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1 Anhang 1 - Altenau _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Altenau.doc / gedruckt: Seite 1 von 10

2 Inhaltsverzeichnis Anhang 1 1 Lage und Charakterisierung der Untersuchungsgebietes Modell und Modellparameter Berechnungsnetz Simulation und Berechnungsparameter Rauheitsbeiwerte Zulauf (obere Randbedingung) und Kontrollquerschnitte Auslauf (untere Randbedingung) Abflusswerte Ergebnis und Interpretation...9 Tabellenverzeichnis Anhang 1 Tabelle 2-1 Übersicht Gitternetzelemente...4 Tabelle 2-2 Rauheitsbeiwerte der 2D-Berechnung...6 Tabelle 2-3 Kumulierte Einzugsgebietsgrößen, Abflussspende und Abfluss...8 Abbildungsverzeichnis Anhang 1 Abbildung 2-1 Berechnungsnetz der Altenau...4 Abbildung 2-2 Einzugsgebiet der Altenau mit Teileinzugsgebieten und Zu- und Auslaufpunkten...7 Abbildung 2-3 Abflussganglinien für den Zeitraum am Pegel Wendessen _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Altenau.doc / gedruckt: Seite 2 von 10

3 1 Lage und Charakterisierung der Untersuchungsgebietes Die Altenau (Gkz 4826) durchfließt mit einer Gesamtlänge von 25,0 km in nahezu Ost-West-Richtung die im Landkreis Wolfenbüttel gelegene Schöppenstedter Mulde, die im Norden vom Elm-Höhenzug und im Süden von der Asse und dem Heeseberg begrenzt wird. Das Quellgebiet des löss-lehmgeprägten Tieflandgewässers befindet sich nordöstlich der Ortschaft Eitzum. Die Nebenflüsse des Gewässers sind rechtsseitig: der Sauerbach, der Hachumerbach, die Glue und die Riede. Linksseitig fließt der Rothbach zu. Auf ihrem Weg passiert die Altenau flussabwärts zunächst den Stadtkern des Ortes Schöppenstedt, verläuft danach südlich der Orte Bansleben, Weferlingen, Zuckerfabrik Dettum und Wendessen bevor sie sich zwischen den Orten Klein Denkte und Wolfenbüttel in Richtung Oker fortsetzt und schließlich südlich von Wolfenbüttel (OT Halchter / Okertalsiedlung) rechts in die Oker entwässert. Insgesamt verfügt die Altenau über ein Einzugsgebiet von ca.145 km 2. Die in der vorliegenden Untersuchung betrachtete Gewässerstrecke erstreckt sich vom Punkt km östlich von Schöppenstedt bis flussabwärts zur Einmündung in die Oker südöstlich von Halchter. Foto 1: Die Altenau bei Weferlingen Foto 2: Die Altenau in Schöppenstedt _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Alt enau.doc / gedruckt: Seite 3 von 10

4 2 Modell und Modellparameter 2.1 Berechnungsnetz Das Berechnungsnetz der Altenau wurde mit dem Programm Surface-water modeling system (SMS, Version 8.0) erstellt. Das Programm SMS verfügt über eine graphische Benutzeroberfläche, die Pre- und Postprozessoraufgaben der Modellierung wahrnimmt. D.h. alle Daten der Modellierung werden mit SMS aufbereitet (Pre-processing) und die Berechnungsergebnisse können graphisch dargestellt und analysiert werden (Post-Processing). Nähere Informationen zum Modellaufbau sind dem Kapitel 4.1 Aufbau des Modellgitters im Allgemeinen Teil des Berichts zu entnehmen. Nachstehende Tabelle 2-1 gibt einen Überblick über die Anzahl der verwendeten Gitterelemente im Modell der Altenau. Das Berechnungsnetz der Altenau ist in Abbildung 2-1 dargestellt. Gesamtanzahl der Elemente Dreieckselemente Viereckselemente Berechnungsknoten Tabelle 2-1 Übersicht Gitternetzelemente ALTENAU Abbildung 2-1 Berechnungsnetz der Altenau _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Alt enau.doc / gedruckt: Seite 4 von 10

5 Nach Erstellung des Berechnungsnetzes wurde dieses mit Hilfe des programminternen Qualitätschecks auf Plausibilität überprüft und evtl. vorhandene Fehler korrigiert. Dabei wurde berücksichtigt, dass das Netz keine Dreieckselemente mit einem inneren Winkel kleiner 5 und größer 130 aufweisen. Ferner wurde überprüft, dass keine Knoten mit mehr als 10 Elementen verbunden sind und dass das Flächenverhältnis von benachbarten Elementen nicht 30% übersteigt. Nach erfolgtem Qualitätscheck wurden die Berechnungsparameter für die Simulation vorgegeben. 2.2 Simulation und Berechnungsparameter Für die Simulationen des Abflussgeschehens in der Altenau und den zugehörigen Berechnungen wurde das Berechnungsmodul HYDRO_AS-2D genutzt, welches in das Modellierungsprogramm Surface-water modeling system (SMS 8.0) implementiert wurde. Diese Modellsoftware wurde durch Dr.-Ing. Marinko Nujić (Ingenieurbüro Dr. Nujić, Rosenheim, ehem. Institut für Hydromechanik und Hydrologie, Uni Bundeswehr München) schwerpunktmäßig für die Simulation von Deichbruchszenarien und Flutwellenausbreitung mit den dort auftretenden hochinstationären Strömungsprozessen entwickelt. Zwischenzeitlich hat es eine weite Verbreitung und große Anerkennung bei zweidimensionalen Strömungs- und Abfluss-Simulationen insbesondere zur Bestimmung von Überschwemmungsgebieten gefunden. Als Berechnungsparameter für die Simulation wurden die nachstehenden Eingaben gemacht: instationäre Berechnung (dynamic) Zeitschritt, in dem die Zuflussganglinie eingelesen und der Abfluss an Kontrollquerschnitten ausgeschrieben wird (Time Step): 600 sec. Gesamte Berechnungszeit (Total time): sec. (= 7 Tage) Zeitintervall, in dem graphische Ergebnisse zum Betrachten im Programm SMS von HYDRO_AS-2D ausgeschrieben werden sollen (Zeitintervall SMS): sec Grenzwassertiefe (Hmin): 0,01 m* Erlaubte Fließgeschwindigkeit (VELMAX): 15 m/s Viskositätsparameter c (CMUVISC): 0,6 Standardeinstellung des Programms. Änderungen nur bei Nachrechnung von physikalischen Modellversuchen notwendig. *aus diversen Quellen ist bekannt, dass es bei 2D-Modellen bei der Unterscheidung zwischen trockenen und nassen Flächen zu Instabilitäten bei der Berechnung kommen kann. Deshalb wird an dieser Stelle eine Grenzwassertiefe definiert, ab der die Netzknotenpunkte aktiviert (im Fall nass ) bzw. deaktiviert (im Fall trocken ) werden _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Altenau.doc / gedruckt: Seite 5 von 10

6 2.3 Rauheitsbeiwerte Die Einschätzung der Rauheitsbeiwerte erfolgte in Anlehnung an DVWK-Schrift 92 Hydraulische Methoden zur Erfassung von Rauheiten /6/. Die bei der 2D-Berechnung verwendeten Rauheitsbeiwerte (Strickler-Wert k ST in [m 1/3 /s]) sind in der folgenden Tabelle 2-2 aufgelistet: Nutzung / Bewuchs Abkürzung Rauheit k ST [m 1/3 /s] Bebaute Bereiche Bebauung einzeln be 1.00 Bebauung licht bl Bebauung mittel bm Bebauung dicht bd 5.00 Gartenanlage ga 8.00 Verkehrswege Bahnlinien (Bahngelände) ba Straße, Parkplätze usw. str Landnutzungen / Außenbereiche Seeflächen, stehende Gewässer s Wald wa Feld Acker f Wiese frei wf Wiese bewachsen wb Nebengewässer Sohle ns Graben (Feldgraben usw.) gr Böschung Straße, Bahn allgem. frei bf Böschung Straße, Bahn bewachsen bb Hauptgewässer Gewässer Sohle befestigt, ausgebaut gsb Gewässer Sohle glatt gsg Gewässer Sohle rau gsr Gewässer Sohle steinig gss Ufer frei uf Ufer bewachsen ub Gewässerböschung / Berme frei gbf Gewässerböschung / Berme bewachsen gbb Gewässerdeich frei gdf Tabelle 2-2 Rauheitsbeiwerte der 2D-Berechnung _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Altenau.doc / gedruckt: Seite 6 von 10

7 2.4 Zulauf (obere Randbedingung) und Kontrollquerschnitte Nach Definition des Zulaufes im Modell wurden noch vier weitere Querschnitte zur Abflusskontrolle im Gewässerlauf festgelegt und mit Zulaufrichtung [in Grad] sowie dem instationären Abfluss [m 3 /s] an diesen Punkten versehen. Die Lage der Kontrollquerschnitte sind in Abbildung 2-2 und die Abflusswerte in Tabelle 2-3 wiedergegeben. 2.5 Auslauf (untere Randbedingung) Als Auslaufrandbedingung des Modells wurde in Abstimmung mit dem AG das Energieliniengefälle I e bzw. das Sohlgefälle als Approximation des Energieliniengefälles definiert und beträgt im vorliegendem Fall 0,57. Rückstaueffekte der Oker werden somit nicht betrachtet. 2.6 Abflusswerte Die Zuordnung des Gewässers in die hydraulische Landschaft Ost-Braunschweig und die Festlegung der Abflüsse der Teileinzugsgebiete erfolgte mit Hilfe des Regionalisierungsansatzes nach ELSHOLZ /7/. Die kumulierten Einzugsgebietsgrößen, Abflussspenden und Abflüsse sind Tabelle 2-3 zu entnehmen Abbildung 2-2 Einzugsgebiet der Altenau mit Teileinzugsgebieten und Zu- und Auslaufpunkten (Punkte 6 bzw. 1), sowie Kontrollquerschnitten (Punkte 2 bis 5) _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Alt enau.doc / gedruckt: Seite 7 von 10

8 Knotenpunkt Kumulierte Einzugsgebietsgrößen q Q [km²] [l/s km²] [m³/s] 1 Auslauf 145, ,511 24,164 2 Kontrollquerschnitt 145, ,511 24,164 3 Kontrollquerschnitt 124, ,740 21,653 4 Kontrollquerschnitt 103, ,842 18,979 5 Kontrollquerschnitt 72,68 201,972 14,679 6 Einlauf 48,02 226,748 10,888 Tabelle 2-3 Kumulierte Einzugsgebietsgrößen, Abflussspende und Abfluss der Knotenpunkte nach dem Regionalisierungsansatz nach ELSHOLZ Eine Darstellung der Abflussganglinien für den Zeitraum zeigt nachstehende Abbildung 2-3. Die Abflussdaten wurden freundlicherweise durch den NLWKN-Süd zur Verfügung gestellt (Mitteilung vom ). Abflussganglinien für den Zeitraum am Pegel Wendessen Q [m 3 /s] Datum Abbildung 2-3 Abflussganglinien für den Zeitraum am Pegel Wendessen _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Altenau.doc / gedruckt: Seite 8 von 10

9 3 Ergebnis und Interpretation Als Basis für die Kalibrierung des hydraulischen Modells und somit zur Verifizierung der errechneten Überschwemmungsgebietslinie dienten die gemessenen Abflüsse der Altenau am Pegel Wendessen (siehe auch Abbildung 2-3). Als Ergebnis der Überschwemmungsgrenzenberechnung an der Altenau lässt sich feststellen, dass sowohl landwirtschaftlich genutzte Flächen als auch besiedelte Bereich als Folge eines HQ 100 -Ereignisses betroffen wären. In der Stadt Schöppenstedt sind großflächige Überschwemmungen gewässerlinksseitig im Bereich der Innenstadt zu erwarten. Große Teile der Helmstedter Straße, der Jasperstraße und der Stobenstraße sowie deren angrenzenden Nebenstraßen sind als potentielle Überschwemmungsbereiche auszumachen. Stadtauswärts sind die Straßen An der Actien Zuckerfabrik und die Groß Vahlberger Straße im Hochwasserfall ebenso überflutet wie die Südstraße sowie Teile der Gleisanlagen der DB. Weitere großflächige Überschemmungen treten im Bereich südlich der Südstraße auf (Teile der B 82, Allumer Brücke, Hinter der Bahn ). Terrestrische Nachvermessungen wurden in der Stadt Schöppenstedt am im Bereich der Südstraße (südliche der DB-Anlagen) und im Kurvenbereich der Neue Straße vor dem Gelände des ALDI- Marktes sowie vor den sich östlich anschließenden Gewerbeflächen auf einer Länge von ca. 50 m ausgeführt. Dabei wurde beobachtet, dass große Teile der Gewerbeareale künstlich aufgehöht sind. Diese Beobachtung sowie die Ergebnisse der Nachvermessungen fanden Eingang in das Simulationsmodell und führten zu vorliegendem Resultat. Bis zur Kuckucksmühle, südlich der Ortschaft Bansleben, sind sehr geringe bis keine Ausuferungen festzustellen. Im Bereich der Kuckucksmühle sind hingegen großflächigere Ausuferungen zu erkennen, was auf Rückstaueffekte am Durchlass unter der Straße Zur Kuckucksmühle zurückzuführen ist. Verstärkend auf die Hochwassersituation in diesem Bereich wirkt sich nicht zuletzt auch der Zufluss des zum Zeitpunkt der Ortsbesichtigung viel Wasser führenden Sauerbachs in die Altenau aus. Der Sauerbach wurde am ebenfalls terrestrisch vermessen (Querprofile) und mit seinem Abflussverhalten in der Simulation berücksichtigt. Ferner tragen die beiden Bahndurchlässe westlich und östlich der Straße Zur Kuckucksmühle dazu bei, dass sich im genannten Bereich nördlich des Bahndammes zwei, wenn auch kleinflächige, Überschwemmungsgebiete bilden. Im weiteren Verlauf der Altenau bis südwestlich des Ortes Weferlingen sind ausschließlich landwirtschaftliche Flächen von den Ausuferungen der Altenau betroffen. Streckenweise bildet der Eisenbahndamm wieder eine künstliche Barriere, die eine größere Ausbreitung des Wasser verhindert, aber rückstauend wirkt. Auf der Hälfte des Fließweges von Weferlingen zur Zuckerfabrik Dettum wird der Bahndamm auf einer Strecke von ca m überströmt. Ca. dreiviertel des Gebietes der Zuckerfabrik Dettum und angrenzender Grundstücke würden im Hochwasserfall betroffen sein. Auch dieser Bereich des Bahndammes wurde im Rahmen der Nachvermessungen vermessen und die Geländehöhen verifiziert. Westlich der Zuckerfabrik Dettum bildet der Bahndamm erneut ein Strömungshindernis, dass ein Ausbreiten des Wassers weiter nach Süden verhindert _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Altenau.doc / gedruckt: Seite 9 von 10

10 Bis zur Ortschaft Wendessen sind fast ausschließlich landwirtschaftliche Fläche von Überflutungen betroffen. Die Leipziger Allee in Wendessen verhindert auf Grund ihrer Höhenlage ein Überströmen. Bahndamm und Leipziger Allee beschränken das Überschwemmungsgebiet in diesem Bereich auf die Flächen Gänsewiese und Meierbleek. Das sich auch nördlich der DB-Strecke eine Überschwemmungsfläche ausbildet, von der die Bäckergasse und angrenzende Grundstücke betroffen sind, ist dem Umstand geschuldet, dass es an den Durchlässen durch den Bahndamm zu Rückstauungen kommt, die die bereits bestehenden Ausuferungen nach Südwesten bis zur Leipziger Allee verstärken. Im Unterlauf des Durchlasses an der Leipziger Allee kommt es zu Ausuferungen in den Bereichen des Klein Denkter Weges, des Oeselblicks und partiell im Bereich der Straße Zur Sudwiese. Auf ihrem Weg zur Mündung in die Oker ufert die Altenau durchgängig, aber unterschiedlich stark aus, wobei ausnahmslos überwiegend landwirtschaftliche Fläche und Verkehrswege betroffen sind. Als letztes künstliches Hindernis stellt sich der Nord-Süd verlaufende Bahndamm südlich der Okertalsiedlung der Altenau entgegen. Am Durchlass durch den Damm und am Damm selbst kommt es im Hochwasserfall zu Rückstau- bzw. zu Barriereeffekten, die sich auf das rückwärtige Gebiet großflächig auswirken. Zu Erwarten sind Überschwemmungen bis zum Westrand der südlich gelegenen Ortschaft Neindorf. Im Unterlauf des Bahndamm-Durchlasses kommt es weiterhin zu Ausuferungen der Altenau, die sich mit dem Überschwemmungsgebiet der Oker überlagern _BS,_ÜSG_Nds_Süd Anhang_1_Altenau.doc / gedruckt: Seite 10 von 10