Hochwasserschutz Luterbach - Nachführung Gefahrenkarte. Beilage 5.4. Technischer Bericht

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1 Beilage 5.4 Schwellenkorporation Oberburg Gemeindeverwaltung Emmentalstrasse 11 Postfach Oberburg Hochwasserschutz Luterbach - Nachführung Gefahrenkarte Technischer Bericht

2 Impressum Projektbearbeitung geo7 AG, geowissenschaftliches Büro Neufeldstrasse 5 9, 3012 Bern Tel. +41 (0) Dr. Andy Kipfer Dorian Böhringer Änderungskontrolle Version Datum Name / Stelle Bemerkungen Andy Kipfer Erstellt Andy Kipfer Entwurfsversion Andy Kipfer Integration Rückmeldung OIK IV Anmerkungen zum Dokument Erstellt mit Microsoft Office Word, Version 2010 Dateiname Dateigrösse \\geo7\all\projekte\2014\3343_skoberburg\bericht\be02kiab, nachführung gefahrenkarte oberburg.docx 2063 KBytes geo7-bericht Technische Änderungen vorbehalten Copyright 2012 by geo7 AG, Bern/Switzerland Konzeption und Design: geo7 AG, Bern i

3 Inhaltsverzeichnis 1 Einleitung und Auftrag Ausgangslage Auftrag Zielsetzung Bearbeitete Prozesse und Prozessquellen Untersuchungsperimeter Untersuchungsmethodik Vorgehen Intensitätskarten vor Massnahmen Intensitätskarten und Gefahrenkarte nach Massnahmen Dokumentation der Resultate Gefahrenbewertung und Gefahrenstufen Gefahrenbewertung Gefahrenstufen Intensitätskarten Einzelprozesskarten Bericht Datenablage: Dateiformate Beurteilung des Gefahrenprozesses: Situation Luterbach nach Massnahmen Einleitung Hydrologie Geschiebe Ausbruchszenarien Gefahrenbewertung Vergleich mit Ist-Zustand Schlussfolgerungen und Bemerkungen Anhang A Intensitäten von gefährlichen Prozessen Anhang B Intensitäts-Wahrscheinlichkeits Diagramm Anhang C Gewässerinformation Luterbach ii

4 Anhang D Hydraulisches Strömungsmodell Basement iii

5 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Untersuchungsraum (violett) für die Gefahrenbeurteilung für den Luterbach in den Gemeinden Oberburg und Burgdorf (Quelle Kartenhintergrund: Bundesamt für Landestopographie)... 2 Abbildung 2: Übersicht Abflussspitzen Szenario HQ30 für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [16])... 8 Abbildung 3: Übersicht Abflussspitzen Szenario HQ100 für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [16])... 8 Abbildung 4: Übersicht Abflussspitzen Szenario HQ100 für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [16])... 9 Abbildung 5: Übersicht Abflussspitzen Szenario EHQ für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [16]) Abbildung 6: Schwachstellen am Luterbach (Ist-Zustand, Mai 2014) iv

6 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Eintretenswahrscheinlichkeit und Wiederkehrperiode von Ereignissen (aus [20])... 4 Tabelle 2: Übersicht Abflusswerte Luterbach nach Bau Rückhaltebecken Tabelle 4: Intensitäten von Überschwemmungen v

7 Referenzierte Dokumente Datengrundlage [1] AF-Consult (2014): Ganglinien Luterbach Hochwasserrückhaltebecken HQ30 bis HQ300 [2] Grunder Ingenieure AG (2014): Grundbuchsituation Oberburg [3] Kanton Bern, Amt für Geoinformation (2014): Digitales Gewässernetz Kanton Bern [4] Swisstopo (2014): Höhenmodell swissalti 3D Plangrundlagen [5] AF-Consult ( ): Hochwasserrückhaltebecken Luterbach Übersichtsplan, Plan Nr 3562 [6] Basler & Hofmann (2013): Situationsplan Luterbach, Kreuzung Luterbachstrasse / Krauchtalstrasse bis Hänzirain [7] Basler & Hofmann (2013): Digitale Querprofile Luterbach, Kreuzung Luterbachstrasse / Krauchtalstrasse bis Hänzirain [8] Basler & Hofmann (2013): Situationsplan Brückensanierung Kreuzung Luterbachstrasse / Krauchtalstrasse [9] Geo7 AG, Niederer + Pozzi, Markwalder & Partner(2002): Gefahrenkarte Burgdorf- Oberburg Wassergefahren [10] Hunziker Zarn & Partner (2010): Gefahrenkarte Burgdorf-Oberburg Wassergefahren [11] Hunziker Zarn & Partner (2010): Synoptische Gefahrenkarte Burgdorf-Oberburg [12] Hunziker Zarn & Partner (2010): Intensitätskarten Burgdorf-Oberburg HQ30-HQ300 [13] LP-Ingenieure AG (2014): Digitale Querprofile Abschnitt Rückhaltebecken bis Kreizung Luterbachstrasse / Krauchtalstrasse [14] LP-Ingenieure AG (2014): Situationsplan Hochwasserschutz und Gewässeraufwertung, Rückhaltebecken bis Kreuzung Lauterbachstrasse / Krauchtalstrasse Fachspezifische Grundlagen und Dokumentationen [15] AF-Consult (2012): Hochwasserrückhaltebecken Luterbach / Umlegung Luterbachstrasse, Technischer Bericht Nr [16] BAFU (Bundesamt für Umwelt) (2014): Online- Berechnungsprogramm des BAFU zur Bestimmung der Wirtschaftlichkeit von Schutzmassnahmen gegen Naturgefahren. Version 2.3 [17] BWW, BRP & BUWAL (1997): Berücksichtigung der Hochwassergefahren bei raumwirksamen Tätigkeiten, Empfehlungen. Bundesamt für Wasserwirtschaft (BWW), bundesamt für Raumplanung (BRP), Bundesamt für Umwelt,Wald und Landschaft (BUWAL), Bern und Biel [18] Colenco Power Engineering AG (2008): Polder Chrouchtalbach, Nachprüfung der Retention Stadtbauamt Burgdorf, Wasserbau und Umwelt. [19] Geo7, Niederer + Pozzi, Markwalder & Partner (2002): Gefahrenkarte für die Gemeinden Burgdorf und Oberburg, Technischer Bericht [20] Geo7 (2014): Hochwasserschutz Luterbach Bestimmung Kostenwirksamkeit. Technischer Bericht. Schwellenkorporation Oberburg. vi

8 [21] Hunziker, Zarn & Partner (2010): Gefahrenkarte Burgdorf, Aktualisierung Gefährdung Emme, Technischer Bericht [22] Kanton Bern (2003): Digitale Gefahrenkarte des Kantons Bern GK5 light das Datenmodell für die Ersterfassung. Amt für Wald des Kantons Bern, Interlaken und Tiefbauamt des Kantons Bern, Bern. [23] Zurflüh Martin (2013): Projektdokumentation Hochwasserschutz Oberburg, Schwellenkoporation Oberburg vii

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10 1 Einleitung und Auftrag 1.1 Ausgangslage Die Schwellenkorporation Oberburg plant mehrere Hochwasserschutzmassnahmen im Einzugsgebiet des Luterbachs. Für die Umsetzung des Projektes ist ein Nachweis über die Kostenwirksamkeit der geplanten Massnahmen und deren Beitrag zur Risikoreduktion notwendig. Als Grundlage für die Erstellung dieses Nachweises sind einerseits Intensitätskarten (für Ist-Zustand und für Zustand nach Massnahmen) und andererseits Aufnahmen des Schadenpotenzials notwendig. Der vorliegende Bericht dokumentiert die Erstellung der Intensitätskarten und die Nachführung der Gefahrenkarte. Die Bestimmung der Kostenwirksamkeit und die Berechnung der Risikoreduktion durch die geplanten Massnahmen ist in einem separaten Bericht [20] beschrieben. 1.2 Auftrag Mit Brief vom 18. Februar 2014 hat die Schwellenkorporation Oberburg die geo7 AG beauftragt, für die geplanten Hochwasserschutzmassnahmen am Luterbach die Kostenwirksamkeit zu bestimmen und die Gefahrenkarte nachzuführen. Dieser Bericht dokumentiert die Nachführung der Gefahrenkarte. Die Berechnung der Kostenwirksamkeit wird in einem separaten Bericht beschrieben (vgl. [20]). 1.3 Zielsetzung Es sollen folgende Ziele erreicht werden: Die bestehende Gefahrenkarte Burgdorf/Oberburg [20] umfasst keine Intensitätskarten. In einem ersten Schritt sollen daher Intensitätskarten IK30, IK100 und IK300 für den Luterbach für den Ist-Zustand aus der Gefahrenkarte Burgdorf/Oberburg [20] hergeleitet werden. Erstellen einer Gefahrenbeurteilung für den Luterbach nach Umsetzung der geplanten Schutzmassnahmen (Intensitätskarten, Gefahrenkarte). Zusätzlich sollen auch Intensitätskarten für das EHQ (Ist-Zustand und Situation nach Massnahmen) erstellt werden. Dokumentation der Arbeiten in einem kurzen Bericht 1.4 Bearbeitete Prozesse und Prozessquellen Im Rahmen dieses Projektes wurden im Untersuchungsperimeter die vom Luterbach und Chrouchthalbach ausgehenden Wassergefahren bearbeitet. Andere Prozesse oder Prozessquellen wurden nicht untersucht. 1

11 2 Untersuchungsperimeter Der Untersuchungsraum beschränkt sich auf den Luterbach, resp. auf die Flächen, welche durch das Gewässer unterhalb vom geplanten Rückhaltebecken überflutet werden. Die Gefahrenbeurteilung für den Luterbach wurde für den in Abbildung 1 dargestellten Perimeter (violett) in den Gemeinden Oberburg und Burgdorf erstellt. Abbildung 1: Untersuchungsraum (violett) für die Gefahrenbeurteilung des Luterbachs in den Gemeinden Oberburg und Burgdorf (Quelle Kartenhintergrund: Bundesamt für Landestopographie) 2

12 3 Untersuchungsmethodik 3.1 Vorgehen Intensitätskarten vor Massnahmen Bei der Erstellung der Gefahrenkarte Burgdorf/Oberburg [20] wurden keine Intensitätskarten erstellt. In einem ersten Schritt wurden daher aus der bestehenden Gefahrenbeurteilung Intensitätskarten IK30, IK100 und IK300 abgeleitet. Folgende Unterlagen wurden dazu verwendet: Gefahrenkarte Wasser (inkl. Indizes) aus dem Dossier der Gefahrenkarte Burgdorf Oberburg [20] Unbereinigte Modellierungsresultate welche im Rahmen der Erstellung der Gefahrenkarte Burgdorf/Oberburg [20] erzielt worden sind Unbereinigte Feldkarten und notizen aus der Bearbeitung der Gefahrenkarte Burgdorf/Oberburg Digitales Geländemodell swissalti3d [4] Die Intensitätskarten wurden so hergeleitet, dass bei einer Neuberechnung einer Gefahrenkarte Wasser ein für den Luterbach verglichen mit [20] identisches Produkt vorliegen würde. D.h. unter anderem: Die maximale Ausdehnung der Intensitätsflächen darf nicht grösser sein als die Gefahrenflächen (Gefahrenstufe weiss bleibt weiss ) Die Intensitätskarte IK30 darf keine Bereiche abdecken, welche auf der Gefahrenkarte nicht mindestens der Gefahrenstufe blau zugeordnet sind. Eine weitergehende Plausibilisierung der Intensitätsflächen wurde nicht durchgeführt. Weiter wurde auch für das EHQ eine Intensitätskarte erarbeitet. Das EHQ wird durch die bestehende Gefahrenkarte [20] nicht abgedeckt. Nach Absprache mit dem Auftraggeber wurde die neu erstellte Intensitätskarte für das EHQ nach Massnahmen auch für die Situation vor Massnahmen übernommen. Auf Grund der beschränkten Wirksamkeit der Hochwasserschutzmassnahmen bei einem EHQ die abgeschätzten Abflussspitzen unterhalb des geplanten Rückhaltebeckens bleiben vor und nach Massnahmen identisch (vgl. Anhang C2) ist dies gut möglich Intensitätskarten und Gefahrenkarte nach Massnahmen Für die Situation nach Massnahmen wurden für die Szenarien HQ100, HQ300 und EHQ 2D- Modellrechnungen mit BASEMENT v2.3 durchgeführt. BASEMENT wird an der VAW-Zürich entwickelt und ermöglicht eine detaillierte Modellierung von instationären Strömungen durch Lösung der tiefengemittelten Flachwassergleichungen auf einem Rechengitter. Grundlage für die Erstellung des Rechengitters war das topographische Höhenmodell swissal- TI 3D [4] mit einer räumlichen Auflösung von 2m. Die Höhendaten im Gerinnebereich konnten aufgrund der kleinräumigen Variabilität nicht verwendet werden. In diesen Bereichen wurde zwischen Oberburg, Mattenhof und Burgdorf, Schloss aus Querprofilen der Baupläne des Hochwasserschutzprojektes ([6], [7]) und zusätzlich neu aufgenommen Querprofilen ein neuer Flussschlauch erstellt und in das Höhenmodell integriert. Die Modellierungsresultate wurden anschliessend im Feld überprüft und im GIS aufbereitet. 3

13 4 Dokumentation der Resultate 4.1 Gefahrenbewertung und Gefahrenstufen Gefahrenbewertung Die Gefahrenbewertung basiert auf der Analyse der einzelnen gefährlichen Prozesse. Für jede Stelle, die durch einen gefährlichen Prozess betroffen ist, werden die Intensität (Abflusstiefe, Fliessgeschwindigkeit) bei der betrachteten Wiederkehrperiode (Jährlichkeit) bestimmt. Gemäss den Empfehlungen des Bundes ([17]) ergeben sich: drei Klassen für die Wiederkehrperiode: häufige, seltene und sehr seltene Ereignisse, entsprechend einem 30-, 100-, 300-jährlichen Auftreten. Als vierte Klasse wurde eine Intensitätskarte für das Extremereignis (EHQ) mit einer 1000-jährlichen Wiederkehrperiode erstellt. drei Klassen für die Intensität: schwache, mittlere und starke Intensität. Für die jeweiligen Prozesse bestehen genau definierte Kriterien für die Intensitäten. Diese sind im Anhang A aufgeführt. Tabelle 1 zeigt einen Überblick über Eintretenswahrscheinlichkeit und Wiederkehrperiode von Ereignissen: Tabelle 1: Eintretenswahrscheinlichkeit und Wiederkehrperiode von Ereignissen (ergänzt aus [17]) Eintretenswahrscheinlichkeit in 50 Jahren Wiederkehrperiode hoch ( %) 1 30 Jahre Häufig mittel (82 40 %) Jahre Selten gering (40 15 %) Jahre Sehr selten Verbale Umschreibung des Ereignisses sehr gering (15 5 %) Jahre Extremereignis Gefahrenstufen Die Abstufung und Ausscheidung der Gefahrenstufen erfolgten nach den Vorgaben des Bundes ([17]). Es ergeben sich drei Gefahrenstufen: rot, blau und gelb (vgl. Anhang B). Die einzelnen Gefahrenstufen haben die folgende Bedeutung: Rot = Erhebliche Gefährdung Personen sind sowohl innerhalb als auch ausserhalb von Gebäuden gefährdet. Mit der plötzlichen Zerstörung von Gebäuden ist zu rechnen, oder die Ereignisse treten zwar in schwächerem Ausmass, dafür aber mit einer hohen Wahrscheinlichkeit auf. Personen sind in diesem Fall vor allem ausserhalb von Gebäuden gefährdet. Das rote Gebiet ist im Wesentlichen ein Verbotsbereich. Blau = Mittlere Gefährdung Personen sind innerhalb von Gebäuden kaum gefährdet, jedoch ausserhalb davon. Mit Schäden an Gebäuden ist zu rechnen, jedoch sind plötzliche Gebäudezerstörungen in diesem Gebiet nicht zu erwarten, falls entsprechende Auflagen bezüglich Bauweise beachtet werden. 4

14 Das blaue Gebiet ist im Wesentlichen ein Gebotsbereich, in dem schwere Schäden durch geeignete Vorsorgemassnahmen (z. Bsp. Auflagen bei Baubewilligungen) vermieden werden können. Gelb = Geringe Gefährdung Personen sind kaum gefährdet. Mit geringen Schäden an Gebäuden bzw. mit Behinderungen ist zu rechnen, jedoch können in Gebäuden erhebliche Schäden auftreten, insbesondere bei Wassergefahren. Das gelbe Gebiet ist im Wesentlichen ein Hinweisbereich. Gelb-weiss gestreift: Restgefährdung (Restrisiko) Das gelb-weiss gestreifte Gebiet ist ein Hinweisbereich, der eine Restgefährdung von einer schwachen bis starken Intensität aufzeigt. Weiss: Nach dem derzeitigen Kenntnisstand keine oder vernachlässigbare Gefährdung In dieser Zone besteht nach dem derzeitigen Kenntnisstand keine Gefährdung durch die untersuchten natürlichen Prozesse. 4.2 Intensitätskarten Für die Prozessquelle Luterbach wurden Intensitätskarten im Massstab von 1:5'000 ausgeschieden: 1. Intensitätskarte hohe Wahrscheinlichkeit (1 bis 30-jährlich) 2. Intensitätskarte mittlere Wahrscheinlichkeit (30 bis 100-jährlich) 3. Intensitätskarte geringe Wahrscheinlichkeit (100 bis 300-jährlich) 4. Intensitätskarte Extremereignis (EHQ) Die Kriterien für die Einstufung in die Intensitätsstufen stark, mittel und schwach sind auf den Karten aufgedruckt und befinden sich zudem auch in Anhang A. In den Intensitätskarten sind eindeutige Grenzlinien von einem Intensitätsbereich (stark, mittel, schwach) zum anderen gezeichnet. In der Natur sind Übergänge jedoch kontinuierlich und letztlich nie eindeutig vorauszusagen. Dies ist bei der Interpretation der Karten zu berücksichtigen. Aus der Überlagerung der 4 Intensitätskarten und der Zuordnung der Gefahrenbereiche gemäss dem Diagramm in Anhang B werden die Gefahrenstufen (rot blau gelb) für die Gefahrenkarte Wasser abgeleitet. 4.3 Einzelprozesskarten Aus den Intensitätskarten für den Luterbach wurde für den Stand nach Massnahmen eine Gefahrenkarte Wasser gerechnet. Für den Ist-Zustand gilt die bestehende Gefahrenkarte [20]. Bei sämtlichen Karten ist mit einem Index die Prozessart (Ü, M, HM, ) und die jeweilige Gefahrenstufe (1 9) im Gefahrenstufendiagramm angegeben. Ü5 bedeutet beispielsweise Überschwemmung von mittlerer Intensität mit mittlerer Wahrscheinlichkeit. Wie bei den Intensitätskarten sind auch in den Gefahrenkarten eindeutige Grenzlinien von einem Gefahrenbereich (rot, blau, gelb) zum anderen gezeichnet. In der Natur sind Übergänge jedoch kontinuierlich und letztlich nie eindeutig vorauszusagen. Bei der Interpretation der einzelnen Gefahrenbereiche ist diesem Umstand Rechnung zu tragen und mit einer Unschärfe von bis zu 20 Metern zu rechnen. 5

15 4.4 Bericht Der vorliegende Bericht besteht aus dem beschreibenden Hauptteil und den Anhängen. Der Bericht ist integrierender Bestandteil der Gefahrenkarte. Ohne den Bericht sind die Resultate, die in der Karte dargestellt sind, nicht nachvollziehbar. Es wird deshalb empfohlen, Karten und Bericht immer gemeinsam aufzubewahren. 4.5 Datenablage: Dateiformate Im Hinblick auf die Übernahme und Nutzung der Gefahrenkarten-Informationen durch den Kanton und die Gemeinden wurden alle Geometriedaten digital erfasst. Die digitale Erfassung erfolgte mit dem System ArcGIS. Die Informationen liegen in der nachfolgend beschriebenen Form vor: Die Perimeter und Gefahrenbereiche liegen als geschlossene Flächen (Polygone) im Vektorformat vor Die Flächen sind mit einer numerischen Attributierung / Indizierung (gemäss GK5 light ; vgl. [22]) versehen, welche die Informationen zur Prozessart, Intensität, Wahrscheinlichkeit und/oder Gefahrenstufe beinhalten Folgende Themenebenen (Layer) wurden erstellt: - Intensitätskarten für den Luterbach: Ist-Zustand und Zustand nach Massnahmen - Einzelprozess-Gefahrenkarte Wassergefahren für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen) - Einzelprozess-Gefahrenkarte Wassergefahren für sämtliche Gerinne im Perimeter A (Zustand nach Massnahmen im Luterbach) - Synoptische Gefahrenkarte (Überlagerung aller Gefahrenprozesse) im Perimeter A - Punktlayer mit Informationen zum Gefahrenstufeindex bzw. der im Bericht beschriebenen Indizes - Perimetergrenze 6

16 5 Beurteilung des Gefahrenprozesses: Situation Luterbach nach Massnahmen 5.1 Einleitung In diesem Kapitel werden die wichtigsten Informationen betreffend den Wassergefahren zusammengefasst. Zusätzlich sind im Anhang C für den Luterbach die wesentlichen Informationen (Ereigniskataster, Szenarien, Schwachstellen usw.) zusammengefasst. Für die Beurteilung der Gefahrensituation des Luterbachs in Oberburg / Burgdorf sind die beiden Gewässer Chrouchthalbach (gedrosselt durch Poldersystem im Oberstrom) und Biembach als Zubringer relevant. Gefahren, welche von nicht im kantonalen Gewässernetz ausgeschiedenen Rinnen und Runsen, oder nur vom Biembach vor dem Zusammenfluss mit dem Luterbach bzw. dem Chrouchthalbach oberhalb der Kote 561 m ü. M. ausgehen, wurden nicht beurteilt. Mit Oberflächenabfluss ist in Gebieten mit einer hügeligen Topografie und an steileren Hängen praktisch überall zu rechnen. Die Fliesswege können zum Beispiel je nach Art der Bewirtschaftung eines Feldes kurzfristig ändern 5.2 Hydrologie Die hydrologischen Verhältnisse sind im Rahmen der Planungsgrundlagen zum Hochwasserrückhaltebecken Luterbach [15] erhoben worden. Sie wurden für die Gefahrenbeurteilung übernommen und wo nötig ergänzt. Die Einzugsgebietsbeschreibung des Luterbachs ist im Anhang C detailliert aufgeführt. Aufgrund des komplexen Gesamtsystems Rückhaltebecken Luterbach (geplant), Poldersystem Chrouchthalbach (bestehend), regulierter Zufluss (Biembach) werden die Szenarien für die verschiedenen Jährlichkeiten nachfolgend einzeln hergeleitet: Szenario HQ30 Gemäss [15] kann für den Luterbach von einem Spitzenabfluss von 1.3 m 3 /s beim Ausfluss aus dem RHB ausgegangen werden. Die Abflussspitzen von Luterbach und Chrouchthalbach treten mit grösster Wahrscheinlichkeit zeitlich verzögert auf. Dabei kann gemäss der GK Burgdorf Oberburg [19] erwartet werden, dass die Abflussspitze vom Luterbach grundsätzlich einige Stunden vor dem Chrouchthalbach auftreten würde (ohne Rückhaltebecken). Mit dem geplanten Rückhaltebecken am Luterbach sowie dem bestehenden Poldersystem im Unterbärgetal (Chrouchthalbach) werden die Abflussganglinien bei beiden Gewässern sehr stark abgeflacht und in die Länge gezogen. Die maximalen Abflüsse aus dem untersten Polder im Unterbärgetal werden üblicherweise mehr als 10 Stunden nach dem Eintreffen der Hochwasserwelle ins Poldersystem erreicht [18]. Damit ist eine Kombination der maximalen Abflüsse aus den Rückhaltebecken mit den sehr schnell reagierenden Abflüsse aus den Zwischeneinzugsgebieten (vgl. Abbildung 3) unwahrscheinlich. Daher wurde für das Szenario HQ30 für den Luterbach ein gedrosselter Abfluss von 2.6 m 3 / aus dem Chrouchthalbach addiert was der Drosselung bei einem Maximalstau entspricht. Dies stellt eine eher pessimistische Annahme dar. Dafür wird aus den Zwischeneinzugsgebieten (zwischen den Rückhaltebecken und dem Zusammenfluss Luterbach/Krachtalbach, resp. Abfluss aus Dorfbereich Oberburg) kein Zufluss mehr berücksichtigt (vgl. auch Abbildung 3). Abbildung 2 zeigt eine Übersicht über die für das Szenario HQ30 für den Luterbach gewählten Abflussspitzen. 7

17 Abbildung 2: Übersicht Abflussspitzen Szenario HQ30 für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [15]) Szenario HQ100 Die Szenarien für das HQ 100 wurden gemäss Absprache mit dem Auftraggeber aus [15] übernommen. Abbildung 3 zeigt eine Übersicht über die gewählten Abflussspitzen. Abbildung 3: Übersicht Abflussspitzen Szenario HQ100 für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [15]) 8

18 Die Zwischeneinzugsgebiete 1 3 umfassen die Einträge zwischen den Rückhaltebecken und dem Zusammenfluss Luterbach/Chrouchthalbach sowie aus dem Dorfbereich von Oberburg. Szenario HQ300 Beim HQ300 muss beim RHB Luterbach mit einem Überlastfall gerechnet werden. Die Abflussspitze ist mit 19.3 m 3 /s deutlich grösser als beim HQ100. Beim Chrouchthalbach muss bei einem HQ300 unterhalb vom Rückhaltebecken von einer Abflussspitze von 25 m 3 /s ausgegangen werden [19]. Für das Szenario HQ300 wird davon ausgegangen, dass gleichzeitig maximal 19.3 m 3 /s aus dem Rückhaltebecken Luterbach und 7.7 m 3 /s aus dem Poldersystem Chrouchthalbach zum Abfluss kommen. Dies ergibt für den Luterbach einen Spitzenabfluss von 27 m 3 /s in Oberburg. Dieser Wert entspricht der Summe von einem HQ300 aus dem Chrouchtalbach (25 m 3 /s) und dem maximalen gedrosselten Abfluss aus dem Rückhaltebecken Luterbach (1.5 m 3 /s). Da damit pessimistische Annahmen getroffen worden sind (u.a. keine Abflachung der Hochwasserwelle unterhalb der RHB berücksichtigt) wurden aus den schnell reagierenden Zwischeneinzugsgebieten 1 3, im Gegensatz zum HQ100 (vgl. Abbildung 3), kein Zufluss mehr berücksichtigt. Abbildung 4: Übersicht Abflussspitzen Szenario HQ300 für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [15]) Szenario EHQ Beim HQ300 muss beim RHB Luterbach mit einem Überlastfall gerechnet werden, die Abflussspitze liegt gemäss [15] bei 40 m 3 /s. Für die Bestimmung des EHQ s nach dem Zusammenfluss Luterbach/Chrouchthalbach wird analog wie beim HQ300 vorgegangen. Das EHQ vom Chrouchthalbach unterhalb vom Poldersystem beträgt m 3 /s (VAW 1989). D.h. eine Kombination von EHQ aus dem Chrouchthalbach und einem HQ100 aus dem Luterbach führt zu einem Spitzenabfluss von max. 52 m 3 /s (50 m 3 /s m 3 /s). Umgerechnet auf den Luterbach heisst dies, dass neben dem EHQ von 40 m 3 /s aus dem Chrouchthalbach noch 12 m 3 /s hinzufliessen müssen, um diesen Wert beim Zusammenfluss Luterbach/Chrouchthalbach zu erreichen. 9

19 Abbildung 5: Übersicht Abflussspitzen Szenario EHQ für den Luterbach (Zustand nach Massnahmen, verändert nach [15]) Gesamtübersicht Tabelle 2 zeigt eine Übersicht über die gewählten Abflussspitzen für den Luterbach nach dem Bau des Rückhaltebeckens. Für den Oberburgbach (nach Zusammenfluss Luterbach und Biembach) wird ab dem HQ300 keine Abflussspitze mehr angegeben, da der überwiegende Teil der Wassermenge vom Luterbach ausserhalb des Gerinnes durch Oberburg abfliesst. Tabelle 2: Übersicht Abflusswerte Luterbach nach Bau Rückhaltebecken EZG [km 2 ] HQ30 [m 3 /s] HQ100 [m 3 /s] HQ300 [m 3 /s] EHQ [m 3 /s] Luterbach (vor RHB) Luterbach (nach RHB) Luterbach (nach Zusammenfluss mit Chrouchthalbach) Oberburgbach (nach Zusammenfluss Luterbach + Biembach) Geschiebe Unterhalb der Rückhaltebecken ist mit keinen relevanten Geschiebemengen mehr zu rechnen. 10

20 5.4 Ausbruchszenarien Nach dem Bau des Rückhaltebeckens am Luterbach ist die Abflusskapazität des Luterbachs ausreichend, um Ausuferungen bei häufigen Ereignissen (Wiederkehrperiode bis 30 Jahre) zu verhindern. Bei Ereignissen mit mittlerer Eintretenswahrscheinlichkeit (Wiederkehrperiode bis 100 Jahre) ist die Gerinnekapazität im renaturierten Bereich des Luterbachs genügend. Jedoch sind die Kapazitäten von Brücken und Durchlässen unterhalb der Ausbaustrecke in Oberburg nach wie vor unzureichend und es muss mit Ausuferungen gerechnet werden. Ab seltenen Ereignissen (Wiederkehrperiode bis 300 Jahre) ist die Gerinnekapazität durchgehend ungenügend. Brücke Mattenhof (Ist-Zustand) Brücke Gewerbequartier Chipf Brücke Chipf / Chilchmatt Bahndammdurchlass Bleichiguet Abbildung 6: Schwachstellen am Luterbach (Beispiele) (Ist-Zustand, Mai 2014) 11

21 5.5 Gefahrenbewertung HQ30 Mit den geplanten Schutzmassnahmen kann das HQ30 weitgehend schadlos abgeleitet werden. Voraussetzungen dafür sind: Das Rückhaltebecken am Luterbach muss wie geplant gebaut und betrieben werden und der Unterhalt muss garantiert sein. Vor einem Ereignis muss das Rückhaltebecken weitgehend leer sein. Der Gerinneunterhalt muss langfristig sichergestellt sein. Es muss gewährleistet werden, dass im Gerinnebereich die geplante Abflusskapazität zur Verfügung steht und diese nicht beeinträchtigt wird (Ufergehölz etc.). HQ100 Bei einem HQ100 kann ein Hochwasser mit den geplanten Massnahmen nicht schadlos durch das Dorf geleitet werden. Primär unterhalb der Ausbaustrecke kommt es zu Ausuferungen von vorwiegend schwacher Intensität im Zentrum von Oberburg. Vor dem Bahndamm (Bleichiguet) kommt es zu einer Bildung von einem See, da die Kapazität der Durchlässe durch den Damm limitiert ist. Unterhalb vom Bahndamm sind dank dieser Retention keine grösseren Ausuferungen mehr zu erwarten. Voraussetzung dafür ist, dass der Retentionsraum im Gebiet Bleichiguet nicht verkleinert wird bzw. die Durchlässe durch den Bahndamm nicht vergrössert werden. HQ300 Bei einem HQ300 sind die Abflusskapazitäten auch nach Umsetzung der Schutzmassnahmen durchwegs ungenügend. Es muss nun auch unterhalb vom Bahndamm bis nach Burgdorf mit grossflächigen Überflutungen mit bis zu mittlerer Intensität gerechnet werden. Mittlere Intensitäten sind v.a. in Gerinnenähe, im Zentrum von Oberburg sowie in Muldenlagen zu erwarten. Im Vergleich zur Situation vor Bau des Rückhaltebeckens ist deren Ausdehnung aber bedeutend kleiner. EHQ Beim EHQ bleibt die Situation im Vergleich zum Ist-Zustand praktisch unverändert. Es ist weiterhin mit grossflächigen Überflutungen von bis zu mittlerer Intensität in Oberburg und Burgdorf zu rechnen. Von einem Versagen des Dammes des Rückhaltebeckens wird nicht ausgegangen. 5.6 Vergleich mit Ist-Zustand Beim Vergleich der Intensitätskarten für den Ist-Zustand mit dem Zustand nach Massnahmen muss beachtet werden, dass diese auf unterschiedlichen Grundlagen basieren (vgl. Kapitel 3.1). Es kann festgehalten werden, dass sich die Gefahrensituation bei häufigen Ereignissen (Wiederkehrperiode 1 30 Jahre) durch die geplanten Schutzmassnahmen markant verbessert. Bei seltenen Ereignissen (Wiederkehrperiode Jahre) sind die positiven Auswirkungen ebenfalls noch deutlich sichtbar. Überflutungsflächen im Siedlungsgebiet mit mittleren resp. schwachen Intensitäten werden deutlich reduziert. Ab sehr seltenen Ereignissen (Wiederkehrperiode > 100 Jahre) sind die Auswirkungen auf die Gefahrensituation beschränkt. 12

22 6 Schlussfolgerungen und Bemerkungen Mit dem geplanten Schutzprojekt kann gegenüber dem Ist-Zustand eine massgebliche Verbesserung erreicht werden. Häufige Ereignisse können weitgehend schadlos abgeleitet werden. Bei grösseren Ereignissen muss jedoch weiterhin mit Schäden gerechnet werden. Doch auch hier werden die Gefahrenbereiche und die zu erwartende Intensitäten in den gefährdeten Bereichen reduziert. Bei wesentlichen Veränderungen (z.b. veränderte Klimaparameter oder Landnutzung) oder wenn die geplanten Schutzbauwerke nicht wie vorgesehen realisiert und/oder funktionieren werden sind die Gefahrenkarte und die ihr zu Grunde liegenden Szenarien zu überprüfen und allenfalls anzupassen. Das geowissenschaftliche Büro geo7 AG hat diese Gefahrenkarte aufgrund der ihr zur Verfügung stehenden Unterlagen aufgrund des neuesten Standes der Wissenschaft und nach bestem Wissen und Gewissen erstellt. Naturgefahren sind jedoch nur beschränkt vorhersehbar. Sie lehnt deshalb jede Haftung für den Eintritt von Risiken ab, welche im Zeitpunkt der Erstellung des Gutachtens und aufgrund der vorgelegenen Informationen nicht oder nicht im eingetretenen Ausmass vorhersehbar waren. Bern, 25. Juli 2014 geo7 AG 13

23 Anhang A Intensitäten von gefährlichen Prozessen Tabelle 3: Intensitäten von Überschwemmungen Prozess Schwache Intensität Mittlere Intensität Starke Intensität Überschwemmung h < 0.5 m oder v x h < 0.5 m 2 /s h = Wassertiefe; v = Fliessgeschwindigkeit des Wassers 0.5 < h < 2 m oder 0.5 < v x h < 2 m 2 /s h > 2 m oder v x h > 2 m 2 /s 14

24 Anhang B Intensitäts-Wahrscheinlichkeits Diagramm Gefahrenstufen-Diagramm für die Prozessbereiche Hochwasser (Überschwemmung, Ufererosion, Übermurung), Steinschlag, Blockschlag und Hangmuren, Lawinen (nach BWW, BRP & BUWAL, 1997) 15

25 Anhang C Gewässerinformation Luterbach Luterbach (Quellen: [19] und [15]) Einzugsgebietsfläche 12 km 2 Kote 569 m ü. M. Charakteristik Langgestrecktes Einzugsgebiet, die Seitengräben sind geologisch relativ aktiv; Der Untergrund besteht aus Molasse (v.a. Burdigalien-und Helvétien-Sandstein und Mergel, wenig Nagelfluh) sowie kleinflächige Moränenüberdeckungen. Aus Nebengerinnen werden bei Hochwasser Gerölle bis 20 cm Durchmesser in den Luterbach verfrachtet; die Geschiebefracht des Hauptgerinnes besteht hauptsächlich aus Kies, Sand und Bodenmaterial. Ca. 40% des Einzugsgebiets sind bewaldet. Das natürliche Retentionsvermögen ist relativ hoch. Der Luterbach pendelt im Talboden resp. wurde aus landwirtschafltichen Gründen anthropogen bedingt an den Talrand verlegt. Ab Kote 557 fliesst der Luterbach hauptsächlich im harten Längsverbau und teilweise eingedolt durch das Siedlungsgebiet von Oberburg und Burgdorf Ereignisse dokumentiert : Überschwemmung; ähnlich wie am : Überschwemmung durch Luterbach in Kombination mit Chrouchtalbach. Luterbach trat vielerorts über die Ufer, so hinter Rest. Steingrube; Wiesen und Äcker wurden unter Wasser gesetzt. Auch im eigentlichen Luterbachgraben Überschwemmung von angrenzenden Häusern, Strassen, Äckern, Wiesen und Felder. Der Löwenplatz war stundenlang überflutet : Luterbach trat über die Ufer, überflutete u.a. Giesserei Hegi, wo das Wasser 20cm hoch in den Hallen stand : Hochwasser : Luterbach ist über die Ufer getreten und hat Strasse nach der Steingube überschwemmt. Vor Bauernhäusern wurden die Misthäufen weggeschwemmt. Steingrube bis Dorfkern Oberburg unter Wasser und Geschiebe, Talstrasse im Mittellauf in Mitleidenschaft gezogen : Ausserordentliches Hochwasser, grosse Schäden im Mittellauf. 1958: Q max vor Einmündung Chrouchtalbach: m 3 /s : Station LUT01 unterhalb des Zusammenflusses Chrouchtalbach / Luterbach HQ=15 m 3 /s: Wasser gut 1m über Normalstand. Schäden. Unterspüllungen, beschädigte Brücken, Landschäden, überschwemmte Keller; ähnlich : Station LUT012 verzeichnete HQ=30 m 3 /s. Grosse Schäden an Gebäuden, Verkehrswegen und am Kulturland. Ganze Talsohle von oberhalb Zusammenfluss mit Chrouchtalbach überflutet, zusammen mit Biembach fast gesamtes Dorf Oberburg überschwemmt : Bei der Einmündung Lauterbach- / Krauchthalstrasse trat an verschiedenen Stellen der Bach über die Ufer. Strassen mussten gesperrt werden : Östlich Schuepisse HQ=27 m 3 /s. Tagessumme Niederschlag Krauchtal / Dieterswald 60mm. Ereignisgrösse und Schäden noch beträchtlicher als : Hochwasser im Luterbach, Rückstau in die Kanalisation Ereignisspuren vorhanden nein 16

26 Luterbach Ist-Zustand (Quellen: [19] und [15]) Abflussspitzen für Kote (Quelle [15]) 569 m ü. M. (beim RHB) 557 m ü. M. (nach Zusammenfluss mit Chrouchthalbach)) HQ 30 HQ 100 HQ 300 EHQ 9.4 m 3 /s 14.0 m 3 /s 16.6 m 3 /s 21.6 m 3 /s 23 m 3 /s k.a. Geschiebeaufkommen G 30 G 100 G m 3 /s k.a. Relevant für Perimeter der GK 5000 m m m 3 Schwemmholz Relevanter Prozess Aus den Böschungen entlang des Gerinnes kann Holz ins Gerinne gelangen, was zu Verklausungen/ Verstopfungen führen kann. Übersarung, Überschwemmung Schutzbauten Geschiebesammler vor dem Zusammenfluss mit Chrouchthalbach (Kapazität m 3 ). Sammler reduziert Geschiebeeintrag in Strecke durch das Dorf bei einem kleinen/häufigen Ereignis. Bei einem grossen/seltenen Ereignis finden Geschiebeablagerungen auch oberhalb des Sammlers und in der Ebene statt. Längs- und Querverbau (Schwellen) Schütz (Kote m ü. M.) für Abflussregulierung im Kanal Burgdorf West Schwachstellen Nr. 1: Durchgehend ungenügende Gerinnekapazität 0-30 j j j. Nr. 1: T T T Szenarien 30 j. Ungenügende Gerinnekapazität Gefahrenbewertung und Gefahrenstufen 100 j. Ungenügende Gerinnekapazität 300 j. Ungenügende Gerinnekapazität Rot Blau Gelb Überschwemmung, Übersarung von hoher Intensität. Überschwemmung, Übersarung von geringer Intensität und hoher Eintretenswahrscheinlichkeit sowie Überschwemmung/Übersarung von mittlerer Intensität Überschwemmung von geringer Intensität Foto 1: Luterbach beim Zusammenfluss mit dem Chrouchthalbach, Kote 557 m ü. M. Foto 2: Luterbach bei Kote 549 m ü. M. 17

27 Luterbach Situation nach Massnahmen (Quellen: [19] und [15]) Abflussspitzen für Kote HQ 30 HQ 100 HQ 300 EHQ 569 m ü. M. (nach RHB) 557 m ü. M. (nach Zusammenfluss mit Chrouchthalbach) Geschiebe Schwemmholz Relevanter Prozess 1.3 m 3 /s 3.9 m 3 /s 1.5 m 3 /s 6.4 m 3 /s Nicht relevant unterhalb Rückhaltebecken 19.3 m 3 /s 27 m 3 /s 40 m 3 /s 52 m 3 /s Aus den Böschungen entlang des Gerinnes kann Holz ins Gerinne gelangen, was zu Verklausungen/ Verstopfungen führen kann. Übersarung, Überschwemmung Schutzbauten Hochwasserrückhaltebecken, m 3 Renaturierung und Gerinneausbau Mattenhof bis Chipf Längs- und Querverbau (Schwellen) im Siedlungsraum Oberburg / Burgdorf Schütz (Kote m ü. M.) für Abflussregulierung im Kanal Burgdorf West Schwachstellen Nr. 1: Ungenügende Gerinnekapazität Szenarien 30 j. - Gefahrenbewertung und Gefahrenstufen 0-30 j j j. Nr. 1: T T 100 j. Ungenügende Gerinnekapazität ab Ende Ausbaustrecke 300 j. Ungenügende Gerinnekapazität Rot Blau Gelb Überschwemmung, Übersarung von hoher Intensität. Überschwemmung, Übersarung von geringer Intensität und hoher Eintretenswahrscheinlichkeit sowie Überschwemmung/Übersarung von mittlerer Intensität Überschwemmung von geringer Intensität 18

28 Anhang D Hydraulisches Strömungsmodell Basement Basement wird verwendet, um die Fliessverhältnisse von gravitativen, instationären Strömungen (z.b. Hochwasserwellen) zu modellieren. Im Allgemeinen basieren die implementierten Lösungsansätze auf einer räumlichen (2-dimensionalen), unstrukturierten Gitterstruktur (TIN), welche der zu modellierenden Topografie entspricht. Grundsätzlich ist von einer ausgeprägten Sensitivität der Resultate bezüglich der Gitterqualität auszugehen. Hydraulische Modelle benötigen für die Modellierung verschiedene Eingangsparameter, dazu gehören u.a. Abflussganglinien oder Rauhigkeitsbeiwerte. Sie sind geeignet bei einem Einsatz in kleinräumiger, heterogener Topographie mit Fliesshindernissen, Engpässen und Aufweitungen. Fliesswechsel zwischen strömendem und schiessendem Abfluss und hohe Strömungsdynamik können gut abgebildet werden, auch bei hohen Fliessgeschwindigkeiten. 19