Hydrotechnische Berechnungen

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1 Anlage 6 Wasserwirtschaftsamt Kronach Gew. II, Röden Hochwasserrückhaltebecken Röden/Neustadt bei Coburg Planfeststellungsunterlagen vom (Tektur vom Oktober 2012) Hydrotechnische Berechnungen ARNOLD CONSULT AG Bahnhofstraße 141, Kissing, Telefon 08233/ P:\2006\ \SV\BE\Planfeststellung \HWRB.Röden\Hydrotechnik Röden, _Tektur docx

2 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen 2 Inhaltsverzeichnis 1. Planungsgrundlagen Rückhaltebecken Stauraumlinie HRB Röden Nachweis der Lastfälle Nachweis des Freibordes Quellen Tabellen Tabelle 1 Gewässerkundliche Planungsdaten... 3 Tabelle 2 Bemessungslastfälle... 6 Tabelle 3 Eingabeparameter Freibordberechnung... 7 Abbildungen Abbildung 1 Zuflussganglinien HQ 1 bishq 100 an der Sperrenstelle Röden. 4 Abbildung 2 Speicherinhaltslinie Becken Röden... 5 Anhänge Anhang 1 Einzugsgebietsplan Röden Anhang 2 Ergebnisse N/A Modellierung Röden LfU tabellarisch Anhang 3 Nachweise Grund- und Betriebsauslass BHQ1 bis 3

3 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen 3 1. Planungsgrundlagen Bezogen auf die Stadtmitte von Neustadt b. Coburg beträgt das Gesamteinzugsgebiet der Röden mit dem Zwischeneinzugsgebiet Rottenbach und Meilschnitz 42,5 km². Das Einzugsgebiet bis zur Sperrenstelle Röden umfasst 24,8 km² (s. Anhang 1 Einzugsgebietsplan Röden). Da im zu untersuchenden Gebiet keine Abflussmessungen vorhanden sind, wurden vom Landesamt für Umwelt im Rahmen einer Niederschlags- /Abflussmodellierung Abflussganglinien für verschiedene Jährlichkeiten an verschiedenen Stellen unter Berücksichtigung eines Klimafaktors erzeugt (Ergebnisse N/A Modellierung Röden LfU tabellarisch). Tabelle 1 fasst die gewässerkundlichen Kennzahlen für den IST-Zustand zusammen: Tabelle 1 Gewässerkundliche Planungsdaten Parameter HQ 1 HQ 2 HQ 5 HQ 10 HQ 20 HQ 50 HQ 100 HQ 500 HQ 5000 Gesamteinzugsgebiet bis Stadtmitte 42,5 km² 6,5 8,5 11,2 13,4 15,8 19,5 23,4 Einzugsgebiet Röden 24,80 km² Zwischeneinzugsgebiet HRB Röden bis Stadtmitte 14,80 km² 5,1 6,7 9,0 10,5 12,8 15,9 18,2 32,2 47,45 2,5 3,3 4,4 5,4 6,3 7,9 9,0 In Abbildung 2 sind die Zuflussganglinien HQ 1 bis HQ 100 bezogen auf die Sperrenstelle graphisch abgebildet.

4 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen 4 Abbildung 1 Zuflussganglinien HQ 1 bishq 100 an der Sperrenstelle Röden

5 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen 5 2. Rückhaltebecken 2.1 Stauraumlinie HRB Röden Abbildung 2 zeigt die Stauraumlinie des Rückhaltebeckens Röden. Die Stauraumlinie basiert auf Grundlage eines digitalen Geländemodells mit einem 20-m-Raster Dieses Modell wurde durch terrestrische Vermessungen ergänzt. Bei einem Wasserstand von 354,25 m+nn (geplantes Stauziel) wird ein Retentionsvolumen von rd m³ aktiviert. Abbildung 2 Speicherinhaltslinie Becken Röden

6 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen Nachweis der Lastfälle Entsprechend DIN 19700, Teil 12, wurde die Hochwasserentlastungsanlage für folgende drei Lastfälle nachgewiesen: a) BHQ1: Bemessung der Hochwasserentlastung b) BHQ2: Nachweis der Anlagensicherheit c) BHQ3: Hochwasserbemessungsfall Bei dem geplanten Hochwasserrückhaltebecken handelt es sich um ein mittleres Becken (Stauhöhe 15m, Stauvolumen m 3 ). Damit sind folgende Wiederholungszeitspannen den jeweiligen Lastfällen zuzuordnen: Tabelle 2 Bemessungslastfälle BHQ1 BHQ2 BHQ3 Wiederholungszeitspanne T n (a) Scheitelzufluss (m 3 /s) 32,2 47,5 18,2 max. Wasserstand im Becken (mnn) 354,25 354,25 354,25 max. Beckenvolumen (m 3 /s) max. Abflüsse. Drossel (m 3 /s) 2,6 Notüberlauf(m 3 /s) 32,2 47,5 Die Nachweise der erforderlichen Durchflussöffnungen des Grund-/und Betriebsauslasses für die Lastfälle BHQ1 bis 3 sind in Anhang 3 aufgeführt. Auf den Nachweis eines Tosbeckens unterhalb des Betriebsauslasses kann aufgrund der technischen Ausgestaltung des Auslassbauwerkes verzichtet werden. Bei der Entlastung über das sog. Ökogerinne ist aufgrund der zwingend erforderlichen naturnahen Ausgestaltung mit Auskolkungen bis auf Betonplatte zu rechnen. Dies kann zugelassen werden, der ausgekolkte Bachquerschnitt ist im Rahmen von Unterhaltungsmaßnahmen wiederherzustellen, ein rechnerischer Nachweis entfällt deshalb.

7 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen Nachweis des Freibordes Für die Berechnung des Freibordes ist die maßgebende Randbedingung das Stauziel, da das höchste Stauziel aufgrund der Steuerung das Stauziel ist. Freibord und Dammkrone ergeben sich wie folgt: Stauziel: 354,25 mnn Nach DIN sind die Bestandteile des Freibords: Aufstau infolge Windstau h Wi Aufstau infolge Wellauflauf h Au ggf. Aufstau infolge Eisstau h Ei Der Nachweis des Aufstaus infolge Windstau h Wi und Wellauflauf h Au erfolgt entsprechend den Empfehlungen zur Bemessung des Freibordes im Erddammbau nach Poweleit /3/. Da kein gesondertes Windgutachten zur Verfügung stand, wird - entsprechend den Empfehlungen der der Berechnung des Freibordmaß f ein Windereignisses mit einer Windgeschwindigkeit von v W = 25 m/s zugrunde gelegt. Tabelle 3 fasst die Eingangsparameter für die Freibordberechnung tabellarisch zusammen. Tabelle 3 Eingabeparameter Freibordberechnung Parameter Anmerkung V WIND = 25 m/s Bemessungswindgeschwindigkeit L BECKEN = 0,75 km effektive Beckenlänge t BECKEN = 8,5 m Beckentiefe α = 15 Winkel zwischen effektiver Beckenlänge und maßgeblicher Windrichtung (0 entspricht dem worst-case Fall β = 18,4 Böschungswinkel wasserseitig c 1 = empirische Koeffizient c 2 = 2,1 empirische Koeffizient h WSP = 354,25 m+nn maßgeblicher Wasserstand (ZH1)

8 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen 8 Zuschlaghöhe aus Windstau h Wi (Zuidersee-Formel) h Wi 2 w v c 1 L t BECKEN 0,0008m BECKEN cos α Gleichung 1 Wellenhöhe h S (Gleichung nach Molitor) Für Becken mit einer effektiven Beckenlänge von kleiner als 30 km gilt: h s 0, 75 0, 032 L v 0, 27 4 L 0, 64m BECKEN W BECKEN Gleichung 2 Zuschlagshöhe des Wellenauflaufes h Au h Au c 2 h 0, 45m S tan Gleichung 3 Resultierendes Freibordmaß Bei der Freibordbemessung ist der Freibord infolge Wind (Wellenauflauf und Windstau) und der Eisstau getrennt zu betrachten, da beide Anteile nicht gleichzeitig auftreten können. Bei Trockenbecken kann der Eisstau in der Regel entfallen Der zu berechnende Freibord f am Hauptdamm des Beckens Röden setzt sich daher nur aus dem Wellenauflauf und Windstau zusammen und beträgt rechnerisch maximal: f = 0,64 m Gewählt wurde f = f wi + f AU +f si = 1,25 m (zusätzlicher Sicherheitszuschlag für Oberbau Kronenweg). Die Kronenhöhe des Hauptdammes beträgt demnach 355,5 mnn

9 Gewässer II,Röden HRB Röden, Hydrotechnische Berechnungen 9 3. Quellen. /1/ Patt, H (Hrsg.).: Hochwasserhandbuch, Springerverlag /2/ Schneider, K.-J.: Bautabellen für Ingenieure, Werner Verlag /3/ Poweleit, A.: Bemessung des Freibords im Erddammbau, Wasserwirtschaft 75, S , Aufgestellt: Kissing, ARNOLD CONSULT AG