Rückblick auf Diskussionsforum 1,2 und 3

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1 Wasserwirtschaftsämter Donauwörth, Ingolstadt und Regensburg Rückblick auf Diskussionsforum 1,2 und 3 Hochwasserrisiko & Schutzstrategien Münchsmünster, 24. Sept Rückhaltesysteme im Vergleich Regensburg, 08. Okt Flutpolder in Theorie und Praxis Mertingen, 11. Nov. 2015

2 Wasserwirtschaftsämter Donauwörth, Ingolstadt und Regensburg Hochwasserrisiko 2

3 Historische Hochwasserereignisse Regensburg, 1893 Donauwörth, 1965 Quelle: Vortrag Gorbauch, Diskussionsforum Hochwasserdialog (Foto: Museen der Stadt Regensburg) Foto: Stadtarchiv Passau Foto: WWA Donauwörth Folie 3

4 Quelle: Vortrag Gorbauch, Diskussionsforum Hochwasserdialog Hochwasserereignisse in den letzten 20 Jahren Regensburg, 2002 Deggendorf, 2013 Folie 4

5 Quelle: Vortrag Gorbauch, Diskussionsforum Hochwasserdialog Zusammenhang Niederschlag Hochwasser Jedes Ereignis ist anders! Vergleich Hochwasser (Quelle: CEDIM-Bericht Junihochwasser 2013 Mitteleuropa), Niederschlagsdaten: Deutscher Wetterdienst) LfU / Referat 61 / Gorbauch /

6 Quelle: Vortrag Gorbauch, Diskussionsforum Hochwasserdialog Lokale Hochwassereignisse Lokale starke Gewitterregen Verursachen kein Hochwasser an der Donau Einfluss Flächenversiegelung bzw. Vorsättigung der Böden in der Regel vorhanden 6

7 Quelle: Vortrag Gorbauch, Diskussionsforum Hochwasserdialog Großräumige, lang anhaltende Regenereignisse Großräumige, lang anhaltende Regenereignisse (mehrere Tage) Verursachen Hochwasser auch an großen Flüssen (z.b. Donau) Flächenversiegelung spielt in der Regel keine Rolle, da auch nicht versiegelte Böden mit der Zeit wassergesättigt sind 7

8 Hochwasser 2013 Quelle: Vortrag Kron, Diskussionsforum Hochwasserdialog Vorbedingungen und Auslöser Niederschlagsanomalien im Mai Bodenfeuchte am Niederschlag

9 Hochwasser in Deutschland Juni 2013 Eine typische (reine) Flussüberschwemmung Quelle: Vortrag Kron, Diskussionsforum Hochwasserdialog

10 Quelle: Vortrag Kron, Diskussionsforum Hochwasserdialog W. Kron, Munich RE Folie 10

11 Einfluss der Flussregulierung (Verlust von Retentionsräumen) Quelle: Vortrag Gorbauch, Diskussionsforum Hochwasserdialog um 1800 Donauwörth rd. 100 Mio. m³ Retentionsraumverlust Donauwörth Neu-Ulm Neu-Ulm heute

12 Abfluss (m³/s) Einfluss der Flussregulierung (Verlust von Retentionsräumen) Quelle: Vortrag Gorbauch, Diskussionsforum Hochwasserdialog Pegel Donauwörth früherer Zustand Ist-Zustand deutliche Abflussbeschleunigung keine Scheitelerhöhung (sogar leichte Scheitelreduktion) Stunden 12 LfU / Referat 61 / Gorbauch /

13 Quelle: Vortrag Greiving, Diskussionsforum Hochwasserdialog Mit der Sicherheit steigt auch der Schaden 13

14 Fluss-Überschwemmungen in Bayern seit 1990 Quelle: Summenergänzung auf Vortrag Kron, Diskussionsforum Hochwasserdialog Jahr betroffene Region Gesamt- versicherter schaden Schaden (nur in Bayern) Schäden seit 1990 in Bayern: [mio ] [mio ] 2,302 Mrd. Euro 1999 Donau, Alpen und südliches Donaugebiet westliches Bayern Donau und nördliches Donaugebiet Donau, Alpen und südliches Donaugebiet Mittelfranken (Baiersdorf) Donau und südliches Donaugebiet

15 Quelle: eigene Zusammenfassung Vortrag Komischke, Diskussionsforum Hochwasserdialog Klimawandel Abfluss-Prognosen/Auswertungen: Keine Veränderungen / eher Abnahmen der Hochwasserabflüsse im Sommer Mehrheitlich Zunahmen der Hochwasserabflüsse im Herbst & Winter KEINE klare Aussage zu Extremhochwässern! 15 % Zuschlag Klimafaktor im Schutzwasserbau 15

16 Wasserwirtschaftsämter Donauwörth, Ingolstadt und Regensburg Schutzstrategien (1. Forum) und Rückhaltesysteme im Vergleich (2. Forum) Folie 16

17 Raumordnung als Aufgabe der Gemeinden Überschwemmungsgebiete: HQ-100 als harte regulative Trennlinie! Hochwasserdemenz hinter den Deichen Restrisiko = das RISIKO Wenn alles auf HQ-100 ausgebaut ist ist das Risiko ein extremes Hochwasser > HQ-100 Gemeinden in Bayern dürfen/müssen selbst entscheiden, wo gebaut wird. Entscheiden Sie weise! Quelle: eigene Zusammenfassung Vortrag Greiving, Diskussionsforum Hochwasserdialog

18 Quelle: Vortrag Rimböck, Diskussionsforum Hochwasserdialog Deiche und Mauern: 1320 km in Bayern Folie 18

19 Hochwasserrückhaltebecken Quelle: Vortrag Rimböck, Diskussionsforum Hochwasserdialog Folie 19

20 Quelle: Vortrag Rieger, Diskussionsforum Hochwasserdialog Arten dezentraler Hochwasserschutzmaßnahmen Landwirtschaft Forstwirtschaft Renaturierung Kleinrückhalte Konservierende Bodenbearbeitung Rückbau von Dränmaßnahmen Renat. v. Mooren Aufforstung Ökologischer Waldumbau Geländemulden Fließwegverlängerung Auwaldaufforstung Feldabflussspeicher Ungesteuerte Becken Landnutzungsänderungen Faculty of Civil, Geo and Environmental Engineering Institute for Water and Environment Chair of Hydrology and River Basin Management (flächenhaft) Maßnahmen am Gewässer (linienförmig und punktuell)

21 Kleine Rückhalte Quelle: Vortrag Röttcher, Diskussionsforum Hochwasserdialog

22 Quelle: Vortrag Rieger, Diskussionsforum Hochwasserdialog Regionale und überregionale Wirkung 2013!! Beispiel Mangfall (Pegel Valley, 387 km²) Faculty of Civil, Geo and Environmental Engineering Institute for Water and Environment Chair of Hydrology and River Basin Management Teschemacher (2015)

23 Welle HQ 100 bei 150 km² Einzugsgebiet: Erpe/Nordhessen Quelle: Vortrag Röttcher, Diskussionsforum Hochwasserdialog Ist-Zustand Retentionsräume (Drossel 1) Retentionsräume (Drossel 2) HRB Ehringen (1 Mio. m³) 80 Renaturierung Abfluss [m³/s] :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 Zeit nach Niederschlagsbeginn

24 Welle HQ km² Einzugsgebiet: Erpe/Nordhessen Quelle: Vortrag Röttcher, Diskussionsforum Hochwasserdialog HRB Ehringen (1 Mio. m³) Ist-Zustand Retentionsräume Renaturierung 80 Abfluss [m³/s] :00 03:00 06:00 09:00 12:00 15:00 18:00 21:00 00:00 03:00 06:00 09:00 12:00 Zeit nach Niederschlagsbeginn

25 Quelle: Vortrag Rimböck, Diskussionsforum Hochwasserdialog Natürlicher Rückhalt: > 1500 ( ) Folie 25

26 Vergleichsberechnung: HW-Welle ca. 4,5 Tage über 3000 m³/s Quelle: Homagk, LfU Karlsruhe, 2005 Quelle: Vortrag Meuser, Diskussionsforum Hochwasserdialog Realistische Rheinwelle 70 m³/s entsprechen ca.3 bis 4 cm am Pegel Maxau

27 Deichrückverlegung bei Lenzen: Elbe-km Quelle: Vortrag Bernhart, Diskussionsforum Hochwasserdialog BAW Heft 97, Titel BAW Heft 97, S

28 Quelle: Vortrag Theobald, Diskussionsforum Hochwasserdialog Staufstufenbewirtschaftung Steuerung wasserwirtschaftlicher Systeme Talsperren Staustufenketten Bewässerungskanäle

29 Wasserhaushaltsregelung Quelle: Vortrag Theobald, Diskussionsforum Hochwasserdialog Übergeordnete Steuerung Lokale Regler (z. B. OW/Q-Regelung) mit übergeordneter Steuerung (Koordinator, Prädiktive Regelung) Zufluss Zentrale Steuerung DQ, DH zweistufige Hierarchie (Redundanz) lokaler Regler DQ, DH DQ, DH lokaler Regler z. B. Berücksichtigung von Energieoptimierung, Pumpspeicherbewirtschaftung lokaler Regler z. B. Vorhersage des Abflusses und Abgleich mit Messwerten Universität Kassel, Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft, Univ. Prof. Dr.-Ing. Stephan Theobald 29

30 Quelle: Vortrag Theobald, Diskussionsforum Hochwasserdialog Zusammenfassung Optimierungspotential Optimierungspotential abhängig von Flusssystem und Restriktionen Stauhaltungen ohne Potential Stauhaltungen mit geringem Potential Abflussreduzierung von wenigen Prozenten, geringe Zeitverschiebung Potential bei geringeren Abflüssen, z.b. HQ 30, höher als bei höheren Abflüssen Form der Hochwasserwelle entscheidend - spitzer Wellenscheitel: Kappung eher möglich - breiter Wellenscheitel: Kappung kaum möglich Verfügbarkeit der Anlage berücksichtigen, (n-1)-fall Stauraummanagement an Flüssen ohne Schifffahrt effektiver nutzbar Flusssystem (Nebenflüsse) betrachten Fazit: Staustufenmanagement nicht als Alternative, sondern additiv zu Überflutungsflächen sehen

31 Quelle: Verbund aus eigener ergänzende Recherche Das Problem: Extrem-Hochwässer: Oberwasser fast gleich Unterwasser Quelle: Verbund,

32 Rückhalt - Polder Rückhalt im Hauptschluss Quelle: Vortrag Aufleger, Diskussionsforum Hochwasserdialog HWRHB im Hauptschluss HWRHB im Nebenschluss (Flutpolder) Q zu speichern Q zu (t) RQ Becken leer Q ab (t) t 32

33 natürliche Retention Quelle: Vortrag Aufleger, Diskussionsforum Hochwasserdialog

34 Q Quelle: Vortrag Aufleger, Diskussionsforum Hochwasserdialog t

35 Flutpolder Quelle: Vortrag Aufleger, Diskussionsforum Hochwasserdialog

36 Q Quelle: Vortrag Aufleger, Diskussionsforum Hochwasserdialog t

37 Q Quelle: Vortrag Aufleger, Diskussionsforum Hochwasserdialog t

38 Q Quelle: Vortrag Aufleger, Diskussionsforum Hochwasserdialog t

39 Wasserwirtschaftsämter Donauwörth, Ingolstadt und Regensburg Flutpolder in Theorie und Praxis (3. Forum) Folie 39

40 Gesamtkonzept für den Oberrhein Quelle: Vortrag Meuser, Diskussionsforum Hochwasserdialog Maßnahmen zwischen Basel und Worms Polder MECHTERSHEIM Polder WÖRTH/JOCKGRIM rund 270 Mio. m 3 Rückhalteraum in F, BW, RP 13 Maßnahmen mit rund 170 Mio. m 3 sind fertig gestellt weitere Maßnahmen in Bau oder in Planfeststellung Inbetriebnahme Ende November 2015

41 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog

42 42 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog

43 43 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog

44 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog Ein Blick in die Steuerzentrale 44

45 45 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog

46 46 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog

47 47 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog

48 48 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog

49 Quelle: Vortrag Pfarr, Diskussionsforum Hochwasserdialog Aufräumen nach der Flutung 49

50 Funktion und Wirkungsweise gesteuerter Flutpolder am Beispiel Oberrhein Fragen: 2. Auf welche Distanzen kann ein solcher Effekt wirken? Quelle: Vortrag Meuser, Diskussionsforum Hochwasserdialog Mitnahmeeffekt beim Hochwasser Juni 2013 Neckar Main Mosel: Kein Hochwasser Abminderung in cm Wiederkehrintervall in Jahren Maxau Speyer Worms Mainz Kaub Andernach 9 ~MHQ Köln 11 <MHQ

51 Quelle: Vortrag Schmid, Diskussionsforum Hochwasserdialog Wann sollen Flutpolder an der Donau eingesetzt werden? Flutpolder Einsatzfall 1: Überlastfall im Donauabschnitt, in dem sich der Flutpolder befindet 51

52 Quelle: Vortrag Schmid, Diskussionsforum Hochwasserdialog Wann sollen Flutpolder an der Donau eingesetzt werden? Flutpolder Einsatzfall 2: Überlastfall im unterhalb liegenden Donauabschnitt (Bsp. HW99 mit vorlaufender großer Lechwelle) Flutpoldereinsatz abhängig von Möglichkeit, auch bei kleineren Abflüssen den Polder zu fluten 52

53 Quelle: Vortrag Schmid, Diskussionsforum Hochwasserdialog Wie oft werden die Flutpolder voraussichtlich eingesetzt? Wie oft tritt ein Überlastfall im selben und/oder im unterhalb gelegenen Donauabschnitt auf? Wie wahrscheinlich ist ein gleichzeitiges Auftreten des Überlastfalles in beiden Donauabschnitten? Bei Überlastfall ab HQ 100 Flutpolder zw. Iller und Lech Flutpolder zw. Lech und Naab/Regen Flutpolder zw. Regen und Isar i. M. einmal in 75 Jahren i. M. einmal in Jahren i. M. einmal in Jahren Bei Überlastfall ab HQ 30 (bis HQ 100 -Schutz für den Bereich Straubing-Vilshofen fertiggestellt ist) Flutpolder zw. Regen und Isar i. M. einmal in Jahren 53

54 Quelle: Vortrag Schmid, Diskussionsforum Hochwasserdialog Wie gut ist eine Steuerung auf Basis von Abflussvorhersagen? TU München: Simulation der Steuerung auf Abflussvorhersagen für 3 Hochwasserereignisse (2005, 2011 und 2013) und 3 Pegel (Donauwörth, Ingolstadt, Schwabelweis) 54

55 Verhältnis erreichbarer zu optimaler Scheitelreduktion Quelle: Vortrag Schmid, Diskussionsforum Hochwasserdialog Wie gut ist eine Steuerung auf Basis von Abflussvorhersagen? TU München: Simulation der Steuerung auf Abflussvorhersagen Auch auf Basis von Hochwasservorhersagen sind gute Ergebnisse möglich Donauwörth Ingolstadt Schwabelweis Schlechte Ergebnisse durch Überschätzung der Hochwasserwelle zu Beginn 55

56 Quelle: Vortrag Schmid, Diskussionsforum Hochwasserdialog Wirkung der Flutpolder an der Donau TU München: Kombinationsbetrachtungen Einsatz Flutpolder Eltheim, Wörthhof und Öberauer Schleife max. 9,5 % Spitzenkappung am Pegel Straubing möglich Einsatz Flutpolder Bertoldsheim und Riedensheim max. 9,3 % Spitzenkappung am Pegel Ingolstadt möglich Einsatz Flutpolder Höchstädt und Schwenningen max. 13,0 % Spitzenkappung am Pegel Donauwörth möglich zusätzlicher Einsatz Flutpolder Großmehring und Katzau max. 12,0 % Spitzenkappung am Pegel Kelheim möglich 56

57 Quelle: Vortrag Kinzelbach, Diskussionsforum Hochwasserdialog Einfluss von Hochwasser auf Grundwasserstände Hochwasserstand im Fluss breitet sich im Grundwasser auf Landseite des Deichs fort Rückverlegung des Deichs in Richtung Siedlung führt zu verstärkter Grundwasserspiegelerhöhung im Siedlungsbereich Ein Grund für Opposition gegen Flutpolder

58 Quelle: Vortrag Kinzelbach, Diskussionsforum Hochwasserdialog Druckausbreitung bei gespannten Verhältnissen unter Auelehm: schnell, grosse Reichweite bei freiem Wasserspiegel: Druckabfall durch Austritt von Qualmwasser mit zusätzlicher Dränage: Hinterland von Polder entkoppelt

59 Quelle: Vortrag Kinzelbach, Diskussionsforum Hochwasserdialog Rolle von Grundwassermodellen FD und FV (z. B. MODFLOW) Planungswerkzeug Berechnet Grundwasserhöhen Abflüsse/ Sickerwasserandrang Grundwasserbilanzen Einzugsgebiete von Brunnen `Buchhalter für Grundwasser-bilanzen Numerische Lösung auf diskretisiertem Raumgitter FE (z. B. FEFLOW)

60 Quelle: Vortrag Kinzelbach, Diskussionsforum Hochwasserdialog Rolle von Grundwassermodellen Kalibrierung notwendig um nachzuweisen, dass Modell die Vergangenheit korrekt reproduziert Grundwasserspiegel (münn) Rot: Modell Schwarz: Messungen Nachbildung von Grundwassergang-linien und Abflussganglinien von Dränagegewässern Dränagegewässerabfluss (m 3 /s) Rot: Modell Blau: Messungen Erst dann: Einsatz in der Prognose

61 Quelle: Vortrag Kinzelbach, Diskussionsforum Hochwasserdialog Bemessung von Objektschutzmaßnahmen Vertikalbrunnen oder Schmalwand

62 Quelle: Vortrag Kinzelbach, Diskussionsforum Hochwasserdialog Objektschutzmassnahme Burgerhof/Jägerhof (Schmalwandlösung) Differenzenplan bei Einbau einer 500 m langen Schmalwand

63 Quelle: Vortrag Kinzelbach, Diskussionsforum Hochwasserdialog Objektschutzmassnahm e Burgerhof/Jägerhof (Schmalwandlösung) Differenzenplan bei Einbau einer 1250 m langen Schmalwand

64 Quelle: Vortrag Damm, Diskussionsforum Hochwasserdialog Ökologische Wirkungen gesteuerter Flutungen Pflanzen/Vegetation Grünland Ackerland Röhricht etc Dr. Christian Damm Auswirkungen

65 Quelle: Vortrag Damm, Diskussionsforum Hochwasserdialog Ökologische Wirkungen gesteuerter Flutungen Tiere: Rehe, Wildschweine, Rotwild + können (z.t.) fliehen (Vorsicht: Zäune, Menschen, Erfahrung) Niederwild kann zum Teil fliehen + Mäuse, Maulwürfe werden ausgelöscht, meist schnelle Wiederbesiedlung + Vögel können flie(g)hen, aber: erhebliche Brutverluste Nachgelege

66 Bodenverdichtung durch Überstauung? Wasser 1t/m³ Dr. Christian Damm Auswirkungen gesteuerter Flutpolder

67 Risiko und Schutz Extreme Hochwässer hat es immer gegeben, und wird es immer geben. Kein alleiniges Resultat der menschlichen Verbauung Mit Sicherheit steigt der Schaden: Raumordnung Klimawandel: Auswirkung auf extreme HW unklar Umfassende Schutzstrategie erforderlich: Raumplanung: Entscheiden Sie weise? naturnahe/aufweitungen/auen Linearer Schutz: Deiche, Wände Technischer Rückhalt: im Fluss, am Fluss, gesteuert/ungesteuert 67

68 Rückhaltesysteme und ihre Stärken Maßnahme Dezentrale Maßnahmen in der Fläche und Rückhaltebecken Deichrückverlegung und Wiederherstellung der Auen Staustufenmanagement Gesteuerter Rückhalt/Flutpolder/ große Talsperren Zentrale Wirkung Wasserrückhalt bei lokalen und regionalen Starkregenereignissen Bremsen von HW-Wellen (gegen Überlagerungen) und lokale Wasserspiegelabsenkung Kappung spitzer HW-Wellen bei kleineren und mittleren Ereignissen Kappung von HW-Wellen auch bei Extremereignissen 68

69 Flutpolder Jahrzehntelange Erfahrung am Oberrhein Aber vor allem Wälder betroffen + ökolog. Polderkette an der Donau in Bayern vergleichsweise erst am Beginn Steuerung mit errechneten Erfolgsquoten jenseits der 70 % (von 100 % erreichbarem Rückhalte-Volumen) Grundwasser: Anstieg bei Flutung Technische Gegenmaßnahmen wie Entwässerungsgräben, Teiche, Brunnen, Pumpen, Wände nötig Grundwasser-Modelle für die Planung unerlässlich! Ökologie: tw. negative Auswirkungen auf Arten Aber keine Bodenverdichtung durch Flutungen 69