Allgemeine Hinweise zur Verwendung der Gefahrenkarten

Transkript

1 Gefahrenkarten Gefahr durch Überschwemmung Allgemeine Hinweise zur Verwendung der Gefahrenkarten Bearbeitung durch das Sächsische Landesamt für Umwelt und Geologie unter maßgeblicher Beteiligung der Landestalsperrenverwaltung und der Umweltfachbereiche der Regierungspräsidien Chemnitz, Dresden und Leipzig (Stand ) (Diese Hinweise beziehen sich auf Gefahrenkarten, die nach dem Erlass des SMUL Erstellung von Gefahrenkarten im Rahmen der Erarbeitung von Hochwasserschutzkonzepten (HWSK) vom angefertigt werden.) Vorwort Nach dem Hochwasser im August 2002 sind im Freistaat Sachsen die Anstrengungen zur Verbesserung des Hochwasserschutzes erheblich verstärkt worden. Eine der Maßnahmen ist das Erstellen von Gefahrenkarten. Diese für Sachsen neue Form der Einbeziehung aller am Hochwasserschutz Beteiligten gründet sich vornehmlich auf Erfahrungen in anderen Bundesländern und der Schweiz. Auch mit finanzieller Unterstützung der Schweiz nach dem August 2002 ist es möglich gewesen, die Gefahrenkarten als Instrument der Hochwasservorsorge angepasst an die Gegebenheiten in Sachsen zu entwickeln. Es steht nun die Aufgabe, die Gefahrenkarten in den Gemeinden, Städten und Landkreisen bestmöglich zu nutzen. Die vorliegenden Hinweise sollen, neben dem zu jeder Gefahrenkarte gehörenden Erläuterungsbericht, eine Hilfestellung sein für diejenigen, die mit dem fachlichen Erstellen der Karten nicht beschäftigt sind, das Endprodukt aber in Zukunft als Grundlage örtlicher und regionaler Planungen und der Einsatzdokumente der Wasserwehren verwenden werden. Für eine weitergehende Beschäftigung mit den fachlichen Grundlagen steht die im Quellenverzeichnis genannte Literatur zur Verfügung. Die Umweltfachbereiche der Regierungspräsidien Chemnitz, Dresden und Leipzig sowie das Sächsische Landesamt für Umwelt und Geologie sind ständige Ansprechpartner für alle Fragen im Zusammenhang mit den Gefahrenkarten für Sachsen. Seite 1 von 12

2 Inhalt 1 Einführung 2 Rechtliche und formelle Grundlagen 3 Inhalt der Gefahrenkarten 4 Fachliche Grundlagen und Interpretation der Gefahrenkarten 4.1 Abfluss, Wiederkehrintervall, Vorwarnung 4.2 Extremereignis 4.3 Wasserspiegellagen 4.4 Erosion, Geschiebe und Treibgut 4.5 Intensitäten 5 Fortschreibung und Ergänzung der Gefahrenkarten 6 Quellenverzeichnis Seite 2 von 12

3 1 Einführung Die Hochwasserereignisse der Vergangenheit, allen voran das Hochwasser im August 2002 haben gezeigt, wie wichtig die Vorsorge gegenüber Naturereignissen ist, um Gefahren und Schäden begrenzen zu können. Diese Vorsorge umfasst vielfältige Maßnahmen, die in vier Säulen, auf denen die Aktivitäten im Freistaat Sachsen ruhen, wieder zu finden sind: - Schaffung rechtlicher Grundlagen - Beseitigen der Schäden - Hochwasserschutz - Informieren und Warnen Voraussetzung für vorsorgendes Handeln ist die Kenntnis der Gefährdung und auch die Anerkennung der Tatsache, dass ein Schutz vor den Auswirkungen und Folgen eines Hochwassers allein durch wasserbauliche Maßnahmen nicht sinnvoll beziehungsweise ein absoluter Schutz nicht möglich ist. Deshalb sind auch - die Organisation der Hochwasserwarnung und Katastrophenabwehr, - die Einsatzplanung für den Ereignisfall, - die hochwasserverträgliche Nutzung und die hochwassersichere Bauweise im Ausnahmefall einer Bebauung im Überschwemmungsgebiet - oder die Anpassung der Flächennutzung an die Gefährdung - sowie die Erhaltung und Rückgewinnung von Retentionsraum wichtige Bestandteile des Hochwasserschutzes. Eine Grundlage zur Verwirklichung des Hochwasserschutzes sind Gefahrenkarten. Mit Ihnen wird gezeigt, welche Flächen von welchen Gefahren mit welchem Ausmaß und welcher Wahrscheinlichkeit bedroht sind, das heißt, mit ingenieurwissenschaftlichen Methoden wird die Standorteigenschaft Hochwassergefährdung ausgewiesen. Seite 3 von 12

4 2 Rechtliche und formelle Grundlagen Die Gefahrenkarten sind laut Sächsischem Wassergesetz (SächsWG), 99 b, Bestandteil der für die Gewässer I. Ordnung anzufertigenden Hochwasserschutzkonzepte. In einem Erlass des Sächsischen Staatsministeriums für Umwelt und Landwirtschaft vom sind die Anforderungen an Inhalt und Darstellungsform der Gefahrenkarten beschrieben. Während der Bearbeitung der Gefahrenkarten wurde der durch die oben genannten Regelungen vorgegebene Rahmen weiter ausgestaltet. Unterhaltungslastträger für die Gewässer I. Ordnung und damit Auftraggeber für die Hochwasserschutzkonzepte einschließlich Gefahrenkarten ist der Freistaat Sachsen. Die fachliche Leitung wird durch die Landestalsperrenverwaltung, das Landesamt für Umwelt und Geologie sowie die Umweltfachbereiche (UFB) der Regierungspräsidien wahrgenommen. Die Umweltfachbereiche wurden im Rahmen einer Verwaltungsreform ab Beginn des Jahres 2005 aus den Staatlichen Umweltfachämtern (StUFA) gebildet. Da die Gefahrenkarten in den Jahren 2004 und 2005 bearbeitet wurden, enthalten Kartendarstellungen und Texte die alte (StUFA) oder die neue (UFB) Amtsbezeichnung. Die Bearbeitung erfolgte grundsätzlich durch die Ingenieurbüros, welche das Hochwasserschutzkonzept für das jeweilige Flussgebiet erstellt haben. Die Landestalsperrenverwaltung und das Landesamt für Umwelt und Geologie haben Hinweise zur Gewährleistung einer weitestgehend einheitlichen beziehungsweise vergleichbaren fachlichen Methodik herausgegeben. Die Unterschiede in der Topografie der einzelnen Flussgebiete werden durch angepasste Bearbeitungsmethoden und Darstellungsformen berücksichtigt. Die in den Gefahrenkarten dargestellten überschwemmten Flächen sind nicht gleichzusetzen mit nach SächsWG, 100, festgesetzten Überschwemmungsgebieten. Diese festgesetzten Überschwemmungsgebiete sind nicht zwingend an eine bestimmte Eintrittswahrscheinlichkeit gebunden, wenngleich das hundertjährliche Hochwasserereignis (Mindestforderung) oft zugrunde gelegt wird. Zudem treten auch bei gleicher Eintrittswahrscheinlichkeit zwischen den Überschwemmungskarten der Seite 4 von 12

5 Hochwasserschutzkonzepte, den Gefahrenkarten und den nach SächsWG festgesetzten Überschwemmungsgebieten Differenzen auf, die auf unterschiedliche Berücksichtigung der Gefahrenprozesse Geschiebe- und Treibguttransport sowie zwischenzeitliche Veränderungen am Gewässerbett und im Überschwemmungsgebiet zurückzuführen sind. Die im SächsWG, 100, Absatz 2, genannten Einschränkungen und Verbote für festgesetzte Überschwemmungsgebiete beziehen sich auf deren gesamte Fläche, differenzierte verbindliche Regelungen mit Bezug auf die in den Gefahrenkarten dargestellten unterschiedlichen Hochwasserereignisse und Intensitäten existieren nicht. Insofern unterstützen die Gefahrenkarten die Planung von Maßnahmen innerhalb und außerhalb der festgesetzten Überschwemmungsgebiete. Eine flurstücksgenaue Darstellung von Überschwemmungsgebieten und Intensitäten wird mit den Gefahrenkarten nicht erreicht. 3 Inhalt der Gefahrenkarten Die Gefahrenkarten werden in Form von Intensitätskarten für Ortslagen erstellt, die von Hochwassergefahren bedroht sind. In den Karten wird die Gefahrenart Überschwemmung dargestellt. Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit beziehungsweise der spezifische Durchfluss (siehe dazu auch Kapitel 4, Intensitäten) kennzeichnen als charakteristische Größen die Überschwemmungsgefahr. Eine Gefahrenkarte besteht aus mehreren Blättern, die die Überschwemmungsgefahr desselben Gebiets bei unterschiedlichen Hochwasserereignissen zeigen. Dabei werden nur Hochwasserereignisse dargestellt, bei denen eine Gefährdung von Flächen mit höherwertiger Nutzung (Siedlung, Gewerbe, Infrastruktur) besteht. Im Erläuterungsbericht werden wesentliche Datengrundlagen und die konkrete örtliche Situation beschrieben. Seite 5 von 12

6 4 Fachliche Grundlagen und Interpretation der Gefahrenkarten 4.1 Abfluss, Wiederkehrintervall, Vorwarnung Primäre Ursache der Hochwassergefahr sind Niederschlag und Schneeschmelze. Diese Naturphänomene sowie die dabei in den Fließgewässern auftretenden Abflüsse werden langjährig beobachtet. In Auswertung dieser Beobachtungsdaten wird die Eintrittswahrscheinlichkeit (bzw. das Wiederkehrintervall) der Spitzenabflüsse bei Hochwasserereignissen abgeschätzt. Die Gefahrenkarten werden für Ereignisse mit Wiederkehrintervallen von 20, 50, 100 und 200 Jahren erarbeitet. Diese stehen für - ein häufiges Ereignis (20 Jahre), - mittlere Ereignisse, welche teilweise (50 Jahre) bzw. oft (100 Jahre) als Schutzziel für Siedlungen gewählt werden und - ein seltenes Ereignis (200 Jahre). Die Zuordnung von Abflüssen zu Wiederkehrintervallen kann sich mit der laufenden Verlängerung des Beobachtungszeitraumes ändern. Die Wasserstände und Durchflüsse an den Pegeln, die als Tabelle auf den Kartenblättern vermerkt sind, ermöglichen eine grobe Zuordnung von Hochwasserstandsmeldungen der Bezugspegel zu Wiederkehrintervallen und damit zu den jeweiligen Gefahrenkarten. Bei einem Hochwasser wird die den Karten jeweils zugrunde liegende Abflusssituation aber nur näherungsweise eintreten. Die stark variierende räumliche Verteilung der Niederschläge im Einzugsgebiet führt bei jedem Hochwasser zu unterschiedlichen Abflussverteilungen im Längsschnitt eines Flusslaufes. Die einzelnen Blätter der Gefahrenkarte sind nicht den Alarmstufen zugeordnet. Die Alarmstufe 4 kann (je nach Gewässerabschnitt) deutlich geringeren Durchflüssen als dem 20-jährlichen Hochwasserereignis entsprechen. Im Erläuterungsbericht wird auf die Alarmstufen eingegangen. Für alle Hochwassermeldepegel des Freistaates Sachsen können die gültigen Alarmstufen aus der Karte der aktuellen Wasserstände durch Auswahl des Pegels im Internet abgerufen werden. ( Seite 6 von 12

7 Bei sehr großen Hochwasserereignissen ist teilweise die Messung des Wasserstandes an den Pegeln nicht mehr möglich. Die Aussage über den Abfluss im dargestellten Bearbeitungsabschnitt ist umso genauer, je näher ein Pegel liegt. Die Vorwarnzeit bei Hochwasser ist dann allerdings auch kürzer. Für einige Pegel in den Mittel- und Unterläufen größerer Flüsse werden vom Landeshochwasserzentrum Vorhersagen zum Wasserstand geliefert, was die Vorwarnzeit wiederum erhöht. Bei Ortschaften, die nahe am Hochwasserentstehungsgebiet (im Allgemeinen am Oberlauf eines Flusses) liegen, ist die Möglichkeit der Vorwarnung anhand von Pegelmessungen grundsätzlich sehr beschränkt. Hier ist nur eine Vorwarnung auf der Grundlage von Vorhersagen des Niederschlags oder der Schneeschmelze möglich. Die Vorhersage von Pegelständen ist in diesen Fällen nur ganz grob (ungefähre Angabe der zu erwartenden Alarmstufen) möglich. 4.2 Extremereignis Die Gefahrenkarten zeigen auch das Überschwemmungsgebiet eines Extremhochwassers (EHQ). Dieses entspricht entweder einem sehr langen Wiederkehrintervall oder einem beobachteten Ereignis, bei dem der Abfluss mindestens dem 1,5 fachen des HQ100 entsprach. 4.3 Wasserspiegellagen Grundlage der Berechnung der Wasserspiegellagen sind neben dem Abfluss die Profilgeometrie des Gewässers (einschließlich Wehre, Brücken u. s. w.) und weitere hydraulische Parameter, wie die Rauheit des Gewässerbettes und der überschwemmten Bereiche. Die Gewässerprofile wurden im Abstand von wenigen Metern bis zu einigen hundert Meter vermessen. Für die Überschwemmungsgebiete wurde ein digitales Geländemodell erstellt. Die Genauigkeit dieser Eingangsdaten bestimmt auch die Genauigkeit der berechneten Wasserspiegellagen, die in der Größenordnung weniger Dezimeter liegt. 4.4 Erosion, Geschiebe und Treibgut Durch Erosion bei hohen Fließgeschwindigkeiten wird Geschiebe aus der Gewässersohle, den Uferbereichen und auch aus dem Überschwemmungsgebiet aktiviert. Seite 7 von 12

8 Dieses Material lagert sich je nach Strömungsbedingungen an anderer Stelle wieder ab. Diese Ablagerungen können Mächtigkeiten erreichen, die die Wasserspiegellage erheblich beeinflussen. Der Prozess der Geschiebebewegung kann rechnerisch nur als grobe Näherung erfasst werden und wird deshalb nur in den Fällen berücksichtigt, in denen eine maßgebliche zusätzliche Gefährdung zu erwarten ist. Die vermessene Profilgeometrie wird dazu im Berechnungsmodell entsprechend der erwarteten Sohlaufhöhung geändert. Das vom Hochwasser mitgerissene Treibgut kann an Brücken zu Versatz (Verklausung) führen. Diese Gefährdung wird berücksichtigt, wenn der Abstand zwischen Wasserspiegel und Konstruktionsunterkante der Brücke (auch als Freibord bezeichnet) ein bestimmtes Maß unterschreitet und somit die Ansammlung von Treibgut vor der Brücke zu erwarten ist. Der Wasserspiegel wird in diesen Fällen angehoben, womit die Auswirkungen einer Verengung des zur Verfügung stehenden Querschnittes simuliert werden. Die Anhebung des Wasserspiegels gegenüber dem Zustand ohne Verklausung wird umso größer angesetzt, je höher die Fließgeschwindigkeit ist. Eine quantitative Angabe zu einer möglichen Verklausung ist selbstverständlich nicht prognostizierbar. Es wird vielmehr von pauschalen Annahmen ausgegangen. Die Geschiebeprozesse und die Verklausungen sind in den Karten nicht explizit dargestellt, sondern finden ihren Niederschlag in den überschwemmten Flächen und Intensitäten, die gegenüber einem Abfluss ohne Geschiebe und Treibgut ( Klarwasserabfluss, wie bei der Bearbeitung der Hochwasserschutzkonzepte zugrunde gelegt) ausgeweitet beziehungsweise erhöht sind. Im Erläuterungsbericht werden die verklausungsgefährdeten Brücken benannt und gegebenenfalls die Geschiebebetrachtung ausführlich dokumentiert. 4.5 Intensitäten Die Kartendarstellung enthält die bei dem jeweiligen Hochwasserereignis überschwemmte Fläche, wobei innerhalb dieser Fläche drei Intensitätsstufen unterschieden werden (siehe Tabelle 1). Die Grenzen der Intensitätsstufen sind entsprechend typischer Gefahrenmerkmale festgelegt. Seite 8 von 12

9 Intensitätsstufe hoch mittel niedrig Grenzen der Intensitätsstufen h w 2,0 m oder q = v h w 2,0 m 2 /s 2,0 > h w > 0,5 m oder 2,0 m 2 /s > q = v h w > 0,5 m 2 /s h w 0,5 m oder q = v h w 0,5 m 2 /s h w Wassertiefe v Fließgeschwindigkeit Gefahrenmerkmale Menschen und Tiere auch innerhalb von Gebäuden stark gefährdet, erhebliche Schäden an Gebäuden, plötzliche Gebäudezerstörung Menschen und Tiere außerhalb von Gebäuden stark, innerhalb von Gebäuden kaum gefährdet, Sachschäden an Gebäuden Menschen und Tiere außerhalb von Gebäuden kaum gefährdet, Sachschäden an Gebäuden (v. a. Kellerräume) q spezifischer Durchfluss (Durchfluss pro Meter Breite) Tabelle 1: Kriterien zur Intensität der einzelnen Gefahrenart Überschwemmung Maßgeblich für die Darstellung ist die höhere Intensität aus Wassertiefe beziehungsweise spezifischem Durchfluss. Die Ermittlung der Überschwemmungsflächen und Intensitäten erfolgt auf der Grundlage der vorrangig eindimensional für den Gewässerverlauf berechneten Wasserspiegellagen. Bei der Übertragung in die Fläche können aber Abflussprozesse, die sich abgekoppelt vom Hauptstrom ausbilden, nicht rechnerisch erfasst werden. Hier werden die betroffenen Flächen gutachterlich eingeschätzt und auf der Karte verzeichnet. Die Wassertiefe wird als Maß für die Intensität der statischen Überschwemmung verwendet. Bei geringer Intensität ist der Aufenthalt von Personen im Freien noch möglich und der Schutz von Gebäuden kann bei entsprechender Vorbereitung gege- Seite 9 von 12

10 benenfalls mit temporären Maßnahmen gewährleistet werden. Bei mittlerer Intensität sind Gebäude im Allgemeinen noch nicht in ihrer Substanz und Standsicherheit gefährdet, für Personen besteht im Freien aber akute Ertrinkungsgefahr. Bei hoher Intensität kann wegen Einsturzgefahr selbst der Aufenthalt von Personen in Gebäuden lebensgefährlich sein. Bei hohen Fließgeschwindigkeiten ist die Wassertiefe für die Gefährdung alleine nicht ausschlaggebend. Deshalb wird bei der Gefahrendarstellung auch der spezifische Durchfluss berücksichtigt. Dieser Wert gibt an, welcher Durchfluss (Dimension Kubikmeter pro Sekunde, m³/s) pro Meter Breite des Fließweges (Dimension Meter, m) abfließt. Eine Aussage zu einer bestimmten Fließgeschwindigkeit ist damit nicht verbunden, aber die Intensitätsstufen (siehe Tabelle 1) lassen sich hinsichtlich der Gefährdung gleich der Wassertiefe einordnen. Beispiel: Für eine Straße im Überschwemmungsgebiet wird die mittlere Intensitätsstufe in der Gefahrenkarte ausgewiesen. Daraus folgt, entweder beträgt die Wassertiefe zwischen 0,5 und 2 Meter oder der spezifische Durchfluss zwischen 0,5 und 2 Kubikmeter pro Sekunde pro Meter Straßenbreite (Dimension m²/s). Bei einem spezifischen Durchfluss von zum Beispiel 1 m²/s können Wassertiefen von unter 0,5 m auftreten, die Fließgeschwindigkeit beträgt dann aber mehr als 2 m/s. Für Personen besteht in einem solchen Bereich also trotz der geringen Wassertiefe Lebensgefahr. Im Erläuterungsbericht wird die Art der Gefährdung für den jeweiligen Bereich näher beschrieben. Die Kartendarstellung zeigt in einigen Gewässerabschnitten eine Lageabweichung zwischen dem aktuell vermessenen Flusslauf und der als Kartengrundlage verwendeten digitalen topografischen Karte (TK10). Seite 10 von 12

11 Beispiel: Lageabweichung zwischen vermessenem Gewässerverlauf und topografischer Karte Diese Abweichungen resultieren aus der in den Topografischen Karten (TK), M 1:10.000, erreichbaren Abbildungsgenauigkeit der Lage der in der TK dargestellten Themen und müssen beim Verwenden der Gefahrenkarten entsprechend berücksichtigt werden. 5 Fortschreibung und Ergänzung der Gefahrenkarten Gefahrenkarten bilden keine gleich bleibende Gefährdungssituation ab. Bereits während der Kartenerstellung ändern sich Teile der zugrunde liegenden Daten, wie zum Beispiel die Gerinneprofile infolge von Maßnahmen zur Schadensbeseitigung. Zukünftige wasserbauliche Hochwasserschutzmaßnahmen können sowohl die Abflüsse als auch die Überschwemmungsgebiete maßgeblich beeinflussen. Auch eine Veränderung der Bausubstanz im Überschwemmungsgebiet, die selbst keine Funktion im Sinne des Hochwasserschutzes hat, kann entscheidenden Einfluss auf die Gefährdung haben. Die Überarbeitung, Korrektur und Fortschreibung der Gefahrenkarten ist deshalb erforderlich. Die kritische Prüfung der Aktualität der Gefahrenkarten sollte im Abstand von wenigen Jahren erfolgen. Eine Konzeption zur Fortschreibung der Gefahrenkarten (und Hochwasserschutzkonzepte) wird zurzeit erarbeitet. Unabhängig davon ist aber auch die Ergänzung und Qualifizierung der Karten durch die Nutzer erforderlich. Dies betrifft zum Beispiel die kartografische Darstellung - besonders sensibler Bereiche und Objekte (Schulen, Krankenhäuser u. ä.), Seite 11 von 12

12 - von Evakuierungs- und Fluchtwegen, - zu sperrender Verkehrswege, - von Schwerpunkten für den Einsatz der Wasserwehr, - von Maßnahmen des operativen Hochwasserschutzes und der Hochwasserabwehr, - möglicher Quellen Wasser gefährdender Stoffe, - neuer, um- oder zurückgebauter Brücken und Wehranlagen. In den Gefahrenkarten werden im Allgemeinen fiktive Ereignisse, die in genau der dargestellten Ausprägung nicht beobachtet wurden, abgebildet. Lediglich in einigen Gebieten Sachsens ist das kartierte Überschwemmungsgebiet eines sehr großen beobachteten Hochwassers für die Darstellung des Extremereignisses herangezogen worden. Daraus ergibt sich die Notwendigkeit, die Karten nach einem größeren Hochwasser kritisch zu prüfen und gegebenenfalls zu korrigieren. 6 Quellenverzeichnis Hinweis: Die Literaturquellen stammen zum Teil aus der Schweiz, wo andere gesetzliche Grundlagen gelten. Die in den Quellen genannten Hinweise zur Hochwasservorsorge können insofern als Empfehlungen betrachtet werden. Empfehlungen, Berücksichtigung der Hochwassergefahren bei raumwirksamen Tätigkeiten. Hrsg.: Bundesamt für Wasserwirtschaft, Bundesamt für Raumplanung, Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft (Schweiz). - Biel, S. ( ) Hochwasserschutz an Fließgewässern, Wegleitung. Hrsg.: Bundesamt für Wasser und Geologie (Schweiz). Biel, S. ( ) MERZ, B & M. GOCHT (2003): Karten für die Hochwasservorsorge und das Risikomanagement auf der lokalen Skala. HW 47, 2003, H. 5. S Sächsisches Wassergesetz in der ab 1. Januar 2005 geltenden Fassung. - Bekanntmachung vom 18. Oktober 2004 (SächsGVBl. S. 482; 18. November) Seite 12 von 12