. Abbildung 14: Beispiel GPM-Karte, sechs Gefährdungsklassen (mit Exposition)

58 Schadenspotenzialanalyse Ermittlung des Gesamtschadenspotenzials SPM Die Ermittlung des Gesamtschadenspotenzials erfolgt anhand der Schadenspotenzialkassen für Gebäudebestand (SK_G), Freiflächen (SK_S) und neuralgische Punkte (SK_P), jeweils klassifiziert in Klassen 1 bis 6. Während die Schadenspotenzialbereiche von Gebäuden und Freiflächen räumlich exklusiv erfasst werden, ergeben sich aus der Abstandskonstruktion der neuralgischen Punkte (siehe Abschnitt 5.2.5) räumliche Überlagerungen mit der Freifläche, partiell auch mit den Gebäuden. Somit sind grundsätzliche Überlegungen zur Verschneidung der drei genannten Komponenten erforderlich. Die räumliche Exklusivität von Gebäuden und Freiflächen hat zunächst zur Folge, dass auf einem Flurstück jeweils separate, teils voneinander abweichende Schadenspotenzialklassen SK_G und SK_F vorliegen. Im Großteil der Fälle ist dabei die Schadenspotenzialklasse der Gebäude SK_G größer als die der Freifläche SK_F. Bei den in Tabelle 19 aufgelisteten 12 Kombinationen von Freiflächen- und Gebäudenutzung tritt jedoch der gegenteilige Fall auf, dass die Schadenspotenzialklasse der Freifläche (SK_S) die der Gebäude (SK_G) übersteigt. In einem Fall (rot hinterlegt) ist die Abweichung eklatant (vier Klassen Differenz), ansonsten betragen die Abweichungen lediglich ein bis höchstens zwei Klassen. Tabelle 19: Vergleichende Auswertung Schadenspotenzial Gebäude und Freifläche Freifläche Gebäude FLN FLN-Beschreibung Zusatz1 Zusatz2 SPK_FLN GBN GBN-Bezeichnung SPK_GBN 116 Gebäude- und Freifläche öffentliche Zwecke öffentlich (Soziales) Bürgerhaus, Freizeitstätte Gebäude- und Freifläche öffentliche Zwecke öffentlich (Sicherheit und Ordnung) Bundeswehr/ Bundesgrenzschutz Gebäude- und Freifläche öffentliche Zwecke öffentlich (Sicherheit und Ordnung) Schutzbunker Gebäude- und Freifläche öffentliche Zwecke öffentlich (Sicherheit und Ordnung) Justizvollzugsanstalt Gebäude- und Freifläche öffentliche Zwecke öffentlich (Sicherheit und Ordnung) sonstige Sicherheitseinrichtung Gebäude- und Freifläche Gewerbe und Industrie Gewerbe und Industrie (Lagerung) Lagerung (Speicher, Kühlhaus) Gebäude- und Freifläche zu Entsorgungsanlagen zu Entsorgungsanl. (Abwasserbeseitigung) öffentliche Toilette Gebäude- und Freifläche zu Entsorgungsanlagen zu Entsorgungsanlagen (Abfallbeseitigung) Abfalllagerung Gebäude- und Freifläche zu Entsorgungsanlagen zu Entsorgungsanlagen (Abfallbeseitigung) Abfallbehandlung Gebäude- und Freifläche zu Entsorgungsanlagen zu Entsorgungsanlagen(andere Ents.anl.) Entsorgung, sonstige Gebäude Gebäude- und Freifläche Land- und Forstwirtschaft Land- und Forstwirtschaft (Betrieb) Feldscheune Gebäude- und Freifläche Land- und Forstwirtschaft Land- und Forstwirtschaft (Betrieb) Futtersilo 2 Es wurde nach eingehender Prüfung und Diskussion festgelegt, dass das Schadenspotenzial der Gebäude nicht geringer sein soll als das der umliegenden Freifläche. Falls die Schadenspotenzialklasse der Freifläche (SK_F) höher ist als die des Gebäudes (SK_G), so wird das Gebäude wie die umliegende Freifläche klassifiziert. Aus diesem Grund wurde erneut das Maximum als Verschneidungsregel bei der Bildung der Gesamtschadenspotenzialkasse SPM definiert: SPM = max (SK_G; SK_F; SK_P) mit: SK_G = SGN + SGU SK_F = SFN SK_P = SNP

59 57 Mit dieser Festlegung wird die räumliche Exklusivität von SK_S und SK_F aufgegeben (SK_F gilt auch im Bereich der Gebäude) und eine tendenzielle Überschätzung des Schadenspotenzials der Gebäude ermöglicht. Während sich die Schadenspotenziale der Freiflächen SK_F bzw. Neuralgischen Punkte SK_P unmittelbar aus der Klassifizierung des Kriteriums SFN (siehe Abschnitt 5.2.2) bzw. SNP (siehe Abschnitt 5.2.5) ergibt, setzt sich die Schadenspotenzialklasse des Gebäudebestands SK_G aus den beiden Kriterien SGN und SGU zusammen (siehe Abschnitte und 5.2.4). Tabelle 20 fasst die beschriebene Ermittlung von SPM zusammen. Tabelle 20: Gesamtschadenspotenzial SPM SK_P SK_G SK_F Übersicht zur Ermittlung des Gesamtschadenspotenzials SPM Schadenspotenzial Freifläche Bezug Gewichtung SFN 1-6 Befestigungsgrad Freifläche Flurstück 0% 1-6 SFN: Flächennutzungsart Flurstück 100% Schadenspotenzial Gebäude Bezug Gewichtung SGN 1-6 SGN: Gebäudenutzung Gebäude 100% 1-6 Einwohnerdichte Block 0% Schadenspotenzial Ab-/Zuschläge (bis max. Stufe 6) Bezug Gewichtung SGU UG & Unterirdische Gebäude -1 Anzahl Untergeschosse = 0 Gebäude Unterirdische Gebäude Gebäude --- Schadenspotenzial Neuralgische Punkte / Infrastruktur Bezug Gewichtung SNP 3-6 Unterführungen, Brücken, Unterirdische Zugänge (U-Bahn, Passagen, etc.) Einzelobjekt 100% Erstellung der Schadenspotenzialkarte Die GIS-Karte Gesamtschadenspotenzial wird in Anlehnung an die beschriebene Maximumbildung als SPM-Karte bezeichnet. Sie enthält in Analogie zur Gefährdungspotenzialkarte (GPM) eine flächendeckende, rasterbasierte Darstellung des Schadenspotenzials, abgestuft in insgesamt sechs Klassen (siehe Abbildung 15).

60 58 Abbildung 15: Beispiel SPM-Karte, sechs Schadenspotenzialklassen Bez. der Lesbarkeit der SPM-Karte gelten die gleichen Einschränkungen wie bei der Gefährdungspotenzialkarte, sodass auch hier eine zusammengefasste Darstellung in drei signifikante Schadenspotenzialklassen (groß mittel gering) sowie eine weiße Grundeinfärbung für Bereiche mit sehr geringem bzw. vernachlässigbarem Schadenspotenzial gewählt wurde.

61 Risikopotenzialanalyse Für die mathematische Überlagerung von Gefährdungs- und Schadenspotenzial zu einem potenziellen Überflutungsrisiko bei Starkregen werden zwei verschiedene Ansätze untersucht und nachfolgend kurz beschrieben Multiplikationsansatz Der erste Überlagerungsansatz von Gefährdungs- und Schadenspotenzial erfolgt anhand einer Multiplikationsmatrix (siehe Abbildung 16). Als Resultat wurden insgesamt vier Risikoklassen für Überflutungen, korrespondierend zum Gefährdungs- und Schadenspotenzial, definiert. Diese Berechnungsmatrix bildet die Grundlage der GIStechnischen Umsetzung, bei der für jede einzelne Rasterzelle eine Risikoklasse berechnet wird. x Schadenspotenzial Gefährdungspotenzial Punkte Anzahl Überflutungsrisiko hohes Überflutungsrisiko mittleres Überflutungsrisiko geringes Überflutungsrisiko sehr geringes Überflutungsrisiko Abbildung 16: Berechnungsmatrix zur Risikopotenzialanalyse (Multiplikationsansatz) Eine besondere Herausforderung liegt dabei in der Zuordnung der resultierenden Risikopunktzahlen zu den definierten Risikoklassen. Da es hierfür keine allgemein gültige Vorgehensweise gibt, muss vielmehr im Zuge einer Validierung überprüft werden, ob die gewählten Klassenkombinationen zu sinnvollen und plausiblen Risikodarstellungen im Kartenwerk führen. Allgemein soll jedoch gelten, dass Gefährdungs- und Schadenspotenzial jeweils gleichberechtigen Einfluss auf das resultierende Risiko haben, sodass die jeweils

62 60 kommutativen Klassenpaare (1x6 und 6x1) zur gleichen Risikoklasse (gering) führen. Mit der in Abbildung 16 dargestellten Zuordnung ergibt sich eine ausgewogene Gewichtung der vier Risikoklassen, bei der die beiden mittleren Risikoklassen ca. zwei Drittel aller Kombinationen beinhalten und das letzte Drittel sich auf die hohe und sehr geringe Risikoklasse verteilt Additionsansatz Als zweite Variante der mathematischen Überlagerung von Gefährdungs- und Schadenspotenzial zu einem potenziellen Überflutungsrisiko wurde die in Abbildung 17 dargestellte Additionsmatrix angesetzt. Im Vergleich zur Multiplikationsmatrix wird vor allem die mittlere Risikoklasse stärker gewichtet (15 Kombinationen) auf Kosten der geringen Risikoklasse. Tendenziell geht damit eine Überzeichnung des Überflutungsrisikos im Vergleich zum Multiplikationsansatz einher. Im direkten Vergleich der Überlagerungsfelder führen die GPM+SPM-Kombinationen (1;6) und (6;1) zu einem mittleren Risiko gegenüber einem nur geringen Risiko bei Multiplikation. Umgekehrt resultiert aus der GPM+SPM-Kombination (2;2) ein sehr geringes Risiko gegenüber einem geringen Risiko bei Multiplikation. Die Validierung der beiden Superpositionsansätze anhand von Fallbeispielen (siehe Abschnitt 6.4.4) ergab auch aufgrund der o. g. Überzeichnungen des Risikopotenzials in einigen Bereichen eine klare Präferenz des Additionsansatzes. + Schadenspotenzial Gefährdungspotenzial Punkte Anzahl Überflutungsrisiko hohes Überflutungsrisiko mittleres Überflutungsrisiko geringes Überflutungsrisiko sehr geringes Überflutungsrisiko Abbildung 17: Berechnungsmatrix zur Risikopotenzialanalyse (Additionsansatz)

63 Validierung der Methodik Allgemeines Die zuvor beschriebene Definition und methodische Umsetzung der Bewertungskriterien zur Gefährdungs- und Schadenspotenzialanalyse, aber auch die anschließende additive oder multiplikatorische Ermittlung des Risikopotenzials beinhalten zahlreiche Freiheitsgrade. Insofern ist es zur Bewertung der Methodik unabdingbar, die generierten Ergebnisse, i.w. das flächendetailliert ausgewiesene Risikopotenzial für Überflutungen, zu validieren. Die Validierung der Methodik zur Überflutungsprüfung und Risikopotenzialanalyse erfolgt anhand folgender Aspekte: Risikoansatz (Addition, Multiplikation) mit der besten, d.h. zuverlässigsten Darstellung des Überflutungsrisikos Nachvollziehbarkeit und Plausibilität von Feuerwehreinsätzen und Betriebsmeldungen bei Überflutungsereignissen der Vergangenheit anhand der Gefährdungsund Risikopotenzialkarte Methodisch bedingte Darstellungsgrenzen und -unschärfen des Kartenwerks, v.a. der Risikopotenzialkarte Ursache möglicher Fehlinformationen und -interpretation im Kartenwerk, i.w. in der Risikopotenzialkarte Eine besondere Bedeutung bei der Validierung kommt den in der Vergangenheit beobachteten Überflutungsereignissen zu, die als Validierungskriterium GH nachfolgend erläutert werden GH: Beobachtete Überflutungsereignisse Eine automatisierte Berücksichtigung der beobachteten Überflutungsereignisse, zu denen Informationen über die geleisteten Feuerwehreinsätze und Betriebsmeldungen von Hamburg Wasser (allg. Einsätze ) verfügbar sind, lässt sich aufgrund mehrerer Einschränkungen nicht zuverlässig in die GIS-automatisierte Methodik implementieren. Einerseits ist die Datengrundlage sehr heterogen (Feuerwehr- oder Betriebseinsätze, Einsatzjahr, stat. Wiederkehrhäufigkeit des Starkregens, Einsatzursache, etc.), andererseits besteht eine nicht zu vernachlässigende Lageungenauigkeit bei der GIS-Erfassung der Einsätze. Stattdessen wird dieses Kriterium zur Validierung der Methodik herangezogen. Es erfolgt als erster Validierungsschritt eine statistische Auswertung der räumlichen Verteilung der Einsätze. Der zweite Validierungsschritt beinhaltet eine Risikoauswertung anhand ausgewählter Fallbeispiele. Für diese werden die generierten theoretischen Gefährdungsund Risikolagen anhand der verzeichneten historischen Einsätze nachvollzogen und ihre Signifikanz bewertet. Für diesen Schritt bietet sich, wie sich in der Aufarbeitung jüngster

64 62 Ereignisse gezeigt hat, auch zunehmend auch die Nutzung von Webdiensten und Social Media zur Validierung an. Einzelheiten sind in Abschnitt beschrieben Statistische Auswertung der Betriebsmeldungen und Feuerwehreinsätze Zur Validierung der Risikopotenzialkarte inklusive Schadens- und Gefahrenpotenzialkarte wurden die bisher bekannten (Schadens-) Meldungen aufgrund von Überflutungen mit den Ergebnissen der methodisch generierten GIS-Karten verglichen. Details der hierzu durchgeführten statistischen Auswertung sind Anhang X1 zu entnehmen. Da die Einsätze oft gehäuft bzw. in räumlicher Nähe zueinander auftreten, wurden Vergleichsdaten mit ungefähr gleicher Anzahl aber in beliebigen Lage / nicht gehäuft generiert (Normalverteilung). Es wird erwartet, dass ein signifikanter Unterschied im Vergleich der gehäuft auftretenden Meldungen und den zufälligen Punkten auftritt. Bei den Meldungen sind höhere Werte für die Karten und speziell für die Risikokarte zu erwarten. Für die Auswertung sind die Maximalwerte der Karten am Besten geeignet. Aussagen für die Schadenspotenzialkarte lassen sich nur schwer treffen, da eine hohe Vulnerabilität keinen direkten Bezug zur Meldung einer Überflutung / eines entstandenen Schadens hat. Beim Vergleich für die Gefahrenpotenzialkarte zeigt sich, im Gegensatz zu den zufälligen Punkten, eine auffällige Häufung von Meldungen mit hoher Klasse (5 und 6). In den niedrigeren Klassen ist zwar eine Tendenz zu den hohen Klassen zu erkennen, aber nicht eindeutig. Für die Risikopotenzialkarte lassen sich bei Additions- und Multiplikationsansatz aufgrund der annähernd gleichen Klassifizierung ähnliche Aussagen treffen. Für die Meldungen ist eine deutliche Verschiebung hin zu den hohen Klassen zu erkennen. Jedoch ist kein wirklich signifikanter Unterschied, sondern eher eine Tendenz zu erkennen. Es sind Unsicherheiten in Bezug auf die korrekte Lage der Feuerwehreinsätze (tatsächlicher Schadenspunkt zu teilweise von Hand gewählter Lage der Meldung) zu vermuten, die den Vergleich erschweren. Die Ergebnisse der statistischen Auswertung bestätigen jedoch grundsätzlich das Vorgehen bei der Ermittlung der Risikokarte, kann aber nicht als klare Bestätigung gesehen werden Detailbetrachtung exemplarischer Teilbereiche (Fallbeispiele) Die Validierung der Methodik zur Überflutungsprüfung und Risikopotenzialanalyse wurde anhand von insgesamt neun ausgewählten Fallbeispielen durchgeführt. Jedes Fallbeispiel behandelt einen exemplarischen Teilbereich der Risikokarte, für den das methodisch ermittelte Überflutungsrisiko im Detail überprüft und bewertet wird. Die Auswahl der Fallbeispiele erfolgte in Orientierung an die o.g. Fragen anhand unterschiedlicher Kriterien, wie z.b. Einsatzschwerpunkte der Feuerwehr, Risikoschwerpunkte gem. Methodik, unterschiedliche Bewertungen der beiden Risikoansätze.

65 63 Als Hilfsmittel zur Validierung wurden sämtliche GIS-basierten Kartenwerke (Senken- und Fließwegpläne, Gefährdungs- und Schadenspotenzialkarten, Risikokarten), DSGK und Orthofotos verwendet. Von großem Nutzen für die Beurteilung der örtlichen Randbedingungen war zusätzlich die Auswertung des webbasierten Kartendienstes Google Maps mit Zusatzdienst Street View. Eine zusätzliche Informationsquelle und damit Validierungsgrundlage liefern mehr und mehr auch Social Media-Quellen des Internets wie youtube.de oder facebook.de in denen, wie beispielsweise das Starkregenereignis vom gezeigt hat, eine Vielzahl von Foto- und Videodokumentationen beobachteter Überflutungen vorliegen. Wenngleich ergänzende Informationen der jeweiligen User dieser Medien nicht auf ihre Zuverlässigkeit überprüfbar sind, so können doch zumindest die eingestellten Materialien (Fotos und Videomitschnitte) als authentisch und für eine Validierung geeignet eingestuft werden. Die Validierungsergebnisse jedes Fallbeispiels sind im Anhang dokumentiert Schlussfolgerungen Anhand der Validierung konnte gezeigt werden, dass die beschriebene Methodik ein gut geeignetes, anwendungstaugliches Instrumentarium zur Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse für Hamburg darstellt, trotz einiger methodischer und datentechnischer Einschränkungen und Unschärfen. Als Schlussfolgerungen der beschriebenen Validierung ergeben sich folgende Aussagen und Einschätzungen: Für die zur Risikoabschätzung untersuchten Überlagerungsansätze (Addition oder Multiplikation) ergab sich kein eindeutiges Bewertungsergebnis im Sinne einer uneingeschränkten Präferenz. Beide Ansätze weisen Nachteile und Defizite bei der Visualisierung des Risikopotenzials auf. Tendenziell wird jedoch der Risikobewertung nach Additionsansatz nach statistischer Auswertung der Feuerwehreinsätze und Auswertung der Fallbeispiele eine etwas höhere Aussagetiefe/ Vertrauenswürdigkeit zugeschrieben. Die Nachvollziehbarkeit und Plausibilität von Feuerwehreinsätzen und Betriebsmeldungen bei Überflutungsereignissen der Vergangenheit ist anhand des generierten Kartenwerks nur eingeschränkt möglich. Die Gründe hierfür liegen u.a. in der sehr heterogenen Zusammensetzung der Detailinformationen zu den Einsätzen und Schadensursachen, den Unschärfen bei der lagemäßigen Erfassung der Einsätze (Meldeverfahren) sowie den nicht darstellbaren, räumlichen Zusammenhängen zwischen Schadensursache und wirkung. Die Aussagegenauigkeit und Darstellungstiefe des erzeugten GIS-Kartenwerks ist sowohl datentechnisch als auch methodisch bedingt begrenzt: o Datentechnische Grenzen ergeben sich aus der Qualität und Verfügbarkeit der Eingangsdaten, auf denen die Bewertungskriterien basieren. Die räumliche Abgrenzung von Fließwegen und Senken ist bspw. durch die

66 64 Auflösung des DGM limitiert. Kleinräumigere Oberflächenstrukturen (Einfriedungen, Bordsteinkanten, etc.) bleiben unberücksichtigt. o Methodische Einschränkungen ergeben sich bspw. aus dem allgemeinen Erfordernis zur Klassifizierung und Einstufung der unterschiedlichen Bewertungskriterien (z.b. Fließwegklassen, Senkenklassen, Schadenspotenzialklassen) oder auch der darauf aufbauenden (Teil)ergebnisse (Potenzialstufen). Generell sind größere methodische Unsicherheiten bei der Bewertung des Schadenspotenzials zu verzeichnen als beim Gefährdungspotenzial. 6.5 Methodische Optimierungsansätze Die Erprobung der beschriebenen Methodik am Beispiel des Pilotgebiets Schleemer Bach und die zugehörige Fallbeispielanalyse ergaben die nachfolgenden Optimierungsansätze. Eine zuverlässigere Bewertung des Schadenspotenzials ließe sich anhand einer besseren Erfassung des Bewertungskriteriums Gebäudenutzung (SGN, siehe Abschnitt 5.2.3) bei Mehrfachnutzung der Gebäude erzielen. Bislang erlaubt die Datengrundlage des HALB keine Differenzierung der Nutzungsarten eines Gebäudes nach Nutzflächenanteilen oder idealerweise nach Gebäudeetagen. Letzteres wäre die optimale Bewertungsgrundlage für die Überflutungsprüfung (Kenntnis der Nutzungsart von Erd- und Untergeschossen). Nach aktuellem Kenntnisstand können diese Informationen bei künftigen Datenerhebungen berücksichtigt werden, sodass hierzu mittelfristig mit einer verbesserten Datenbasis zu rechnen ist. Ähnliche Verbesserungen der Datengrundlage sollen künftig im Bereich der Mehrfachnutzung der Flurstücke durch eine lagebezogene Erfassung der Einzelnutzungen möglich sein. Der Zuschlag SGU zum Schadenspotenzial der Gebäude, der sich aus der Untergeschossanzahl oder unterirdischen Bauweise ergibt (siehe Abschnitt 5.2.4) ist aufgrund von Datenlücken im HALB noch qualitativ optimierbar. Zudem bedarf die Methodik hierzu einer Anpassung bei Parkraum- und Garagennutzung. Für diese Objekte wird bei fehlender Angabe zur Untergeschosszahl eine Unterkellerung kategorisch angenommen, was zu einer ungerechtfertigten Aufwertung des Schadenspotenzials führt. Möglichkeiten zur zumindest teilweisen, automatisierten Erfassung der Neuralgischen Punkte bietet das vom Landesbetrieb Geoinformation und Vermessung (LGV) angebotene Topografische Informationsmanagement der Freien und Hansestadt Hamburg (TIM Online) [LGV, 2012], indem ein Großteil der als neuralgische Punkte definierten Objekte als separate Datenobjekte geführt sind, so z.b. U-Bahn-Eingänge.

67 65 Lediglich neuralgische Punkte im privaten Bereich, wie z.b. Kellereingänge wären dann noch händisch zu erfassen. Weitere Optimierungsansätze können sich aus Anwendungen auf andere Pilotgebiete von Hamburg ergeben. Von besonderem Interesse wäre hierbei die Anwendung auf Bereiche mit einer anderen Topografie und/ oder Siedlungsstruktur als im Gebiet Schleemer Bach.

68 66 7 Fazit und Handlungsempfehlungen 7.1 Fazit Anhand des Pilotgebiets Schleemer Bach wurde eine auf das Gesamtgebiet von Hamburg übertragbare Methodik entwickelt, mit der bei vertretbarem Aufwand zuverlässige Erstinformationen zur räumlichen Verteilung potenzieller Überflutungsgefahren infolge Starkregen gewonnen werden können. Einzelheiten zur Vorgehensweise, wie in den Abschnitten 4 bis 6 beschrieben, sind grafisch in Abbildung 18 zusammengefasst. Einflussfaktoren Topografie Entwässerungssysteme Detailanalyse & Bewertung Einflussfaktoren Bebauungs-/Siedlungsstruktur Gebäude Kritische Einzelobjekte Bewertungskriterien GF GS GK Fließwege lokale Senken Sielnetzüberstau GK_F GK_S Fließwege lokale Senken Gesamtschadenspotenzial Gefährdungspotenzialanalyse Gefährdungspotenzialklassen Gesamtgefährdungspotenzial Auswahl Klassifizierung Synthese Anpassung Validierungskriterium Fallbeispiele GH Beobachtete Ereignisse Superposition ges. Visualisierung Auswahl Bewertungskriterien SFN Nutzungsart Freiflächen SGN Nutzungsart Gebäude SGU Untergeschosse SNP Neuralgische Punkte Klassifizierung Schadenspotenzialklassen SK_F SK_G SK_P Synthese Freiflächen Gebäude Neuralgische Punkte Schadenspotenzialanalyse Risikopotenzial Abbildung 18: Ablaufschema zur Gefährdungs-, Schadens- und Risikopotenzialanalyse für sielnetzinduzierte Überflutungen in Hamburg

69 67 Anhand der im Pilotgebiet gewonnenen Anwendungserfahrungen können die erzeugten Ergebnisse und Produkte des Kartenwerks wie folgt zusammenfassend bewertet werden: Die entwickelten Fließweg- und Senkenpläne als methodische Vorstufe der Gefährdungspotenzialkarten verfügen in Abhängigkeit von der verarbeiteten GIS- Datengrundlage, i.w. der topografischen Informationen des DGM, über eine gute und zuverlässige Aussagekraft zur räumlichen Verteilung von Gefährdungsschwerpunkten. Die Gefährdungspotenzialkarte verfügt ebenfalls über eine hohe Aussagekraft im Hinblick auf eine Bewertung der Gesamtlage in einem Untersuchungsgebiet. Allerdings sind mit der zur Visualisierung notwendigen Zusammenfassung von Gefährdungspotenzialklassen zu Gefährdungspotenzialzonen Informationsverluste verbunden, sodass es für Detailanalysen des Gefährdungspotenzials ggf. erforderlich ist, weitere GIS-Karten mit Zwischenergebnissen (z.b. Karten mit Gefährdungspunktzahlen, Gefährdungspotenzialkarten einzelner Bewertungskriterien) parallel dazu auszuwerten. Die ergänzend generierten Schadenspotenzialkarten unterliegen größeren, methodisch und datentechnisch bedingten Unsicherheiten, wie unter Abschnitt beschrieben. Diese Unsicherheiten übertragen sich somit auch auf die Risikopotenzialkarten, die somit weniger aussagekräftig ist als die Gefährdungspotenzialkarten. Eine monetäre Schadensbewertung, bspw. unter Ansatz von wasserstandsabhängigen Schadensfunktionen, wie sie bei Flussgebietshochwässern zur Schadensbewertung und abschätzung herangezogen werden, erscheint im vorliegenden Anwendungsfall Starkregenüberflutung mit zu großen Unsicherheiten verbunden und ist auf Grundlage der vorgestellten Methodik nur schwer darstellbar.

70 Handlungsempfehlungen Die erarbeitete und anschließend validierte Methodik zur Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse stellt dem Anwender eine Ergebnistiefe zur Verfügung, die den Anforderungen an eine erste Grobanalyse des Gefährdungspotenzials mit Identifizierung potenzieller Risikobereiche, wie unter Abschnitt 3.8 beschrieben, umfassend gerecht wird. Es lassen sich aufbauend auf der unter Abschnitt 7.1 genannten Bewertung folgende allgemeine Empfehlungen zur Handhabung und weiteren Vorgehensweise formulieren: Die beschriebene GIS-automatisierte Methodik zur flächendeckenden Ermittlung der Gefährdungspotenziale auf Basis des DGM und der Kanalhydraulik verfügt über eine gute Praxistauglichkeit. Das produzierte Kartenwerk der Fließweg- und Senkenpläne und insbesondere der Gefährdungspotenzialkarte liefert einen zutreffenden Gesamtüberblick über die Gefährdungs situation im Projektgebiet. Die Gefährdungspotenzialkarte eignet sich daher für eine zukünftige Verwendung als Informations- und Planungsinstrument im Rahmen des Risikomanagements (Abschnitt 8). Die Ermittlung der Schadenspotenziale und damit auch der Risikopotenziale unterliegt Unsicherheiten im Sinne von Unschärfen, die sich aus der Qualität und Detaillierung der Datengrundlage und der auf Automatisierbarkeit ausgerichteten Methodik ergeben. Es wird daher empfohlen, die Risiko- und Schadenspotenzialkarten nicht eigenständig bspw. als Entscheidungsgrundlage für die Priorisierung von Handlungserfordernissen auszuwerten. Vielmehr empfiehlt sich eine ganzheitliche Bewertung des Risikopotenzials in Verbindung mit der Gefährdungspotenzialkarte. Ergänzend sollte auch auf Karten mit Einzelaspekten (z.b. Schadenspotenziale Gebäude) in der Auswertung zurück gegriffen werden. Die erstellten Gefährdungs- und Risikopotenzialkarten sind in ihrer hohen räumlichen Auflösung nicht zur undifferenzierten, breiten Veröffentlichung geeignet. Die Gefahr von Fehlinterpretationen eines GIS-Kartenwerks besteht generell bei Unkenntnis der für die Ergebnisse verantwortlichen methodischen Ansätze. Insofern verbietet sich auch im vorliegenden Fall eine allgemeine, unkommentierte Veröffentlichung des Kartenwerks zur Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse. Beispielhaft sei genannt, dass in der Gefährdungspotenzialkarte Fehlinterpretation der Senken als grundsätzlich vollflächig auftretende Überflutungszonen bei Starkregen möglich sind, die zu falschen Rückschlüssen und Handlungskonsequenzen führen können. Zusätzlich bedarf es eines sensiblen Umgangs mit den Karteninformationen und den damit verbundenen Haftungsfragen und möglichen Wertminderungen von Grundstücken. Insofern wird empfohlen, das Kartenwerk den Fachverwaltungen als eine Planungs- und Entscheidungsgrundlage für Strategien und Maßnahmen zur Reduzierung von Überflutungsrisiken bereit zu stellen. Sie sind als Arbeitsbasis für ein integrales, sektorenübergreifendes Risikomanagement der Freien und Hansestadt Hamburg zu verstehen (siehe Abschnitt 8).

71 69 In abgestufter Form bildet das erzeugte Kartenwerk eine hilfreiche Grundlage für eine zielgruppenorientierte Risikokommunikation mit potenziell betroffenen Bürgern und Grund-stückseigentümern (siehe Abschnitt 8.2). Aufgrund der positiven Erfahrungen im Pilotgebiet Schleemer Bach kann die Anwendung der Methodik grundsätzlich auf das gesamte Hamburger Stadtgebiet ausgedehnt werden. Etwaige Anpassungen und Neubewertungen einzelner Parameter sind dabei ggf. erforderlich und wären im Sinne einer methodischen Weiterentwicklung und Optimierung auch hilfreich. Für einzelne potenzielle Risikobereiche kann es nach eingehender Prüfung aufgrund einer unzureichenden Bewertungsgrundlage erforderlich werden, weitergehende und detailliertere Analysemethoden anzuwenden. Bspw. besteht auch beim aktuell genutzten, hochaufgelösten DGM (Stand: 2008) grundsätzlich die Einschränkung, dass kleinräumige Bebauungselemente, wie z.b. abgesenkte Bordsteine, Einfriedungen, etc., die das lokale Abflussverhalten an der Oberfläche entscheidend beeinflussen können, nicht abgebildet werden. In solchen Fällen sind räumlich begrenzte Nachvermessungen und weitergehende hydraulische Simulationen (2D- Fließwegmodellierungen an der Oberfläche, gekoppelte hydrodynamische Modellierung von Oberfläche und Sielnetz) sinnvoll. Durch Qualitätsverbesserungen bei der Aufnahme digitaler Geländemodelle und damit noch höheren Auflösungen wird auch die Erfassung solcher kleinräumiger Bebauungselemente immer besser. Das zwischenzeitlich neu zur Verfügung stehende DGM (Stand: 2010) mit einer räumlichen Auflösung von mehr als 15 Geländepunkten je m² verspricht eine noch bessere Einschätzung der lokalen Gegebenheiten und eine gute Eignung als Datengrundlage z.b. für 2D-Fließwegmodellierungen, was die Notwendigkeit von Nachvermessungen reduziert. Entsprechende Untersuchungen stehen noch aus. Mit den beschriebenen Handlungsempfehlungen beginnt der Einstieg in ein integrales, sektorenübergreifendes Risikomanagement der Freien und Hansestadt Hamburg für Starkregenüberflutungen, dessen Einzelheiten im nachfolgenden Abschnitt 8 detaillierter vorgestellt werden. Wesentliche Elemente sind dabei eine zielgerichtete Risikokommunikation und die Entwicklung geeigneter Maßnahmen zur Überflutungsvorsorge und Ereignisbewältigung und nachbereitung.

72 70 8 Risikomanagement 8.1 Allgemeines Ein effektives kommunales Risikomanagement für Starkregenüberflutungen bedarf einer interdisziplinären Ausrichtung und der Beteiligung der unterschiedlichsten kommunalen Akteure. Das Risikomanagement umfasst, wie in Abschnitt 3.12 dargestellt, die drei Phasen Vorsorge (vor Eintritt des Überflutungsereignisses), Gefahrenabwehr und ggf. akuter Katastrophenschutz (während des Ereignisses) und Bewältigung und Regeneration (nach dem Ereignis). Die erarbeitete Methodik zur Risikopotenzialanalyse liefert vor allem für die Vorsorgephase eine wertvolle erste Arbeits- und Informationsgrundlage und ist somit ein wesentliches Element eines präventiven Risikomanagements und Einstieg in einen Ablaufzyklus, wie in Abbildung 19 dargestellt. Geländetopografie Hydraulik Kanalnetz Fließwege Oberfläche Gefährdungspotenzial Schadenspotenzial Flächennutzung Gebäudenutzung Untergeschosse Neuralgische Punkte Risikoanalyse Verifizierung + Aktualisierung Zielgruppenorientierte Darstellung Beobachtete Überflutungen Risikokommunikation Dokumentation + Wirksamkeitsnachweis Klärung Zuständigkeiten, Planung + Finanzierung Maßnahmen Abbildung 19: Schema zum präventiven Risikomanagement als Beitrag zum Überflutungsschutz [KRIEGER, 2012] In den nachfolgenden Abschnitten werden die Phasen des Risikomanagements für Starkregenüberflutungen kurz erläutert. Zusätzlich wird auf die Einsatz- und Anwendungsmöglichkeiten der im Rahmen der Risikopotenzialanalyse erstellten Materialien für jede Phase Bezug genommen.

73 Risikokommunikation Auf Grundlage der durchgeführten Risikopotenzialanalyse bedarf es zunächst einer breiten und umfassenden Risikokommunikation, bei der alle für den weiteren Prozess des Risikomanagements erforderlichen Akteure (stakeholder) über den Handlungs- und Präventionsbedarf aufgeklärt und informiert werden müssen. Für das Risikomanagement der Freien und Hansestadt Hamburg können dies u.a. sein: Öffentliche Verwaltung (Behörden, Ämter unterschiedlicher Ressorts), Sielnetzbetreiber (Hamburg Wasser), Fachplaner der unterschiedlichen Disziplinen, Feuerwehr, Katastrophenschutz, Ordnungskräfte, Betroffene Grundeigentümer, Öffentlichkeit, Politik und Medien, ( ) Die Beteiligungen der einzelnen Akteure an der kommunalen Gemeinschaftsaufgabe Überflutungsschutz unterscheiden sich stark voneinander, sowohl bezüglich des jeweiligen Beitragsumfangs als auch bezüglich der zeitlichen Einbindung in die Phasen des Risikomanagements. Insofern existieren auch unterschiedliche Anforderungen an Gestaltung und Durchführung der Risikokommunikation. Diese muss zielgruppenorientiert und bedarfsgerecht geführt werden, woraus sich letztlich auch das Erfordernis eines bedarfsspezifischen Umgangs mit den Ergebnissen und Kartendarstellungen der Gefährdungs- und Risikopotenzialanalyse ergibt. Bspw. ist die Kommunikation potenzieller Risikobereiche gegenüber betroffenen Anliegern wesentlich sensibler und zudem stärker objektbezogen zu führen als behördenintern oder gegenüber Einsatzleitern von Feuerwehr und Hilfskräften, wo es um eine sachliche und vorbehaltlose Gesamteinschätzung der Risikolage geht. Tabelle 21 beinhaltet ein Konzept zur Risikokommunikation, indem eine mögliche Abstufung zur Bereitstellung von Informationen zur Risikoanalyse (Elemente des GIS-Kartenwerks) für die jeweiligen Akteure enthalten ist.

74 72 Tabelle 21: Konzept einer abgestuften Risikokommunikation für starkregenbedingte Überflutungen Datenquelle Öffentlichkeit / Medien Grundeigentümer Feuerwehr + Katastrophenschutz Fachplaner Bezirke Fachplaner BSU Sielnetzbetreiber HW Schadenspotenzialkarte Risikopotenzialkarte Bezirksausschnitt Gefährdungspotenzialkarte Grundstücksausschnitt Bezirksausschnitt Fließwege- und Senkenplan 1) App Frühwarnung Überflutung 2) Grundstücksbezogen 1) 2) mit Interpretationshinweisen/ Erläuterungen zur Darstellung der Senkenbereiche (szenariounabhängige, max. Ausdehnung) und Fließwege Optionale Entwicklung einer grundstücksbezogenen Frühwarnung durch Integration der Gefährdungspotenzialkarte in das System KATWARN in Zusammenarbeit Behörde für Inneres, Hamburger Feuerkasse, Frauenhofer ISST Ziel der Risikokommunikation ist es, einen gemeinsamen Handlungsrahmen für Vorsorgemaßnahmen zu definieren, die damit verbundenen Zuständigkeiten abzustimmen und insbesondere Zeit- und Finanzierungspläne für den öffentlichen Bereich zu erarbeiten. Die anschließenden Maßnahmen zur Risikovorsorge sind vielfältig und von unterschiedlicher Wirksamkeit. Sie definieren schließlich das aktivierbare Schutzpotenzial für das nächste Überflutungsereignis. Einzelheiten zu den grundsätzlichen Maßnahmen sind in Abschnitt 0 aufgeführt. Letztlich muss nach einem eingetretenen Überflutungsereignis im Zuge der Nachsorge und Regeneration die Schadenssituation genau dokumentiert und analysiert werden, um auf dieser Grundlage eine Bewertung der Wirksamkeit und Effektivität der Präventionsmaßnahmen vorzunehmen. Im Zuge der Nachsorge und Bewältigung eines Schadensereignisses sind die erzeugten Kartenwerke der Risikopotenzialanalyse erneut eine notwendige Arbeitsgrundlage, indem mit den Erfahrungen des aktuellen Schadensereignisses der Verifizierungs- und Aktualisierungsprozess der Risikopotenzialanalyse angestoßen wird.

75 Grundsätzliche Maßnahmen der Überflutungsvorsorge Für den Anwendungskontext urbaner Sturzfluten bzw. starkregeninduzierter Überflutungen sind verschiedene, grundsätzliche Maßnahmen der Überflutungsvorsorge möglich. Sie können entsprechend der nachfolgenden Zusammenstellung in verschiedene Bezugsebenen kategorisiert werden: Objektbezogene Maßnahmen Flächenbezogene Maßnahmen Sielnetzbezogene Maßnahmen Gewässer- und Grabenbezogene Maßnahmen Verhaltensbezogene Maßnahmen Eine Übertragung der Vorsorgemaßnahmen für gefährdete Bereiche nach den Empfehlungen des Hochwasserrisikomanagementzyklus der LAWA (siehe Abschnitt 3.12) ist für den Anwendungsfall starkregeninduzierter Überflutungen nur eingeschränkt möglich und wird daher vorliegend nicht weiter thematisiert Objektbezogene Maßnahmen Objektbezogene Maßnahmen der Überflutungsvorsorge umfassen Maßnahmen des lokalen Objektschutzes und der Bauvorsorge und damit i.w. konstruktive Maßnahmen an Gebäuden und gefährdeten Einzelobjekten. Ihr Wirkungsbereich ist durch den Objektbezug räumlich stark begrenzt, sie müssen insbesondere auf das Schutzbedürfnis des jeweiligen Objekts angepasst und abgestimmt sein, um ihre Schutzfunktion optimal entfalten zu können. Der lokale Objektschutz bietet i.d.r. effektive und wirksame Möglichkeiten das vorhandene Schadenspotenzial kurzfristig und nachhaltig zu verringern. Einschränkungen ergeben sich allerdings aus den oft fehlenden oder zu kurzen Vorwarnzeiten bei urbanen Sturzfluten, die sich bestenfalls, d.h. auch bei funktionierenden Katastrophenfrühwarnsystemen (siehe Abschnitt 8.4.1), im Rahmen von Minuten bewegen. Dadurch sind temporäre, kurzfristig umsetzbare Maßnahmen zur Schadensreduktion, wie sie im Hochwasserschutz eingesetzt werden, oftmals nicht möglich. Weitere Einschränkungen können sich konstruktiv ergeben aus der Begrenzung der Schutzelemente auf eine maximale Aufstauhöhe des Oberflächenwassers oder Überschwemmungstiefe bzw. maximalen hydrostatischen Druck auf Abdichtungen. Das Kriterium der erforderlichen Vorwarn- und Reaktionszeit ist für die Eignung und Wirksamkeit von technischen Objektschutzmaßnahmen im Starkregenfall von eminenter Bedeutung, weshalb diese auch in stationäre und mobile Schutzsysteme unterschieden werden (Tabelle 22, [VdS, 2012]).

76 74 Tabelle 22: Unterscheidung von lokalen Objektschutzmaßnahmen nach [VdS, 2012] Typ Untergliederung Beschreibung Stationäre Schutzsysteme Mobile Schutzsysteme planmäßig notfallmäßig i.d.r. bauliche Schutzmaßnahmen, die weitgehend ohne fremdes Handeln einsatzbereit sind und so ihre volle Schutzwirkung dauerhaft gewährleisten Systeme, die im Einsatzfall zum Einsatzort transportiert und montiert werden. Die Montage dieser Systeme erfordert bauliche Vorkehrungen am Einsatzort. Ebenso ortsfeste Systeme mit beweglichen Elementen, die erst im Einsatzfall aktiviert werden Systeme, die ohne bauliche Vorkehrungen im Einsatzfall vor Ort gebracht und aufgebaut werden Eine detailliertere Unterscheidung kann anhand der Funktionalität und Art der Inbetriebnahme erfolgen, wobei zu beachten ist, dass hinsichtlich der Eignung eines Schutzsystems noch weitere Aspekte, wie z.b. Nutzungseinschränkungen oder optische, architektonische Beeinträchtigungen zu bewerten sind. Tabelle 23: Unterscheidung von lokalen Objektschutzmaßnahmen nach Funktionalität und Art der Inbetriebnahme Typ Beschreibung Wirksamkeit Permanente Schutzsysteme Vollautomatische Schutzsysteme Teilautomatische Schutzsysteme Manuelle Schutzsysteme Stationäre Schutzsysteme, die bereits nach Errichtung einsatzbereit sind keiner gesonderten Aktivierung im Einsatzfall bedürfen System ist baulich an Ort und Stelle montiert und einsatzbereit, wird automatisch aktiviert (mit und ohne Fremdenergie) System ist baulich an Ort und Stelle montiert und einsatzbereit, bedarf jedoch noch der manuellen/ ereignisabhängigen Auslösung oder Aktivierung System muss für jeden Einsatzfall an Ort und Stelle manuell aufgebaut oder angeordnet werden. Konstruktive Vorbereitungen (Befestigungen, etc.) sind, sofern erforderlich, vorhanden sehr hoch hoch mittel gering

77 75 Eine weitere, dritte Differenzierung des Objektschutzes unterscheidet einsatzbezogenen und präventiven Objektschutz. Einsatzbezogene Systeme werden im konkreten Einsatzfall installiert und aktiviert und entsprechen mobilen Schutzsystemen nach Tabelle 22 bzw. manuellen Systemen nach Tabelle 23. Demgegenüber bieten stationäre bzw. permanente oder automatische Systeme sowohl ereignisbezogenen als auch präventiven Schutz. Der Umstand, dass für einen gezielten lokalen Objektschutz stets die Zuständigkeit und Handlungsverpflichtung beim meist privaten Grundstückseigentümer liegt, ist gleichermaßen Risiko und Chance für den Erfolg dieser Maßnahmen. Einerseits bedarf es einer ausreichenden Aufklärung und Bildung eines Risikobewusstseins bei den (potenziell) Betroffenen, ohne die die mit Investitionen verbundenen Maßnahmen nicht realisiert würden, andererseits ist durch den unmittelbar zu erwartenden, besseren Überflutungsschutz, und der Möglichkeit des Hausbesitzers zur eigenen aktiven Schadensprävention der Handlungsanreiz bei den Betroffenen hoch. In diesem Zusammenhang ist auch die unterstützende Bedeutung einer finanziellen Risikovorsorge von Bedeutung (s.u.). Mit der für Hamburg aufgelegten Broschüre Wie schütze ich mein Haus vor Starkregenfolgen? [FHH, 2007] werden bereits anschauliche konstruktive Vorschläge der Bauvorsorge und des lokalen Objektschutzes für Hauseigentümer unterbreitet und Möglichkeiten aufgezeigt, wie man sich u.a. gegen Überflutungen durch abfließendes Oberflächenwasser schützen kann. Ein weiterer Aspekt objektbezogener Maßnahmen besteht aus baulicher Prävention an den Gebäuden, indem diese möglichst überflutungsresistent und schadensunempfindlich geplant und ausgeführt werden. Beispielsweise ist der etwaige Verzicht auf Kellergeschosse, die Festlegung von Geschosshöhenlagen oder die Auswahl geeigneter Baustoffe und materialien wesentlich effektiver sein als der beste, nachträgliche Objektschutz. Hierbei ist die besondere Verantwortung von Gebäudeplanern und Architekten zu betonen. Das Vorhandensein einer funktionierenden und den Regeln der Technik entsprechenden Sicherung vor schädlichem Rückstau aus dem Sielnetz (Rückstauverschlüsse oder Abwasserhebeanlagen) sei hier aufgrund ihrer fundamentalen Bedeutung nochmals erwähnt. Nach wie vor machen fehlende oder unzureichende Rückstausicherungen eine wesentliche Ursache für Kellerüberflutungen bei Starkregen in Hamburg aus. Auch wenn sie als obligatorisches Element einer satzungskonformen Grundstücksentwässerung primär der Rückstausicherung dient, leistet sie natürlich als Objektschutz bei Starkregen einen wesentlichen Beitrag zum Überflutungsschutz Flächenbezogene Maßnahmen Flächenbezogene Maßnahmen sind präventiv ausgerichtet und zielen darauf ab, die schädlichen Auswirkungen von oberirdischen Starkregenabflüssen am Ort ihres Auftretens in der Fläche abzuwehren oder zumindest abzumindern, indem sie deren Gefährdungspotenzial verringern. Da abflussmindernde Maßnahmen, darunter fallen auch dezentrale Regenwasserbewirtschaftungs- und Retentionsmaßnahmen, nur eine auf

78 76 schwächere Ereignisse begrenzte Wirksamkeit haben, besteht das Hauptziel flächenbezogener Maßnahmen, die sich aus oberirdischen Starkregenabflüssen ergebende Gefährdungslage zu entschärfen. Mit Maßnahmen der Flächenvorsorge soll dem oberirdisch abfließenden Wasser in den gefährdeten Bereichen der nötige, möglichst schadensunempfindliche Ausdehnungsraum bereit gestellt werden, indem bspw. temporäre Überflutungs- und Retentionsräume ausgewiesen werden. Die Maßnahmen der Flächenvorsorge fallen damit in den unmittelbaren Verantwortungsbereich von Stadt- und Landschaftsplanung. Als zweifelsfrei größte Herausforderung gilt hierbei die Abstimmung des Überflutungsschutzes mit den Flächenansprüchen anderer konkurrierender Nutzungen im Siedlungsbestand. Wesentlich größer sind die Aktionsräume bei Neuplanung und erschließungen durch eine entsprechend überflutungssensibilisierte Bauleitplanung, die auch übergeordnet Vorgaben zur baulichen Prävention (s.o.) formuliert und überflutungsresistente Siedlungsstrukturen schafft. Dort kommen insbesondere Aspekte der Flächenmitbenutzung (Straßenraum, Plätze und Freiflächen schadensunempfindlicherer Nutzung) und die Schaffung von Notwasserwegen zum Tragen, wobei die damit verbundenen Restriktionen und Hemmnisse vielfältig sind (fehlende räumliche Nähe in Frage kommender Flächen, rechtliche Rahmenbedingungen, fehlende Akzeptanz etc.). Zwischenzeitlich haben sich einige Projekte mit diesem Themenkomplex beschäftigt und auch Lösungsansätze aufgezeigt. Hier sind aufgrund des Bezugs zu Hamburg vorrangig die Arbeitsergebnisse des Projekts RWM Regenwassermanagement für Hamburg [KHW, 2010] zu nennen, das neben einer fundierten Recherche zu Umsetzungsbeispielen auch Pilotprojekte für Hamburg aufgezeigt und untersucht hat. Weitere Ansätze finden sich u.a. in den nationalen Projekten URBAS [BMBF, 2008] und Wassersensible Stadtentwicklung (WSSE) [BMBF, 2010]. Auf europäischer Ebene finden sich bspw. in den Niederlanden bedeutsame Ansätze zur multifunktionalen Flächennutzung in [DE URBANISTEN, o.j.] sowie im niederländischen Projekt Water Plan 2 Rotterdam [ROTTERDAM, 2012] Sielnetzbezogene Maßnahmen Da die hydraulische Leistungsfähigkeit von Kanalnetzen und technischen Entwässerungsanlagen grundsätzlich begrenzt und bei Starkregenüberflutungen in der Regel erschöpft ist, sind auch die Handlungsoptionen und Wirksamkeiten sielnetzbezogener Maßnahmen zur Überflutungsvorsorge bei außergewöhnlichen Starkregen begrenzt. Dennoch ist es grundsätzlich sinnvoll, die Abflusskapazitäten aller technischen Entwässerungsanlagen optimiert zu bewirtschaften. Mit gezielten Maßnahmen des Sielnetzausbaus sind über die haftungsrechtliche Einhaltung der Überflutungshäufigkeiten nach DIN EN 752 [CEN, 2008] und DWA-A 118 [DWA, 2006a] hinaus gefährdungsreduzierende Effekte zu erzielen, indem bspw. lokale hydraulische Engpässe und Zwangspunkte konstruktiv durch Nennweitenanpassung oder

79 77 Umleitungstrassen (hydraulische Bypässe) entschärft werden. Auch die Anordnung von Kanalstauräumen und (unterirdischen) Speicherräumen kann in Einzelfällen sinnvoll sein. Grundlegende Voraussetzung für eine Umsetzung sind jedoch Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen (Analyse der Kosten-Nutzen-Relation) und Sensitivitätsuntersuchungen sowie die Nutzung von Synergieeffekten, bspw. im Rahmen von baulichen Sanierungen. Unter den Aspekt der optimalen Ausnutzung von Abflusskapazitäten fällt auch die Sicherstellung der vollen Funktionsfähigkeit der Oberflächenentwässerung im privaten und öffentlichen Bereich (Leistungsfähigkeit von Hofeinläufen, Entwässerungsrinnen und Straßentrummen, etc.), die konstruktiv aber auch betrieblich zu gewährleisten ist. Die mit dem urbanen Starkniederschlags- und Überflutungsverhalten verbundenen Ungewissheiten verlangen zunehmend nach flexibleren und anpassungsfähigeren Systemen [SCHMITT, 2011] also Anforderungen, denen ein auf zentrale Ableitung konzipiertes und für mehrere Jahrzehnte Nutzungsdauer ausgelegtes, unterirdisches Sielnetz nicht ausreichend gerecht wird. Sinnvolle Lösungsansätze können hierfür intelligente Konzepte der Sielnetzsteuerung sein, mit denen flexibler auf ungleichmäßige Auslastungszustände im Sielnetz reagiert werden und auch hydraulische Gewässerbelastungen durch Einleitungen aus Regenwassersielen und Mischwasserentlastungsanlagen abgemindert werden können. Ein weiteres, wesentliches Element für flexiblere Entwässerungssysteme mit engem Bezug zur Flächenvorsorge besteht in der Förderung dezentraler Maßnahmen zur Regenwasserbewirtschaftung, die zumindest bis zu einem gewissen Belastungsgrad abflussmindernd wirken und vor allem besser an geänderte Entwässerungsrandbedingungen adaptierbar sind. Die beschriebenen sielnetzbezogenen Maßnahmen ergeben sich auch als Handlungskonsequenzen einer Überprüfung zu den Auswirkungen des Klimawandels auf das Sielnetz von Hamburg, wie in [KUCHENBECKER et al., 2010] beschrieben Gewässer- und grabenbezogene Maßnahmen Die Zielsetzung der gewässer- und grabenbezogenen Maßnahmen ist mit den sielnetzbezogenen vergleichbar. Sie besteht auch hier in der Aufrechterhaltung und Verbesserung der hydraulischen Abflusskapazität von oberirdischen Fließgewässern und Gräben. Auf konstruktiver Seite können hierzu Maßnahmen des Graben- und Gewässerausbaus in Frage kommen, um überflutungssensible Siedlungsbereiche in Gewässernähe zu entschärfen. Die Beseitigung hydraulischer Engstellen im Gewässer als potenzielle Ausuferungs- und Gefährdungsbrennpunkte ist hierbei von besonderer Bedeutung und kann bspw. durch Rückbau von Abflusshindernissen (Durchlässe, Stege) oder verlegungsunempfindliche Ausbildung von Einlaufrechen, etc. umgesetzt werden. Umgekehrt kann die Aufrechterhaltung der hydraulischen Abflusskapazität aber auch durch Bereitstellung und Schaffung von Retentionsräumen zur Abflussverzögerung verfolgt werden, wobei dies i.d.r. in Kombination mit Maßnahmen der Flächenvorsorge erfolgt. Insgesamt sind alle diese Maßnahmen mit den planerischen Konzepten des

80 78 Hochwasserschutzes abzugleichen und auf diese abzustimmen. Dabei sind oft auch konkurrierende Anforderungen aus Sicht des Gewässerschutzes zu berücksichtigen. Die Aufrechterhaltung der hydraulischen Abflusskapazität von Graben und Gewässern ist zudem eine wichtige betriebliche Aufgabe, indem für die regelmäßige Inspektion und Kontrolle von Durchlässen, Einlaufbauwerken, etc. Betriebspläne erstellt und abgearbeitet werden (siehe auch verhaltensbezogene Maßnahmen) Verhaltensbezogene Maßnahmen Verhaltensbezogene Maßnahmen umfassen alle Handlungen und Verhaltensweisen zur Überflutungsvorsorge der verschiedensten Akteure vor, während und nach einem Überflutungsereignis. Grundlage jedes anpassten Verhaltens im Ereignisfall ist eine vorherige Aufklärung und Information. Deshalb gilt es zunächst durch Maßnahmen der Informationsvorsorge, präventiv bei allen potenziell Betroffenen ein entsprechendes Risikobewusstsein zu fördern und über die Notwendigkeit und geeignete Maßnahmen der Überflutungsvorsorge aufzuklären. Hierzu bieten sich verschiedene Einzellösungen und Optionen an, so z.b. öffentliche Beratungs- und Informationstermine oder die Herausgabe von schriftlichem Informationsmaterial zur Risikoaufklärung (Broschüren, Leitfaden) für Bürger und Betroffene. Idealerweise werden Fragebögen oder Checklisten von kommunaler Seite erstellt, die mit der Vorgabe von Aktionsprioritäten den Betroffenen eine engere Hilfestellung bei der Vorbereitung, Bewältigung und Nachbereitung einer Starkregenüberflutung bietet. Mit dieser Intention sollte über eine Erweiterung und Fortschreibung der bestehenden Informationsbroschüre [FHH, 2007] nachgedacht werden. Die Fortschreibung wurde in RISA inzwischen umgesetzt. Präventive Informationsmaßnahmen sind auf kommunaler Seite auch die Einrichtung und Nutzung von Frühwarnsystemen, die über drohende meteorologische Gefährdungslagen informieren sowie das Aufstellen von Einsatzplänen für Feuerwehr und Katastrophenschutz zur Ereignisbewältigung. Einzelheiten hierzu sind im Detail in Abschnitt 8.4 beschrieben. Als Risikovorsorge werden Maßnahmen der finanziellen Vorsorge in Form von Elementarschadenversicherungen oder Rücklagenbildung für den Schadensfall bezeichnet. Diese liegen somit ebenso wie der lokale Objektschutz in der Zuständigkeit und Eigenverantwortung der Grundstücks- und Hauseigentümer. Das Bewusstsein, dass nahezu jeder von Starkregenüberflutungen betroffen sein kann, muss jedoch durch Aufklärung erst gebildet werden (s.o.). Generell ist eine Versicherung dann sinnvoll, wenn bauliche Vorkehrungen gegen eine mögliche Überflutung (lokaler Objektschutz) im Verhältnis zum bewerteten Risiko besonders hohe Kosten verursachen würden bzw. wenn es gilt, sich gegen ein durch lokalen Objektschutz nicht beherrschbares Restrisiko finanziell abzusichern.

81 Gefahrenabwehr und Katastrophenschutz Warnmeldesysteme für Wettergefährdungen ( Unwetterwarnungen ) und Starkregen Die Schwierigkeiten einer akuten, ereignisbezogenen Informationsvorsorge liegen im Umstand begründet, dass bei Starkregen als Auslöser von urbanen Sturzfluten i.d.r. keine ausreichend frühe und gleichzeitig ortsscharfe Vorhersage möglich ist. Warnmeldungen im Stundenbereich, die ausreichend Reaktionszeiten für bspw. notfallmäßige Objektschutzmaßnahmen beinhalten, sind i.d.r. nur auf Regionen oder Landkreisebene abgesichert möglich. Umgekehrt betragen nach genauerer Lokalisierung der Unwetterlagen die Vorwarnzeiten für Überflutungen durch das örtliche Auftreten von Starkregen wenn überhaupt oft nur noch wenige Minuten. Dadurch ist eine gleichermaßen gezielte und zuverlässige Akutwarnung der Betroffenen sehr schwierig. Feuerwehren und weitere Einsatzkräfte im Starkregenereignisfall sind ebenfalls für eine effektive Einsatzplanung auf eine möglichst aussagekräftige Vorhersage von überflutungsrelevanten Wetterlagen angewiesen. Es existieren verschiedene Warnmeldesysteme, die Unwetterwarnungen u.a. für den Starkregenfall aussprechen. Anhand der möglichen Vorhersagezeiträume wird u.a. zwischen Nowcasting bis ca. 2 Stunden und Kürzestfristvorhersagen bis ca. 12 Stunden unterschieden [RADVOR-OP]. Da grundsätzlich bei längerer Vorhersagezeit die Unsicherheiten bei der lokalen Eingrenzung der Unwetter deutlich zunehmen, kommen für Warnmeldungen zur Einsatzplanung bei Starkregen nur Nowcasting-Systeme in Frage. Es folgt eine kurze Vorstellung der in der Freien und Hansestadt Hamburg hierfür verfügbaren Warnmeldesysteme. FeWIS Feuerwehr-Wetterinformationssystem des DWD Das Informationssystem FeWIS des DWD [DWD, 2012a] versorgt registrierte Benutzergruppen (z.b. Feuerwehren) im Internet mit allen erforderlichen Informationen über Wetter und Unwetter. Im Mittelpunkt steht hierbei eine dreistufige Warnübersicht, die dem Nutzer einen schnellen und umfassenden Überblick über alle für ihn relevanten Warnungen ermöglicht. 1. Warnstufe: Warnlagebericht Dieser wird 24 Stunden vor dem zu erwartenden Wetterereignis verbreitet und informiert über das Auftreten bestimmter Wettergefahren die Unwetterschwelle erreichen können, ohne das räumlich detaillierte Warnungen, z.b. für Landkreise, angegeben werden 2. Warnstufe: Vorwarnung Die Vorwarnung ergeht ca Stunden vor dem zu erwartenden Wetterereignis an die betreffenden Kunden und weist somit rechtzeitig auf bevorstehende Wettergefahren hin, deren Eintreffen als sehr wahrscheinlich bis sicher gilt.

82 80 3. Warnstufe: Warnung Die eigentliche, konkret formulierte Unwetterwarnung weist die Kunden rechtzeitig auf bevorstehende Wettergefahren hin, deren Eintreffen als sehr wahrscheinlich bis sicher gilt. Den Schwellenwert der Vorwarnzeit können die Nutzer individuell festlegen und vereinbaren. Die räumliche Auflösung der Unwetterwarnung des DWD beschränkt sich auf Landkreise. Über FeWIS können zudem unterstützende Informationen, wie Radarbilder und filme, bezogen werden, die eine präzisere Einschätzung der entstehenden Gefährdungslage ermöglichen. Zusätzlich kann über FeWIS der Zugang zum DWD-Unwetterwarnsystem webkonrad [DWD, 2012b] erfolgen. webkonrad des DWD webkonrad [DWD, 2012b] ist die webbasierte Weiterentwicklung des Gewitterwarnsystems KONRAD (KONvektionsentwicklung in RADarprodukten) des DWD, das Informationen über potenziell gefährliche konvektive Wetterlagen mit Blitzschlag, Sturmoder Orkanböen, Hagel und auch Starkregen liefert. Adressaten von KONRAD sind in der Anwendung entsprechend geschulte Personen, wie z.b. Meteorologen im Beratungsdienst und Einsatzleiter von Katastrophenschutzdiensten oder Organisationen mit Sicherheitsaufgaben. Die Warnungen basieren auf einer Erkennung, Zugrichtungsverfolgung (Tracking) und Extrapolation konvektiver Zellen anhand von Radarmessdaten. KONRAD wird seit 2001 operationell eingesetzt und bildet als Nowcastingsystem die Grundlage des Warnmanagements des DWD [BMBF, 2008]. Es liefert bei einer räumlichen Auflösung von 1km x 1km Vorhersagewerte mit einer zeitlichen Reichweite von 30 Minuten bei einem Zeitinkrement zur Datenaktualisierung von 5 Minuten. Für Starkregen meldet KONRAD eine erste Warnstufe bei einem kumulierten Niederschlag von 10-12mm/30min und eine zweite Warnstufe bei 30mm/h. Die nächste Warnstufe bezieht sich auf intensive Dauerregen mit einem Meldesignal bei 35mm Niederschlagshöhe in sechs Stunden und ist für den vorliegenden Anwendungsfall von nachrangiger Bedeutung. BGV-Unwetterwarndienste WIND und KATWARN Das Unwetterwarnsystem WIND (Weather Information on Demand) [VOEV, 2012] wird von den öffentlichen Versicherern in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer FOKUS (früher Fraunhofer ISST) in Deutschland betrieben und greift auf die Datengrundlage der Meteomedia GmbH zurück. Mit diesem Warnsystem werden ausschließlich Kunden der öffentlichen Versicherer mit Unwetterwarnmeldungen nach Postleitzahlengebieten mit einer maximalen Vorwarnzeit von 48 Stunden versorgt. Die Daten werden u.a. über das auch für Hamburg von der Hamburger Feuerkasse Versicherungs-AG zur Verfügung gestellte Meldesystem KATWARN benutzt, bei dem eine Information der registrierten Kunden via Mobilfunktechnik (Smartphone App oder SMS- bzw- -Service) erfolgt. Die gleiche

83 81 Datenbasis ist auch im Internet über das Portal der Unwetterzentrale von Meteomedia GmbH in Deutschland verfügbar. Durch Integration des im Zuge von RISA erarbeiteten Kartenwerks zur Gefährdungspotenzialanalyse in das Unwettermeldesystem KATWARN entstehen zusätzliche, verbesserte Möglichkeiten für eine individualisierte Frühwarnung von betroffenen Bürgern und Hauseigentümern Alarm- und Einsatzpläne zur Gefahrenabwehr Aufgrund der kurzen Vorhersagezeiten für Starkregenereignisse haben die verantwortlichen Einsatzleitungen von Feuerwehr und Katastrophenschutz nur minimale und gemessen am Bedarf oftmals unzureichende Vorbereitungszeiten. Umso wichtiger ist es daher, präventiv für unterschiedliche Planszenarien von Ereignisfällen generelle Ablauf- und Einsatzpläne zu erstellen, über die geregelt wird, mit welchen Sofortmaßnahmen man in einem Einsatzfall rettend und schadensmindernd agieren kann. Vor allem sollten jedoch grundsätzliche Handlungsabläufe geregelt und von den Einsatzkräften verinnerlicht sein. Hierfür bildet die Verfügbarkeit belastbarer Informationen über die Lage neuralgischer Gefährdungs- und Schadenspunkte und Risikolagen, wie aus der Risikopotenzialanalyse hervorgehen, eine wesentliche Voraussetzung und Arbeitsgrundlage. Für den Überflutungsfall bei Starkregen und bei Hochwasser kleinerer Gewässer in der Freien und Hansestadt Hamburg liegt die Zuständigkeit bei der Feuerwehr, die bedarfsweise unterstützende Einheiten in die Einsatzplanung miteinbeziehen kann. Die von ihr erstellten Alarm- und Einsatzpläne haben für das Risikomanagement der Hansestadt eine zentrale Bedeutung. Wesentliche Inhalte eines Alarm- und Einsatzplanes zur Durchführung von Sofortmßnahmen sind nach [BMBF, 2008] die folgenden Handlungsbereiche: Aufbau einer Organisations- und Informationsstruktur Festlegung von Warnungs- und Alarmierungsabläufen Koordination und Durchführung von Maßnahmen o zur Rettung und ggf. Evakuierung von Personen o zur Notversorgung (Strom, Wasser, Kommunikation, ggf. auch Unterkünfte) o zur Sicherung und akuten Schadensminderung Alarm- und Einsatzpläne bedürfen nach jedem erfolgten Einsatz einer kritischen Überprüfung, Validierung und Eignungsanalyse mit dem Ziel einer stetigen Weiterentwicklung und Optimierung.

84 Bewältigung und Regeneration Zur Ereignisbewältigung ist es ebenfalls sinnvoll und erforderlich, Einsatz- und Ablaufpläne auszuarbeiten, auf deren Grundlage kurz- und mittelfristige Maßnahmen der Schadensminderung eingeleitet werden können. Darunter fallen nach [BMBF, 2008]: o Maßnahmen der Schadensbehebung und beseitigung, (z.b. Beseitigung von Gewässerengstellen, Freiräumen von Sieleinläufen und Trummen) o Bevölkerungsunterstützung bei Schadensminderung und Schadensbeseitigung (Beratung, Bereitstellung von Trocknungsgeräten, Sperrmüllentsorgung, Schlamm- und Abfallbeseitigung, etc.) o Dokumentation und Beweissicherung (Schadensschätzung und begutachtung, Unterstützung bei Schadensregulierung), Klassifizierung lokaler Niederschlagsintensitäten zur Klärung von Schadensersatzansprüchen o Ereignisbezogene Gefahren-, Schadens- und Risikoanalyse, Datenaktualisierung für Risikopotenzialanalysen Die Einsatz- und Ablaufpläne bedürfen nach jeder Ereignisbewältigung einer detaillierten Nachprüfung, Bewertung und Weiterentwicklung, indem Optimierungspotenziale identifiziert und Verbesserungsmöglichkeiten ausgearbeitet werden. 8.6 Entwicklung einer Systematik zur Zuordnung von Gefährdungs- und Maßnahmenkategorien Die einzelnen Maßnahmen des Risikomanagements lassen sich anhand verschiedener Kriterien kategorisieren: Zeitliche Umsetzung Es kann unterschieden werden in akute Maßnahmen, die unmittelbar oder kurzfristig umsetzbar sind und perspektivische Maßnahmen, die einen mittel- oder langfristigen Planungs- und Realisierungsbedarf haben. Räumliche Wirksamkeit Es wird zwischen punktuellen, objektbezogenen Maßnahmen, wie z.b. private Bauvorsorge und Objektschutz, und großräumigen, auf komplette Siedlungsbereiche bezogene Maßnahmen unterschieden. Verantwortlichkeiten, Akteursebene Die Unterscheidung der Maßnahmen nach Verantwortlichkeiten und Akteuren (Maßnahmenträger, Stakeholder) ist zur Betonung der kommunalen Gemeinschaftsaufgabe Überflutungsschutz sinnvoll und bspw. für die Erstellung von Dringlichkeitsplänen und Finanzierungskonzepten auch unbedingt erforderlich.

85 83 Schutzwirkung, Nutzungsrelevanz Nicht jede Maßnahme bietet die gleiche Schutzwirkung bzw. ist unter Berücksichtigung von Aufwand und Kosten gleichermaßen effizient und wirtschaftlich. Einige Maßnahmen, wie z.b. Objektschutzmaßnahmen, können bei geringem Kostenaufwand hoch effektiv sein, andere Maßnahmen versprechen trotz immensen Realisierungsaufwands nur ergänzenden Schutz. Die vier genannten Kategorisierungsebenen der Maßnahmen sind in Abbildung 20 grafisch zusammengefasst. Als wesentliche Erkenntnisse lassen sich aus dieser Darstellung ableiten: Der primär für Entwässerungskomfort und Entsorgungssicherheit zuständige Akteur (hier HAMBURG WASSER) hat nur eingeschränkte Handlungsmöglichkeiten zur Verbesserung des Überflutungsschutzes Es bedarf einer viel stärkeren Eigenverantwortung auf (privater) Objektebene (Betroffene Bürger, Gewerbe, Industrie), die durch den direkten Wirkungsbezug zu den Schutzobjekten die höchsten Schutzmöglichkeiten bietet. Allerdings ist diese Aktionsebene vielfältig durch Maßnahmen öffentlicher Akteure zu unterstützen. Es wird daran der Paradigmenwechsel beim Überflutungsschutz (siehe [SCHMITT, 2011]) deutlich, dass die eindeutige Neuausrichtung weg von Sicherheitsversprechen hin zu einem Risikobewusstsein erforderlich ist. Ereignisbewältigung Ereignisprävention kleinräumig Räumliche Wirksamkeit großräumig Einsatzkoordinierung Katastrophenschutz Ereignisbezogener Objektschutz Kanalnetzausbau Kanalnetzsteuerung Notwasserwege Mitbenutzung Präventiver Objektschutz Dezentrale RWB Grundeigentümer Hamburg Wasser Hamburger Verwaltung Bauliche Prävention Flächenvorsorge Hohe Schutzwirkung Mittlere Schutzwirkung Geringe Schutzwirkung Kurzfristig Zeithorizont Umsetzung langfristig Abbildung 20: Maßnahmenkategorien zur Reduzierung von Überflutungsschäden