Hochwasserschutzplan Solmsbach

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1 Regierungspräsidium Gießen Hochwasserschutzplan Solmsbach Aachen, Februar 2009 Auftragnehmer:

2 Wir danken allen Beteiligten für die Hilfestellungen bei der Bearbeitung und die jederzeit freundliche und kooperative Zusammenarbeit. Die vorliegende Studie setzt sich aus den folgenden Bänden zusammen: Teil I: Bericht HWSP, Umweltbericht, Fachberichte NA-Modell und Hydraulische Untersuchung Teil II: Fachberichte Defizitanalyse, Maßnahmen, Wirtschaftlichkeitsuntersuchung, Variantenvorschläge und DVD Projektbearbeitung Dipl.-Ing. Heidrun Bültmann Dipl.-Ing. Rainer Räder Dipl.-Kart. (FH) Susanne Friedeheim Dr.-Ing. Oliver Buchholz Dipl.-Ing. Ulrich Wolf-Schumann Redaktion M.A. Geogr. Birgitt Charl Das Titelbild zeigt den Solmsbach am Oberlauf in Brandoberndorf. Aachen, Februar 2009 (Dr.-Ing. Oliver Buchholz) (ppa. Dipl.-Ing. Ulrich Wolf-Schumann) Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbh Bachstraße D Aachen Jegliche anderweitige, auch auszugsweise, Verwertung des Berichtes, der Anlagen und ggf. mitgelieferter Projekt-CD außerhalb der Grenzen des Urheberrechts ist ohne schriftliche Zustimmung des Auftraggebers unzulässig. Dies gilt insbesondere auch für Vervielfältigungen und die Einspeicherung und Verarbeitung in elektronischen Systemen. Projektnummer P1073 Anzahl der Ausfertigungen 2 Ausfertigungsnummer 2 1 Auflage 1 Februar 2009 Seite I

3 Inhaltsverzeichnis Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Verzeichnis der Fachberichte und deren Anlagen IV IV V 1 Veranlassung und Ziel 1 2 Erarbeitungsmethodik und Untersuchungsumfang HWSP 2 3 Das Untersuchungsgebiet Beschreibung des Einzugsgebiets HW-Charakteristik am Solmsbach Aufzeichnungen historischer HW Modelltechnische Abflussanalyse HW-Schutzdefizite Festlegung des HW-Schutzzieles Entwicklung von Maßnahmen Hochwasserrückhaltebecken Flächige Maßnahmen im Einzugsgebiet Linienschutzmaßnahmen Kombinierte Maßnahmen Vorsorgemaßnahmen Grundlagen der HW-Vorsorge Vorschlag Warnpegelsystem Maßnahmenbewertung Ökonomische Bewertung Grundlagen Maßnahmenkosten Schadenspotenziale Istzustand Schadenspotenziale Planzustand Februar 2009 Seite II

4 5.1.5 Nutzen-Kosten-Verhältnisse Bewertung der Umweltverträglichkeit (SUP) Gesamtbewertung Empfehlung Literatur 37 Februar 2009 Seite III

5 Abbildungsverzeichnis Abbildung 2-1: Arbeitsablauf der Erarbeitung eines Hochwasserschutzplans... 2 Abbildung 3-1: Einzugsgebiet des Solmsbaches mit Ortslagen... 6 Abbildung 3-2: Bonbaden Ortslage HW Abbildung 3-3: Bonbaden Zufahrt Industriegebiet Abbildung 3-4: Hydrologischer Längsschnitt Istzustand... 9 Abbildung 4-1: Betriebsauslass HRB Hochelheim-Hörnsheim (Aufnahme Gleim) Abbildung 4-2: Dammscharte des HRB Hochelheim-Hörnsheim (Aufnahme Gleim) Abbildung 4-3: Lage der berücksichtigten Speicher am Solmsbach bei den durchgeführten Speicherkombinationen Abbildung 4-4: Hydrologische Längsschnitte HQ 20 für die effektivsten Speicherkombinationen Abbildung 5-1: Schadenserwartung je Ortslage für den Istzustand, maximalen Linienschutz und die effektivsten Speicherkombinationen Abbildung 5-2: Gegenüberstellung der Schadenserwartung je Ortslage für die effektivsten Speichermaßnahmen und ihre Kombination mit maximalem Linienschutz 27 Abbildung 5-3: Gegenüberstellung der Projektnutzen- und Projektkostenbarwerte Tabellenverzeichnis Tabelle 3-1: Anteile der Kommunen am Einzugsgebiet... 5 Tabelle 3-2: Ergebnis Defizitanalyse Tabelle 4-1: Übersicht der geplanten Linienschutzmaßnahmen Tabelle 4-2: Anzahl der notwendigen Linienschutzmaßnahmen Tabelle 4-3: Vorschläge für Standorte von zusätzlichen Warnpegeln Tabelle 4-4: Wellenlaufzeiten im Einzugsgebiet Solmsbach (Angaben in Stunden nach Auftreten des Scheitelabflusses am Warnpegel Brandoberndorf) Tabelle 5-1: Kostenschätzung der Speicher Tabelle 5-2: Investitionskosten und laufende Kosten je Linienschutzmaßnahme Tabelle 5-3: Gesamtschadenspotenzial je Stadt / Gemeinde Tabelle 5-4: Übersicht der Schadenserwartung je Gemarkung für den Istzustand Tabelle 5-5: Nutzen-Kosten-Verhältnisse der Hochwasser-Schutzvarianten Tabelle 5-6: Kategorie der Bewertung Tabelle 5-7: Kategorie der Bewertung SUP Tabelle 5-8: Bewertungsmatrix der Maßnahmengruppen Februar 2009 Seite IV

6 Verzeichnis der Fachberichte und deren Anlagen Umweltbericht Anlage 1: Untersuchungsrahmen SUP Anlage 2: Strategische Umweltprüfung (SUP), Kartenblätter 1-4 Fachbericht Niederschlag-Abfluss-Modell Anlage 1: Hydrologischer Längsschnitt Istzustand Fachbericht Hydraulische Untersuchung Anlage 1: Hydraulischer Längsschnitt Istzustand Anlage 2.1: Hydraulischer Längsschnitt Speicher 4 Anlage 2.2: Hydraulischer Längsschnitt Speicher 4+8 Anlage 2.3: Hydraulischer Längsschnitt Speicher Anlage 3.1: Hydraulischer Längsschnitt aller Varianten HQ 20 Anlage 3.2: Hydraulischer Längsschnitt aller Varianten HQ 50 Anlage 3.3: Hydraulischer Längsschnitt aller Varianten HQ 100 Fachbericht Defizitanalyse Anlage 1: Karte 1 bis 8: Gefährdungsanalyse und Überflutungsgebiete HQx Februar 2009 Seite V

7 Fachbericht Maßnahmen Anlage 1: Anlage 2.1: Analyse maßgebliches Schutzziel - Vergleich SZ20 und SZ50 für die Variante SP4 Analyse einzelner Speicherstandorte Anlage 2.2.1: Analyse Kombination zweier Speicher Anlage 2.2.2: Analyse Kombination mehrerer Speicher Anlage 2.3: Anlage 3: Anlage 4: Anlage 5: Drosselwirkung Speicher am Solmsbach Auswahl der effektivsten Speicherkombinationen Wirkung von flächenhaften Maßnahmen Maßnahmenkarte und Überflutungsgebiete HQ 20 Ist- und Planzustand (8 Blätter) Fachbericht Wirtschaftlichkeitsuntersuchung Fachbericht Variantenvorschläge Anlage 1: Bewertungstabelle der Maßnahmenvorschläge Februar 2009 Seite VI

8 1 Veranlassung und Ziel Ausgelöst durch das Hochwasser im Jahre 1981, das im Solmsbachtal erhebliche Schäden verursachte, wurden in den folgenden Jahren mehrere generelle Untersuchungen und Studien zu den Möglichkeiten von Hochwasserschutzmaßnahmen sowie zu Maßnahmen zur Verbesserung der Abflussverhältnisse im Solmsbachtal erstellt. Übereinstimmend kamen die Studien zum Ergebnis, dass im Solmsbachtal aufgrund der gegebenen Topografie ein wirksamer HW- Schutz gegen ein Katastrophenhochwasser mit 100-jährlicher Wiederkehrwahrscheinlichkeit (HQ 100 ) nicht möglich ist. In einer Studie der FH Gießen 1 aus dem Jahr 1988 wurde die Wirkung potenzieller Speicher untersucht, mit dem Ergebnis, dass selbst die Realisierung großer Speicher im Hauptlauf des Solmsbachs nur eine Ausuferungssicherheit bis zum zehnjährlichen Hochwasser (HW) bieten würde (HQ 10 ). Die Studie schlägt daher die Errichtung mehrerer Rückhaltebecken in Kombination mit Objektschutzmaßnahmen vor. Gleichzeitig wurden als Grundlage der weiteren Planung die Erstellung eines detaillierten Gebietsmodells und das Abklären der tatsächlichen Schutzbedürftigkeit empfohlen. Durch die zwischenzeitlich weitere Intensivierung der Nutzung des Solmsbachtals wurden die Möglichkeiten des Anlegens von Speichern im Solmsbachtal teilweise erheblich eingeschränkt. In Absprache mit dem Hessischen Ministerium für Umwelt hat das Regierungspräsidium Gießen beschlossen, einen Hochwasserschutzplan für den Solmsbach erstellen zu lassen, der auf Basis einer aktuellen Datengrundlage die tatsächlichen Schutzbedürfnisse sowie die Möglichkeiten und Grenzen eines wirksamen HW-Schutzes im Solmsbachtal aufzeigen soll. Der Plan soll u.a. als Entscheidungshilfe für die Umsetzung von konkreten Maßnahmen dienen, die gestützt auf eine Wirtschaftlichkeitsuntersuchung einen optimalen Einsatz der begrenzten Mittel ermöglichen. Die gesetzlichen Grundlagen für die Erstellung der Hochwasserschutzpläne stellt das Wasserhaushaltsgesetz des Bundes (WHG 2005) 31d dar. Demnach sollen die Pläne Maßnahmen für einen möglichst schadlosen Wasserabfluss, den technischen HW-Schutz und die Gewinnung, insbesondere Rückgewinnung von Rückhalteflächen sowie weitere dem HW-Schutz dienende Maßnahmen aufzeigen. Die HW-Schutzpläne dienen dem Ziel, die Gefahren, die von einem 100-jährlichen Hochwasser ausgehen soweit wie möglich und verhältnismäßig zu minimieren. Mit dem Gesetz zur Anpassung des Hessischen Wassergesetzes an bundesrechtliche Vorgaben zum Hochwasserschutz und zur Änderung anderer Rechtsvorschriften vom 19. November 2007 wurden die landesrechtlichen Vorgaben für die Erstellung der HWSP in Hessen geschaffen ( 16a HWG). Nach UVPG ist für die Erstellung eines HW-Schutzplans eine Strategische Umweltprüfung erforderlich. Für diese wurde ein eigenständiger Umweltbericht erstellt. Mit Datum vom 22. Dezember 2006 wurde Hydrotec mit der Erstellung des Hochwasserschutzplans (HWSP) beauftragt. 1 Gutachten über die Auswirkungen dezentralen Retentionsmaßnahmen auf die Hochwassersituation des Solmsbaches, 1988, Fink, L. Prof. Dr.-Ing., Auftraggeber Lahn-Dill-Kreis Februar 2009 Seite 1

9 2 Erarbeitungsmethodik und Untersuchungsumfang HWSP Die Erarbeitung eines abgestimmten Hochwasserschutzplans als Grundlage für die zukünftig im Gebiet umzusetzenden HW-Schutzmaßnahmen erfordert neben fachtechnischen Untersuchungen und Modellierungen einen intensiven Abstimmungsprozess mit allen Beteiligten. Die Bearbeitungssystematik lässt sich, wie in Abbildung 2-1 veranschaulicht, als Abfolge von vernetzten Arbeitsmodulen darstellen. Diese lassen sich in drei Gruppen unterteilen: Modelltechnik (blau) Schutzvarianten (grau) Kommunikation und Abstimmung (grün) Die Pfeile zwischen den Arbeitsblöcken zeigen den Informationsfluss innerhalb des Projekts. Einige Arbeitsschritte sind iterativ durchzuführen, z. B. die Maßnahmenplanung, die wie der Istzustand mittels der numerischen Modelle nachzuweisen ist. Abbildung 2-1: Arbeitsablauf der Erarbeitung eines Hochwasserschutzplans Februar 2009 Seite 2

10 Im Weiteren folgt eine kurze Erläuterung der Hauptuntersuchungsmodule: Niederschlag-Abfluss-Modell (vgl. Fachbericht Niederschlag-Abfluss-Modell): Das prozess- und flächendifferenzierte Modell ermöglicht die Wirkungsprognose von Maßnahmen im Einzugsgebiet und an den Gewässern, die auf das zeitliche Abflussverhalten eine entscheidende Auswirkung haben (Retention). Durch die Belastung des Modells mit Bemessungsniederschlägen unterschiedlicher Jährlichkeit lassen sich für den Ist- und die Planzustände hydrologische Längsschnitte erzeugen, die Grundlage für die hydraulischen Berechnungen sind. Hydraulik-Modell (vgl. Fachbericht Hydraulische Untersuchung): Das eingesetzte eindimensionale, stationäre Wasserspiegellagenmodell ermöglicht die Berechnung der zu den Abflussszenarien gehörigen Wasserspiegel für den Istzustand und für die Planungszustände. Die Datengrundlage bilden Querprofile, in denen alle abflussrelevanten Informationen enthalten sind (Bauwerke, Brücken, Rauheiten, etc.). Mittels des digitalen Geländemodells werden die Wasserspiegellagen szenarienbezogen in flächige Überschwemmungsgebiete umgesetzt, für die dann im Ergebnis die Wassertiefen in der Fläche vorliegen. Gefährdungsabschätzung/Defizitanalyse (vgl. Fachbericht Defizitanalyse): Unter Nutzung historischer HW-Informationen sowie unter Auswertung der aktuellen Überschwemmungsgebiete für den Istzustand, die mit der Nutzung in der Talaue überlagert wird, lässt sich eine Gefahrenanalyse durchführen, die die Defizite im vorhandenen HW-Schutz auflistet. Diese Analyse ist Grundlage der Entwicklung von notwendigen und möglichen Schutzmaßnahmen. Maßnahmenplanung Hochwasserschutz (vgl. Fachbericht Maßnahmen): Hochwasserschutzmaßnahmen werden als Speicher, als Linienschutz einschl. lokaler Maßnahmen (Objektschutz, Beseitigen von Fließhindernissen, etc.), als flächige Maßnahmen im Einzugsgebiet und als Vorsorgemaßnahmen konzipiert. Aus den Maßnahmen werden Planungsvarianten entwickelt, die mittels der Modelltechnik einer Wirkungsanalyse unterzogen werden. Wirtschaftlichkeitsuntersuchung (vgl. Fachbericht Wirtschaftlichkeitsuntersuchung): Ziel ist die Ermittlung der ökonomischen Effizienz (Nutzen-Kosten-Verhältnis) für die Planungsvarianten als eines der Entscheidungs- und Priorisierungskriterien zur Festlegung der zu realisierenden Varianten. Für den Istzustand und die Planungszustände werden die Schadenspotenziale und Schadenserwartungen sowie deren Minderung durch die Schutzmaßnahmen berechnet. Der Vergleich mit den Kosten der Maßnahmen liefert die ökonomische Effizienz. Variantenvorschläge (vgl. Fachbericht Variantenvorschläge): Die erarbeiteten Planungszustände werden wie der Istzustand bewertet in den Kategorien hydraulisch/hydrologische Wirkung, Wirtschaftlichkeit, weitergehende/verbleibende Schadwirkung, Umsetzung und Umweltverträglichkeit. Letzter Punkt ist das Ergebnis der Strategischen Umweltprüfung, die parallel zur Variantenermittlung durchgeführt wird. Aus der Bewertung lassen sich die vorteilhaften Varianten ablesen sowie deren Prioritäten im Sinne einer Umsetzung ermitteln. Februar 2009 Seite 3

11 Strategische Umweltprüfung (vgl. Umweltbericht): Für Hochwasserschutzpläne nach 31d des Wasserhaushaltsgesetzes (WHG) ergibt sich aus 16a des Hessischen Wassergesetzes und 3 Abs. 1a und Anlage 3, 1.3 des Umweltverträglichkeitsgesetzes (UVPG) die Notwendigkeit eine Strategische Umweltprüfung durchzuführen. Dies ist ein eigenständiges Verfahren, in dem überprüft wird, welche Auswirkungen die beabsichtigten Maßnahmen des HW-Schutzes auf die Schutzgüter Mensch, Fauna und Flora, Boden, Wasser, Luft/Klima, Landschaft sowie Sachwerte und kulturelles Erbe haben. Abstimmungsprozess HWSP: Den vorgenannten Bearbeitungsschritten zur Erstellung des HWSP folgt ein intensiver Abstimmungsprozess mit den beteiligten Behörden, den betroffenen Gemeinden und der Öffentlichkeit. Aus den Maßnahmenvorschlägen sind die Maßnahmen zu wählen, deren Umsetzung gewollt, die technisch und finanziell machbar sind, die Akzeptanz bei der Bevölkerung finden und deren Umweltverträglichkeit nachgewiesen wurde. Im Folgenden sind die Untersuchungsmodule des HWSP näher erläutert und die wichtigsten Ergebnisse kumulativ dargestellt. Februar 2009 Seite 4

12 3 Das Untersuchungsgebiet 3.1 Beschreibung des Einzugsgebiets Das Einzugsgebiet des Solmsbaches umfasst eine Fläche von 112,5 km². Es liegt in Hessen, und gehört größtenteils dem Zuständigkeitsbereich des Regierungspräsidiums (RP) Gießen an. Im Südwesten liegt ein geringer Anteil im Regierungsbezirk Darmstadt. Die Untersuchungen im Rahmen des Hochwasserschutzplanes betrachten das gesamte Einzugsgebiet mit Hauptaugenmerk auf den Solmsbach und seine angrenzenden Ortslagen (vgl. Tabelle 3-1). Die wichtigsten Nebengewässer sind der Hainbach, Taumersbach, Weipersgrund, Quembach, Mühlbach, Aubach und Griedelbach. Die hydraulische Untersuchungen des Solmsbaches erfolgten für den Bereich unterhalb der Ortslage Weipersfelden bis zur Mündung in die Lahn auf einer Fließgewässerlänge von 19,80 km. In Tabelle 3-1 sind die Städte und Gemeinden im Einzugsgebiet mit ihren Flächenanteilen aufgelistet. Die dritte Spalte gibt die Fließlänge des Solmsbaches in den Städten bzw. Gemeindegebieten an. Die größten Anteile (ca. 77 %) des gesamten Einzugsgebietes fallen in die Zuständigkeit der Kommunen Waldsolms, Braunfels und Schöffengrund. Tabelle 3-1: Anteile der Kommunen am Einzugsgebiet Stadt / Gemeinde Anteil am EZG Solmsbach [km²] Länge Gewässer [km] Braunfels (BF) 21,65 4,56 km + 0,959 km (SG)* Butzbach (BB) 8,73 0,199 km Grävenwiesbach (GW) 1,44 - Langgöns (LG) 4,49 0,215 km + 2,044 (WS)* Schöffengrund (SG) 22,12 0,235 km + 0,959 km (BF)* Solms (SO) 7,85 5,642 km Usingen (US) 0,58 - Waldsolms (WS) 42,62 10,8 km + 2,044 (LG)* Weilmünster (WM) 2,97 - Summe 112,49 24,658 km * Gewässer stellt Gemeindegrenze dar, daher Fließlänge für beide Gemeinden in ( ) angegeben Als größere Ortslagen liegen Burgsolms, Bonbaden, Neukirchen, Niederquembach, Kraftsolms, Kröffelbach und Brandoberndorf in unmittelbarer Nähe zum Gewässer. Die Flächennutzung wird dominiert von Wald (57 % der Gesamtfläche) mit einem hohen Anteil von Fichten in den steileren Randlagen der Nebeneinzugsgebiete. In Gewässernähe und den nordöstlichen flacheren Bereichen nimmt der Anteil der landwirtschaftlich genutzten Flächen wie Acker und Grünland (35 % der Gesamtfläche) zu. Jahrzehntelang prägte der Abbau von Erzen Februar 2009 Seite 5

13 und Naturstein und der damit bedingte höhere Holzbedarf die Region. Die Erzverhüttung und Weiterverarbeitung sind jedoch vollständig aufgegeben worden. Somit ist die wirtschaftliche Situation im Einzugsgebiet geprägt durch die mittelständischen Unternehmen in den Ortslagen Burgsolms, Bonbaden und Brandoberndorf. Die wenig ertragreichen Flächen führen zu einem Rückgang der Landwirtschaft als wichtigen Wirtschaftszweig. Aufgrund der topografischen Gegebenheiten liegen die Siedlungsschwerpunkte mit den ortsnahen Gewerbebetrieben in der Nähe des Solmsbaches. Somit sind die Bevölkerung und die Wirtschaftsbetriebe in Gewässernähe beim Hochwasser durch eindringendes Wasser in die Gebäude gefährdet. Dies führt zu erheblichen Schäden am festen und beweglichen Inventar. Der Wertverlust, die Aufräumarbeiten und ggf. der Produktionsausfall bei Gewerbebetrieben führen zu erheblichen Kosten, wenn keine erfolgreichen Abwehrmaßnahmen im Vorfeld getroffen wurden. Abbildung 3-1: Einzugsgebiet des Solmsbaches mit Ortslagen Februar 2009 Seite 6

14 3.2 HW-Charakteristik am Solmsbach Aufzeichnungen historischer HW Zunächst wurde eine Gefährdungsanalyse auf Basis von historischen Hochwasserereignissen durchgeführt. Hierzu wurden historische Hochwassermarken, historische Überflutungsbereiche, Fotos und Schilderungen früherer Ereignisse analysiert. Es ist bekannt, dass im August 1981 und im Januar 1993 größere Hochwasserereignisse mit überströmten Straßen und Brücken, aber auch Schäden an privaten und gewerblichen Objekten in einem erheblichen Maße auftraten. - Bericht über das im August aufgetretene Hochwasser (1981) im Dienstbezirk des Wasserwirtschaftsamtes Dillenburg - Anlagen (Fotodokumentation von 1981 und 1988) zum Gutachten über die Auswirkungen dezentraler Retentionsmaßnahmen auf die Hochwassersituation des Solmsbaches Den Schilderungen nach, waren 1981 vor allem die Ortsteile Oberndorf, Bonbaden und Burgsolms betroffen. Abbildung 3-2 und Abbildung 3-3 zeigen Aufnahmen vom Hochwasser 1981 und Abbildung 3-2: Bonbaden Ortslage HW 1981 Februar 2009 Seite 7

15 Abbildung 3-3: Bonbaden Zufahrt Industriegebiet Modelltechnische Abflussanalyse Niederschlag-Abfluss-Modelle (NA-Modelle) sind ein unverzichtbares Werkzeug zur Analyse des aktuellen Abflussverhaltens eines Einzuggebietes sowie zum Wirkungsnachweis von Maßnahmen, mit denen das Abflussverhalten eines Gewässers gezielt beeinflusst werden soll. Am Solmsbach werden die geplanten Hochwasserrückhaltebecken durch vergleichende Variantenberechnungen auf ihre Effektivität überprüft. Optimale Schutzvarianten können durch die Simulation vielfacher Szenarien ermittelt werden. Details finden sich im Fachbericht zum Niederschlag-Abfluss-Modell. NA-Modelle berechnen im betrachteten Einzugsgebiet an allen Gewässerknoten die Abflüsse, wie sie sich als Folge von gemessenen oder synthetisch generierten Niederschlägen ergeben. In Abbildung 3-4 ist der hydrologische Längsschnitt des Istzustands für den Solmsbach für die berechneten Jährlichkeiten von T = 2, 5, 10, 20, 50 und 100 Jahren dargestellt. Die Fließrichtung verläuft im Diagramm von rechts nach links entgegen der Gewässerstationierung. Die Abflüsse der einzelnen Jährlichkeiten steigen in Fließrichtung stufenförmig an. Sprünge ergeben sich durch einmündende Nebengewässer. Zusätzlich wurde der Schadensbeginn an den Schadensschwerpunkten als orange Raute dargestellt. Der Schadensbeginn markiert nicht die frühe Ausuferung, sondern den ersten tatsächlichen Schaden, der an Gebäudeobjekten auftritt. Zu Analysezwecken wurde die Pegelstatistik (HLUG) des Pegels Bonbaden den Abflüssen gegenübergestellt (blaue Punkte). Zur räumlichen Einordnung wurden in der oberen Diagrammzeile die Gemarkungen in Bezug auf den Fließkilometer aufgetragen. Zusätzlich wird als Nachweis von Abflüssen, die jenseits des Hochwasserschutzzieles liegen, der Abfluss betrachtet, der das HQ 100 um 30 % übersteigt (1,3*HQ 100 ). Februar 2009 Seite 8

16 Abbildung 3-4: Hydrologischer Längsschnitt Istzustand Die Berechnungen werden für den Istzustand ohne Becken und für die Szenarienberechnungen mit Becken in unterschiedlicher Kombination durchgeführt. Die so erzeugten hydrologischen Längsschnitte werden grafisch dargestellt und an das hydraulische Modell übergeben. Die oben beschriebenen NA-Modellierungen liefern die Abflussmengen entlang der Gewässer. Sie geben jedoch keine Auskunft darüber, wie hoch der Wasserspiegel steigt und wie breit die Ausuferungen an Ort und Stelle sind. Dies lässt sich mit einem weiteren Modelltyp berechnen, dem sog. Hydraulik-Modell oder dem eindimensionalen Wasserspiegellagenmodell. Details finden sich im Fachbericht Hydraulik. Hydraulische Modelle basieren auf vermessenen Gewässerquerprofilen, in denen die Geometrie und Rauheiten des Gewässers sowie von Brücken, Wehren, Ufermauern etc. abgebildet sind. Zur Erfassung breiter Ausuferungen werden die Profile über die gesamte Talbreite verlängert. Dies geschieht mittels Geografischer Informationssysteme (GIS) unter Nutzung digitaler, flächendeckender Geländemodelle (DGM). Diese repräsentieren schachbrettartig die Geländehöhen flächendeckend in einer Rasterweite von 2 m. Die Abflüsse eines hydrologischen Längsschnitts werden zur hydraulischen Simulation den Profilen zugeordnet und ergeben nach der Berechnung den sogenannten hydraulischen Längsschnitt als räumliche Abfolge der Wasserstände in mnn an den Profilen. Die Ausdehnung des zugehörigen Überschwemmungsgebietes erhält man, indem die Wasserspiegelhöhe im GIS mit dem Geländemodell verschnitten wird. So erhält man auch für die Bereiche zwischen den Profilen verlässliche Informationen über die Fließtiefen und die Form des Wasserspiegels. Februar 2009 Seite 9

17 Die Ergebnisse der Überschwemmungsgebietsberechnung sind in den Karten der Überflutungsgebiete in Anlage 1 des Fachberichtes Defizitanalyse für alle Jährlichkeiten dargestellt. 3.3 HW-Schutzdefizite Grundlage jeder HW-Schutzplanung sind die detaillierten Kenntnisse der vorhandenen Gefährdungen und der existierenden Schutzdefizite. Details zu diesem Kapitel befinden sich im Fachbericht Defizitanalyse. Basierend auf den Auswertungen historischer Ereignisse und der modelltechnischen Untersuchungen wurde die Betroffenheit der Nutzungen in den überfluteten Bereichen analysiert. Grundlage waren die Nutzungserhebungen, wie sie im Kapitel zur Ermittlung der Schadenspotenziale im Teilbericht Wirtschaftlichkeitsuntersuchung beschrieben sind. Im Wesentlichen sind dies die Daten des automatisierten Liegenschaftskatasters (ALK), ATKIS-Daten (DLM25), Luftbilder und Ortsbegehungen. Im Blickpunkt der Erhebungen standen Gebäudeobjekte mit ihrer spezifischen Nutzung (z. B. Wohnbebauung, Gewerbe). Durch eine Überlagerung der Nutzungsthemen im GIS mit den Überschwemmungsgebietsflächen wird deutlich, welche Siedlungsbereiche bei welchen ausufernden Abflüssen erstmalig betroffen sind. Es kann also bezogen auf den Fließkilometer der Schadensbeginn in Abhängigkeit der Jährlichkeit und der Höhe des Abflusses in m³/s festgestellt werden. Die Ergebnisse der Gefährdungsanalyse finden sich im Fachbericht Defizitanalyse. Es wurden Gruppen von Objekten betrachtet sowie exponierte, schadensträchtige Einzelobjekte (Gewerbebetriebe) und gefährdete Einzelobjekte im Außenbereich mit dünner Besiedlung. Der Solmsbach besitzt eine geringe hydraulische Leistungsfähigkeit, die ein frühes Ausufern bedingt. Der enge Talraum ist bis auf wenige Ausnahmen auch in den Siedlungsbereichen von Bebauung freigehalten. Es handelt sich in weiten Bereichen um Nutzgärten (Obst, Gemüse). Für die an den Straßen liegenden Gebäude beginnt der schadhafte Abfluss erst, wenn schon deutliche Ausuferungen vorliegen. Februar 2009 Seite 10

18 Tabelle 3-2: Ergebnis Defizitanalyse Nr. Maßnahme Station [km] Schaden ab HQ x (uesg) Abfluss [m³/s] Ortslage Länge Maßnahme [m] Kommentar / Maßnahme 10 0, ,61 Solms 160 Gewerbegebiet Solms, Bahnhofsallee 20 1, ,45 Solms 120 Gewerbeobjekt - 1, ,45 Solms verbleibende Restgefährdung 30 1, ,45 Solms 70 Mauer / Verwallung; ausufernde Stelle zwischen Profilen - 1, ,38 Solms verbleibende Restgefährdung 40 1, ,38 Solms 70 Mauer / Verwallung, ausufernde Stelle zwischen Profilen - 2,300 extr 67,24 Solms Verwallung; Geländehöhen zu prüfen, Schutz der Gemeindehalle 50 2, ,12 Solms 250 Verwallung; Schutz der Stadtverwaltung vor HQ , ,91 Solms 230 Verwallung; Schutz der Wohnbebauung 70 3, ,05 Oberndorf 100 Verwallung; Schutz der Wohnbebauung - 3, ,05 Oberndorf verbleibende Restgefährdung - 3, ,05 Oberndorf verbleibende Restgefährdung - 3, ,05 Oberndorf verbleibende Restgefährdung 80 3, ,05 Oberndorf 80 Verwallung; Schutz der Wohnbebauung 90 4, ,69 Oberndorf 50 Objektschutz Oberndorfer Hütte; evtl. Mauer; Schutz bis HQ100 möglich 100 6, ,47 Bonbaden 70 KA: Objekt- oder Linienschutz für HQ100, potenziell gefährdet 110 7, ,89 Bonbaden 122 Mauer / Verwallung; Schutz der Wohnbebauung 120 7, ,89 Bonbaden 150 Schutz der Bundesstraße ab HQ , ,17 Bonbaden 400 Wohnbebauung rechts; Linienschutz 140 7,701 extr 59,26 Bonbaden 400 Mauer / Verwallung; Gewerbegebiet Bonbaden; potenzielle Betroffenheit, Geländehöhen zu prüfen; - 10, ,53 Neukirchen 80 gefährdetes Einzelobjekt, geringes Schadenspotenzial , ,00 Kraftsolms 120 Mauer / Verwallung; laut WSP-Breiten keine Ausuferung , ,00 Kraftsolms 210 Objekte z. T. sehr nahe am Gewässer; kleineres HQ; Objektschutz bis HQ , ,85 Kröffelbach 170 Einzelobjektschutz; durch Linienschutz bis HQextr zu schützen; evtl. Probleme Zufahrt , ,85 Kröffelbach 270 Mauer / Verwallung; Schutz der Wohnbebauung - 15, ,08 Kröffelbach verbleibende Restgefährdung - 15, ,09 Kröffelbach gefährdetes Einzelobjekt, geringes Schadenspotenzial - 15, ,02 Kröffelbach gefährdetes Einzelobjekt, geringes Schadenspotenzial , ,29 Brandobernd. 110 Mauer; Anschluss an Gelände im OW - 17, ,86 Solms verbleibende Restgefährdung , ,29 Brandobernd. 60 Mauer; Anschluss an Brücke im OW , ,29 Brandobernd. 40 Temporäre Maßnahme; Sandsäcke entlang Straße , ,71 Brandobernd. 75 Temporäre Maßnahme; Sandsäcke entlang Straße , ,28 Brandobernd. 160 Mauer an Gewerbehallen; an Brücke und Gelände anschließen - 18, ,80 Brandobernd. gefährdetes Einzelobjekt Die Bebauung rückt im Bereich städtischer Straßenquerungen näher an das Gewässer heran. Dort bilden sich Gefahrenstellen, insbesondere wenn das Wasser oberhalb von nicht leistungsstarken Brücken gestaut wird. Schadensschwerpunkte liegen in den Ortslagen Brandoberndorf, Bonbaden, Oberndorf (Solms) und Burgsolms; insbesondere dort, wo Gewerbegebiete betroffen sind. Auf dieser Grundlage wurden Linienschutzmaßnahmen erarbeitet, die zum Hochwasserschutz beitragen. Dennoch bleiben einige Bereiche, in denen aufgrund der Topografie und der Bebauung kein Linienschutz möglich ist. Hier ist von einer verbleibenden Restgefährdung auszugehen. In der Ortslage Oberndorf verbleibt eine Restgefährdung für die Bereiche zwischen Station 3,159 und 3,437 erhalten. Die ersten Schäden treten ab einem HQ 10 auf. Die überströmten Bereiche sind bei diesen Ausuferungen bereits großflächig und lassen sich nicht Februar 2009 Seite 11

19 durch Linienschutzmaßnahmen eindämmen. Bei selteneren Ereignissen nimmt die Gefährdung weiter zu, da auch die Anzahl der betroffenen Gebäude steigt. Bei der Untersuchung wurden Sonderbereiche festgestellt, in denen z. B. größere Abweichung zwischen DGM-Höhen und Profilvermessung vorlagen (Bsp. Bereich Bonbadener Maschinenbau GmbH). Hier ist die Geländehöhe zu prüfen, bevor Maßnahmenvorschläge erfolgen können. Die Ergebnisse der Defizitanalyse finden sich in Tabelle 3-2 dieses Berichts. Es werden alle Schadensschwerpunkte mit dem Fließkilometer aufgeführt. Für die Stellen, an denen eine Maßnahme sinnvoll und machbar ist, wurde eine Maßnahmennummer vergeben. Zusätzlich finden sich Informationen zum Schadensbeginn, die notwendigen Längen der jeweiligen Linienschutzmaßnahme, Vorschläge für den Maßnahmentyp und sonstige Kommentare in der Tabelle. 3.4 Festlegung des HW-Schutzzieles Im Rahmen der Studie war ein optimales Schutzziel festzulegen. Theoretisches Ziel ist der Schutz vor einem HQ 100, der sich aufgrund des Ausbauzustandes der Gewässer und des potenziell zur Verfügung stehenden Rückhalteraums realistischerweise nicht verwirklichen lässt. Für Linienschutzmaßnahmen lässt sich abhängig von dem örtlichen Gefährdungsniveau und den Restriktionen individuell ein Schutzziel festlegen; die technische Machbarkeit vorausgesetzt. Für den Betrieb von HW-Rückhaltebecken am Hauptlauf des Solmsbaches ist aus betrieblichen Gründen ein einheitliches Schutzziel zu vereinbaren. Bei Speichern entspricht die Festlegung eines Schutzzieles der Jährlichkeit des Bemessungsabflusses (HQ T ), bei der der Speicher optimal gefüllt ist und hier seine größte Drosselwirkung ausübt. Häufigere und kleinere Hochwasser passieren hingegen ungehindert die Sperrstelle (auch wenn sie wie am Solmsbach bereits zu lokalen Schäden führen) und höhere und seltenere Hochwasser lassen den Speicher überlaufen, sodass hier die Retentionswirkung gegen Null geht. Je höher (seltener) das Schutzziel ist, desto prozentual geringer fällt die Drosselwirkung bei gleichem Speicherinhalt aus. Je niedriger das Schutzziel gewählt wird, desto höher ist der Schutz vor häufigen Hochwassern, umso deutlicher fällt jedoch ein Überlaufen bei selteneren Zuflüssen aus. Die Untersuchungen zum effektivsten Schutzziel wurden mit dem NA-Modell durchgeführt, in das die potenziellen Speicher eingebaut wurden. Die Optimierung auf ein Schutzziel von HQ 20 (SZ20) wurde einer Variante mit Schutzziel HQ 50 (SZ50) gegenübergestellt. Es hat sich gezeigt, dass es trotz eines früheren Überlaufens der Speicher für das Schutzziel SZ20 durch die geänderte Wellenüberlagerung zu einer deutlichen Reduzierung der Abflussscheitel gegenüber dem Zustand ohne Becken kommen kann. Somit übt die SZ20-Variante nur eine geringfügig schlechtere Drosselwirkung bei einem HQ 50 aus und erzielt zusätzlich eine deutlich bessere Schutzwirkung für HQ 20. Die Speicher verlieren bei höheren Schutzzielen an Effektivität bei gleichen Bauaufwendungen. Als maßgebliches Schutzziel wird daher für die Speicherauslegung das SZ20 weiter verfolgt. Februar 2009 Seite 12

20 4 Entwicklung von Maßnahmen Im Rahmen eines vorsorgenden Hochwasserschutzes sind unterschiedliche Maßnahmen eines breiten Spektrums möglich. Für den Solmsbach wurden die im Folgenden aufgelisteten Maßnahmenvarianten detaillierter betrachtet. Details finden sich im Fachbericht Maßnahmen : Anlage von Hochwasserrückhaltebecken im Solmsbach und den Nebenläufen Umsetzung von abflussreduzierenden Maßnahmen in der Fläche des Einzugsgebietes Errichten eines Linienschutzes durch Mauern und Verwallungen Kombinierte Maßnahmen aus Hochwasserrückhaltebecken und Linienschutz Verhaltensvorsorgende Maßnahmen (HW-Frühwarnung) Auf dieser Basis wurde eine Maßnahmenkarte mit Überflutungsgebieten für HQ 20 (vgl. Anlage 5 im Fachbericht Maßnahmen ) erstellt, die die Beckenstandorte ausgewählter, effektiver Speicher und die Linienschutzmaßnahmen enthält. Die einzelnen Maßnahmenplanungen werden in den folgenden Unterkapiteln beschrieben 4.1 Hochwasserrückhaltebecken Die Realisierung von Hochwasserrückhaltebecken kann durch die temporäre Speicherung des abfließenden Wassers zu einer erheblichen Abflachung der Hochwasserwelle unterhalb des Speichers beitragen. Hochwasserrückhaltebecken sind technisch aufwendig zu realisierende Bauwerke, die zur Gewährleistung eines ordnungsgemäßen Betriebes regelmäßig zu überprüfen und zu überwachen sind. Bei ungesteuerten Becken ist der momentane Abfluss nur abhängig vom aktuellen Einstauvolumen und kann während eines HW-Ereignisses nicht verändert werden. Gesteuerte Becken bedürfen sogenannter Regelungsorgane. Ein Beispiel für ein Hochwasserrückhaltebecken mit einem Betriebsauslass in Trogbauweise und einer Dammscharte als Hochwasserentlastung stellt das HRB Hochelheim-Hörnsheim des Wasserverbandes Kleebach im Lahn-Dill-Kreis (vgl. Abbildung 4-1) dar. Es wurde 2006 in Betrieb genommen. Das Bauwerk liegt am Schwingbach (Nebengewässer des Kleebaches) in ca. 16 km Entfernung zur Ortslage Solms. Das Becken wurde für ein HQ 50 ausgelegt und ist Bestandteil eines Verbundsystemes zum HQ 100 -Schutz in Allendorf bei Gießen am Unterlauf des Kleebaches. Das Einstauvolumen beträgt ca m³ bei einer maximalen Dammhöhe von 5 m bis zur Dammscharte und einer Dammlänge von 160 m. Die ökologische Durchgängigkeit wird durch das offene Trogbauwerk und das weitgehend naturnah ausgebildete Gewässerprofil ermöglicht. Die Hochwasserentlastung erfolgt über einen abgesenkten Kronenbereich (Scharte), der mit in Beton gebetteten regionaltypischen Natursteinen befestigt ist. Die Fugen sind begrünt. Abbildung 4-2 zeigt die Dammscharte mit Fließrichtung von rechts nach links. Die Aufnahmen wurden freundlicherweise von Herrn Gleim vom RP Gießen zur Verfügung gestellt. Februar 2009 Seite 13

21 Der Regelabfluss wird über zwei Schieber an der Innenseite des Beckens gewährleistet, von denen einer nur als Notschieber betrieben wird. Die Höhe der Stauwand mit den Betriebsöffnungen reicht bis zur Oberkante der Hochwasserentlastungsanlage. Abbildung 4-1: Betriebsauslass HRB Hochelheim-Hörnsheim (Aufnahme Gleim) Abbildung 4-2: Dammscharte des HRB Hochelheim-Hörnsheim (Aufnahme Gleim) Februar 2009 Seite 14

22 Speicher 3, Bonbaden Speicher 4, Niederquembach Speicher 6, Raitzmühle Speicher 8, Brandoberndorf Abbildung 4-3: Lage der berücksichtigten Speicher am Solmsbach bei den durchgeführten Speicherkombinationen Am Solmsbach konnten aus vorliegenden Studien 14 potenzielle Speicherstandorte übernommen werden. Diese wurden um 6 weitere Becken ergänzt. Für jeden einzelnen Standort wurde die Lage der Sperrenstelle, Bestimmung des Maximalstaus (Kronenstauhöhe und Ausdehnung der Einstaufläche) unter Berücksichtigung örtlicher Restriktionen (Nutzungen, Gebäude, Straßen, etc.) (vgl. Kapitel 2.1 im Fachbericht Maßnahmen ) ermittelt. Das mögliche Rückhaltevolumen und die Dammkronenhöhe wurden unter Berücksichtigung der DIN bestimmt. Jeder einzelne Speicher wurde in das NA-Modell parametrisiert (vgl. Kapitel 2.2 im Fachbericht Maßnahmen ). Anschließend wurden Testsimulationen zur Ermittlung des effektivsten Schutzgrades durchgeführt. Die größte Reduktion des Abflusses mit dem vorhandenen Rückhaltevolumen kann bei einem 20-jährlichen Abfluss erzielt werden (HQ 20 ) (vgl. Anlage 1 des Fachberichtes Maßnahmen ). Februar 2009 Seite 15

23 Bei größeren Abflussereignissen kommt es zum Überlaufen des Speichers. Durch die geänderte Wellenüberlagerung kommt es zu einer deutlichen Reduzierung der Abflussscheitel gegenüber dem Zustand ohne Becken (vgl. Kapitel 2.4 im Fachbericht Maßnahmen ). Es wurden Simulationen für Einzelspeicher, Speicherkombinationen (2, 3, 4 Becken in Kombination) und alle Speicher der Nebengewässer für verschiedene Jährlichkeiten (vgl. Kapitel 2.5 und Anlage 2.1 bis Anlage 2.3 im Fachbericht Maßnahmen ) durchgeführt. Zur Bestimmung möglichst effektiver Speichervarianten wurde die Reduktion der Abflussminderung je Fließstrecke ermittelt. Als die drei effektivsten Speicher gelten die Nr. 3, 4, 8, die in den Kombinationen als Speicher 4, Speicher 4+8 und Speicher als Speichervorzugsvarianten gelten (vgl. Kapitel 2.6 im Fachbericht Maßnahmen ): Der Speicher 4 ist der effektivste Einzelspeicher. Er führt zu einer deutlichen Reduzierung von HQ 20 -Abflüssen auf Abflüsse unter HQ 5 im Bereich Niederquembach und weiter unterhalb zwischen HQ 5 und HQ 10. Die Speicherkombination Speicher 4+8 führt zu einer zusätzlichen Abflussdrosselung unterhalb des Freibads in Brandoberndorf. Somit erhält man einen zusätzlichen Schutz für die Ortslagen Brandoberndorf, Kröffelbach und Kraftsolms. Die reduzierten Abflüsse in diesem Bereich liegen in etwa bei einem HQ 10. Durch die zusätzliche Drosselung des Speichers 4 werden die Abflüsse im Bereich Niederquembach auf ca. HQ 5 verringert und liegen unterhalb vom Pegel Solmsbach zwischen einem HQ 5 und HQ 10. Die Variante Speicher drosselt zusätzlich die Abflüsse in Bonbaden und unterhalb auf Abflüsse, die kleiner als HQ 5 sind. Abbildung 4-4: Hydrologische Längsschnitte HQ 20 für die effektivsten Speicherkombinationen Februar 2009 Seite 16

24 Für diese Vorzugsvarianten wurden die hydrologischen Längsschnitte mit dem NA-Modell für die Jährlichkeiten T = 5, 10, 20, 50, 100 a und 1,3*HQ 100 für die drei Speichervarianten (vgl. Anlage 3 des Fachberichtes Maßnahmen ) ermittelt. Der hydrologische Längsschnitt für die effektivsten Speicher für das HQ 20 im Vergleich zum Istzustand stellt die Abbildung 4-4 dar. Die Ergebnisse für die Variante Speicher 4 wurden dunkelblau, für die Variante Speicher 4+8 rot und für die Variante Speicher grün abgebildet. Alle Speicher wurden auf einen 20-jährlichen Abfluss optimiert. Untersuchungen zu den Speichern an den Nebengewässern zeigen, dass diese nur eine relativ geringe Wirkung auf den Solmsbach ausüben, obwohl in Einzelfällen örtlich eine Abflussreduktion bis zu 80 % erreicht werden kann. Aufgrund der topografischen Situation (steile Kerbtäler) in den Seitenzuflüssen sind hohe Dämme erforderlich für relativ geringe Stauvolumina, was diese Becken schnell unwirtschaftlich werden lässt. 4.2 Flächige Maßnahmen im Einzugsgebiet Wasserrückhalt in der Fläche führt bereits im Einzugsgebiet zu reduzierter Abflussbildung. Daher wurden drei unterschiedliche Maßnahmentypen: (i) Siedlungsgebiete, (ii) Aufforstung, (iii) Gewässerrenaturierung (vgl. Kapitel 3 im Fachbericht Maßnahmen ) mit dem NA- Modell abgebildet. Die Berechnungsergebnisse wurden im hydrologischen Längsschnitt (vgl. Fachbericht Maßnahmen, Anlage 4) dargestellt. (i) Siedlungsgebiete: Verringerung des Versiegelungsgrades der befestigten Flächen um 20 % sowie Abbildung einer Regenwassernutzung in Höhe von 5 % des Niederschlags. (ii) Aufforstung: Umwandlung der Ackerflächen in Waldstandorte mit erhöhtem Infiltrationsvermögen und Zunahme der Durchwurzelungstiefe. (iii) Gewässerrenaturierung am Solmsbach: Abbildung von Maßnahmen am Gewässer, die die Fließgeschwindigkeit um 10 % reduzieren. Im Ergebnis findet nur eine sehr geringe Reduzierung der Spitzenabflüsse statt: am Pegel beträgt die prozentuale Abflussreduktion für ein HQ 20 für (i) 0,8 %, für (ii) 3,9 % und für (iii) 2,4 %. Flächige Maßnahmen dienen in der Regel der Schaffung naturnäherer Abflussverhältnisse und der GW-Anreicherung durch erhöhte Versickerung etc. und beziehen daraus ihre Berechtigung. Für Zwecke reinen HW-Schutzes sind sie nicht die erste Wahl. 4.3 Linienschutzmaßnahmen Mithilfe von Linienschutzmaßnahmen werden örtlich begrenzt Gebäude oder sonstige Schutzobjekte vor Hochwasser geschützt. Sie haben keinen Einfluss auf die Abflüsse, sondern verkleinern das Überschwemmungsgebiet hinter der Schutzlinie. Die Bebauung des Solmsbachtals (s. Gefahrenanalyse) bedingt, dass ein wasserseitiger linienhafter HW-Schutz gebäudenah, d.h. in vielen Bereichen gewässerfern ausgeführt werden muss. Eine HW-Schutzlinie direkt am Ufer ist technisch nicht machbar und würde durch die Einengung des Abflussquerschnittes kontraproduktiv wirken. Februar 2009 Seite 17

25 Die Entwicklung von 27 Linienschutzmaßnahmen erfolgte entlang des Gewässers für die Schadensschwerpunkte in den Ortslagen. Die Anordnung der Linienbauwerke erfolgte so, dass möglichst wenig Abflussquerschnitt beschnitten wurde (vgl. Kapitel 4 im Fachbericht Maßnahmen ). Dazu wären Verwallungen zum Teil auf privaten Grundstücken erforderlich. Wegen der topografischen Situation und der Siedlungsstruktur lässt sich kein einheitliches Schutzziel realisieren. Für jede einzelne Maßnahme wurde geprüft, für welche Jährlichkeiten ein Schutz möglich ist. Als mögliche Maßnahmentypen wurden Verwallung, Mauer, Einzelobjektschutz und temporäre Maßnahme (an zwei Stellen in Brandoberndorf) angesetzt. Generell wird eine Verwallung gegenüber einer Mauer bevorzugt. Mauern wurden nur dort vorgesehen, wo kein entsprechender Raum zur Verfügung steht. Insgesamt wurden ca. drei Kilometer Verwallungen und ca. 800 m Hochwasserschutzmauern geplant. Dabei ist das notwendige Freibord zu beachten. Temporäre Maßnahmen (wie gestapelte Sandsäcke) sind dort sinnvoll, wo kurzfristig Fließwege und Überschwemmungsgebiete abgeschnitten werden sollen und stationäre Maßnahme nicht oder nur mit großem finanziellen Aufwand möglich sind. Dieses Verfahren wurde für eine Gesamtlänge von ca. 115 m vorgesehen. Tabelle 4-1: Übersicht der geplanten Linienschutzmaßnahmen Maßnah men Nr. Station Ortslage Länge Maßn. max. Höhe Maßnahmentyp Variante Linienschutz (LS) Schaden ab HQx maximal HW- Schutz bis HQx wenn Schutz bis einschl. HQ20 möglich [km] [m] [cm] 10 0,961 Solms Stützmauer aus Stahlbeton ,106 Solms Stützmauer aus Stahlbeton ,429 Solms Stützmauer aus Stahlbeton ,572 Solms Verwallung ,345 Solms Verwallung ,624 Solms Verwallung ,079 Oberndorf Verwallung ,625 Oberndorf Verwallung ,247 Oberndorf Stützmauer aus Stahlbeton ,136 Bonbaden Verwallung ,089 Bonbaden Verwallung ,089 Bonbaden Stützmauer aus Stahlbeton ,328 Bonbaden Verwallung ,701 Bonbaden Verwallung > ,043 Kraftsolms Verwallung ,494 Kraftsolms Verwallung ,586 Kröffelbach Verwallung ,763 Kröffelbach Verwallung ,385 Brandobernd Verwallung ,504 Brandobernd Stützmauer aus Stahlbeton ,663 Brandobernd Temp. Maßnahme Sandsäcke ,808 Brandobernd Temp. Maßnahme Sandsäcke ,808 Brandobernd Stützmauer aus Stahlbeton Februar 2009 Seite 18

26 In Tabelle 4-1 ist in den letzten drei Spalten die Wirksamkeit der Einzelmaßnahmen vermerkt. Unterschieden wird in die Kriterien: festgestellte Jährlichkeit des Schadensbeginns, Jährlichkeit, bis zu der ein maximaler HW-Schutz gewährleistet werden kann und Feststellung, ob eine Maßnahme durchgeführt werden muss zur Sicherung eines schadfreien HQ 20 -Abflusses (Eintrag ungleich Null). Es ist keine Abflussverschärfung durch die vorgeschlagenen Linienschutzmaßnahmen zu erwarten, da sie nur für bestimmte Abflussjährlichkeiten wirken und die abgeschnittenen Schutzräume bei höheren Abflüssen wieder gefüllt werden und dann ihre Retentionswirkung entfalten. Nach Gesetzeslage führen die Linienschutzmaßnahmen durch die Verkleinerung des überfluteten Bereichs zu einem Retentionsraumverlust, für den nach 31b WHG 05/2007 ein entsprechender Ausgleich zu schaffen ist. Laut Gesetzestext muss der Ersatz von verlorengehendem Rückhalteraum umfang-, funktions- und zeitgleich erfolgen. Eine gängige Praxis ist der Ausgleich über Abgrabungen an anderer Stelle. Diese sind jeweils oberhalb und auf ca. gleicher Wasserspiegelkote auszuführen, damit sichergestellt ist, dass für gleiche HW- Ereignisse kompensiert wird. 4.4 Kombinierte Maßnahmen Die Realisierung von Rückhaltebecken ist sehr kostenaufwendig und bedarf geeigneter Standorte. Zusätzlich kann durch ergänzende Linienschutzmaßnahmen örtlich ein höheres Schutzziel (z.b. HQ 50 statt HQ 20 ) erreicht werden. Daher wurde im Rahmen der Studie geprüft, welche Kombinationen aus Speichern und Linienschutzmaßnahmen sinnvoll sind. Es wurden Maßnahmenkombinationen aus drei Vorzugsspeichervarianten und Linienschutz (vgl. Kapitel 5 im Fachbericht Maßnahmen ) entwickelt. Speicher 4, der auf das Schutzziel HQ 20 optimiert wurde mit zusätzlichem wirksamen Linienschutz (SP4 SZ 20 LS) Speicher 4+8, die auf das Schutzziel HQ 20 optimiert wurde mit zusätzlichem wirksamen Linienschutz (SP4+8 SZ 20 LS) Speicher 3+4+8, die auf das Schutzziel HQ 20 optimiert wurde mit zusätzlichem wirksamen Linienschutz (SP3+4+8 SZ 20 LS) Für die effektiven Speichervarianten wurden jeweils die WSP-Lagen HQ 20, HQ 50, HQ 100 mit dem Hydraulik-Modell berechnet. Bei den Varianten der effektivsten Speicher (vgl. Kapitel 2.6 im Fachbericht Maßnahmen ) reduziert sich der Wasserspiegel deutlich infolge des Speicherbetriebes. Auf dieser Basis konnte überprüft werden, welche Linienschutzmaßnahmen den Beginn der Schädigung zusätzlich verzögern und welches maximale Schutzziel erreicht werden kann. Die Wirtschaftlichkeitsbetrachtungen lassen eine Gruppierung der Linienschutzmaßnahmen nach ihrer hydraulischen und ökonomischen Wirkung zu: Februar 2009 Seite 19

27 Alle Maßnahmen entsprechend ihrer möglichen maximalen Schutzwirkung (SZ MAX) Maßnahmen, die erforderlich sind, um bis zu einem HQ 20 zu schützen (SZ 20) Maßnahmen, bei denen das Nutzen-Kosten-Verhältnis (NKV) größer 1 ist (SZ EFF) Maßnahmen, bei denen die Schadensminderung je Einzelmaßnahme größer ist (LS SM > 5000 ) Dies lässt sich auch auf die kombinierten Maßnahmen übertragen und führt zu einer verringerten Anzahl von notwendigen Maßnahmen: Tabelle 4-2: Anzahl der notwendigen Linienschutzmaßnahmen Variante Linienschutz Speicher 4 mit Linienschutz (SP 4 LS) Schutzziel Maximum (SZ MAX) Schutzziel, Schadensminderung > Schutzziel Effektiv, NKV > 1 (SZ EFF) Schutzziel HQ 20 (SZ 20) Speicher 4+8 mit Linienschutz (SP 4 LS) Speicher mit Linienschutz (SP 4 LS) Für jede Speichervariante wird für jeden Linienschutz die Jährlichkeit des Schadensbeginns und die der Jährlichkeit, bis zu der ein maximaler HW-Schutz gewährleistet werden kann, neu ermittelt. Dabei wird festgestellt, ob zur Sicherung eines schadfreien HQ 20 -Abflusses bzw. zur Gewährleistung eines zusätzlichen maximalen Schutzzieles die Linienschutzmaßnahme noch sinnvoll ist. 4.5 Vorsorgemaßnahmen Grundlagen der HW-Vorsorge Neben dem technischen HW-Schutz nimmt der vorsorgende HW-Schutz eine zentrale Stellung ein. Man unterscheidet folgende Gruppen der Vorsorgemaßnahmen (LAWA 2003). Bauvorsorge: angepasste Bauweisen und auf HW ausgerichtete Anlagenausrüstung, HWgerechte Nutzung von Keller- und Wohnräumen Verhaltensvorsorge: rechzeitige HW-Warnung und planvolles Handeln vor und während eines HW-Ereignisses, Alarm- und Einsatzplanung der Einsatzkräfte der Gefahrenabwehr Flächenvorsorge: wasserrechtliche Festsetzung von Überschwemmungsgebieten, Berücksichtigung des HW-Schutzes in der Landes-, Regional- und Bauleitplanung, Ausweisung und Sicherung von Vorrangflächen für den HW-Schutz, z. B. mögliche Standorte von HW- Rückhaltebecken Risikovorsorge: Finanzielle Vorsorge (Rücklagen bzw. Versicherung) Februar 2009 Seite 20

28 Im Rahmen des HW-Schutzplans Solmsbach wurden die HW-relevanten Daten und Informationen, die Grundlage der HW-Vorsorge sind, erstellt, aufbereitet und weitergegeben. Durch die Information über ihre individuelle Gefährdung ist die Bevölkerung in der Lage, sich frühzeitig soweit wie möglich selber zu schützen und Eigenmaßnahmen einzuleiten. Den Rettungs- und Gefahrenabwehrkräften dienen die Informationen zum vorausschauenden Erkennen von Gefährdungsschwerpunkten und dem Entwickeln von geeigneten Abwehrmaßnahmen. Falls es dennoch zu Schäden durch Hochwasser kommt, sollten sich die Bürger, Gewerbetriebe und Kommunen rechtzeitig durch die Möglichkeiten einer finanziellen Vorsorge mittels Rücklagen und Versicherung vor beträchtlichen Folgekosten und Einnahmeverlusten, die ggf. zum finanziellen Ruin führen können, schützen Vorschlag Warnpegelsystem Der HW-Meldepegel Bonbaden liegt am Fluss-km 6,000 relativ nah der Mündung und besitzt daher Aussagekraft für die am Unterlauf gelegenen Siedlungsbereiche und für die Lahn als Vorfluter des Solmsbachs. Der Pegel Bonbaden bietet jedoch kaum Vorlaufzeit, um geeignete Maßnahmen einzuleiten. Für das obere Einzugsgebiet, das wesentlich früher auf intensive Niederschläge reagiert, hat er faktisch keine Bedeutung. Für einen strategisch sinnvollen Einsatz im Hochwasserfall ist es jedoch wichtig, möglichst zuverlässig und frühzeitig die Bevölkerung und die Einsatzkräfte im Hochwasserfall zu benachrichtigen. Um die bestehende Informationslücke zu schließen, wurden im Rahmen des Vorschläge für eine Frühwarnung auf Basis von Warnpegeln erarbeitet. Als Standorte für zusätzliche Warnpegel schlagen wir die in Tabelle 4-3 genannten Orte vor. Tabelle 4-3: Vorschläge für Standorte von zusätzlichen Warnpegeln Ortslage Standort Bemerkung Brandoberndorf Km 17,8 Brandoberndorf Befestigung mit einem Kragarm an einem privaten massiven Gebäude Kröffelbach oder Kraftsolms Km 14,1 oberhalb Mündung Minetbach Km 13,4 Bereich Dorfgemeinschaftshaus unterhalb Zufluss Minetbach Brückenbauwerk der L 3053 im Bereich Marzwiese Brückenbauwerk, Ortseinfahrt. Brücke bei 1,3*HQ 100 überströmt Ein wichtiges Maß für die Errichtung der Warnpegel ist die Wellenlaufzeit im Einzugsgebiet, die mithilfe des NA-Modells ermittelt wurde. Sollten HW-Rückhaltebecken im Solmsbach realisiert werden, sind die Wellenlaufzeiten auf den Speicherbetrieb anzupassen. Die aufgelisteten Wellenlaufzeiten (vgl. Tabelle 4-4) beziehen sich auf den vorgeschlagenen Warnpegel Brandoberndorf. Februar 2009 Seite 21

29 Tabelle 4-4: Wellenlaufzeiten im Einzugsgebiet Solmsbach (Angaben in Stunden nach Auftreten des Scheitelabflusses am Warnpegel Brandoberndorf) Ortslage Istzustand Speicher 4 (> HQ 10 ) Speicher 4+8 (> HQ 10 ) Speicher (> HQ 10 ) Brandoberndorf 0 h 0 h 3,0 h 3,0 h Kröffelbach 0,5 h 0,5 h 4,0 h 4,0 h Kraftsolms 1,0-1,25 h 1,0-1,25 h 0,75 h 0,75 h Niederquembach 1,5-2,0 h 1,5-2,0 h 5,0 h 5,0 h Neukirchen 1,5-2,0 h 1,5-2,0 h 5,0 h 5,0 h Bonbaden 2,0 2,5 h 4,0 h 5,25 h 5,0 h Oberndorf 2,5-3,5 h 5,0 h 5,75 h 5,5 h Solms 4,0-4,25 h 5,75 h 7,0 h 6,5 h Aufgrund der kurzen Vorwarnzeit und des zu jeder Tages- und Nachtzeit möglichen HW- Ereignisses sollten die Pegel mit Messgeräten ausgestattet werden, die eine automatische Benachrichtigung eines ausgewählten Personenkreises ab einem bestimmten Warnniveau selbsttätig durchführen können. Weitere, detaillierte Ausführungen finden sich im Fachbericht Maßnahmen. Februar 2009 Seite 22

30 5 Maßnahmenbewertung 5.1 Ökonomische Bewertung Grundlagen Zentrales Kriterium für die Bewertung der Vorteilhaftigkeit einer Schutzmaßnahme ist ihre Ökonomische Effizienz. Diese wurde auf Grundlage der Leitlinien zur Durchführung von Kostenvergleichsrechnungen (LAWA 2005) berechnet. Ein Projekt ist dann wirtschaftlich, wenn das Nutzen-Kosten-Verhältnis mindestens 1 oder größer ist. Der Nutzen wird ökonomisch beschrieben durch die verhinderten Schäden. Diese werden mittels einer Schadenspotenzialberechnung für den Istzustand und alle Planungsvarianten ermittelt. Da HW-Abflüsse eines breiten Häufigkeitsspektrums (von T = 5 a bis seltener als 100 a) einfließen, werden die Schäden in in jährliche Schadenserwartungen in der Einheit /a umgerechnet. Diese lassen sich entsprechend der Nutzungsdauer wasserwirtschaftlicher Anlagen von 80 Jahren mit einem Zinssatz von 3 % über diesen Zeitraum als Projektnutzenbarwerte (PNBW) kapitalisieren. Mit den Baukosten wird analog verfahren. Die Investitionskosten und laufenden Kosten werden zum Projektkostenbarwert (PKBW) zusammengefasst und dann mit dem PNBW ins Verhältnis gesetzt. Details zur Methodik und den Ergebnissen finden sich im Fachbericht Wirtschaftlichkeitsuntersuchung Maßnahmenkosten Die berechneten Kosten der Speicher sind in Tabelle 5-1 aufgelistet, die der Linienschutzmaßnahmen in Tabelle 5-2. Tabelle 5-1: Kostenschätzung der Speicher Speicher Nr. Bez. Kosten Damm Kosten Betriebseinrichtung Kosten Kombi. Bauwerke Damm Kosten Ausgl. Maßnahmen/ Grunderwerb Kosten HWE (Dammscharte) Gesamtkosten Jährliche Kosten spez. Kosten Einstau HQ 20 [Mio. ] [Mio. ] [Mio. ] [Mio. ] [Mio. ] [Mio. ] [Mio. /a] /m³ N1 0, ,543 0,468 3,697 0,018 17,66 3 B2 0, ,306 0,441 4,486 0,022 33,53 8 BRO 0,689 0,126 0, ,146 1,280 0,006 11,51 Februar 2009 Seite 23

31 Tabelle 5-2: Investitionskosten und laufende Kosten je Linienschutzmaßnahme Untersuchungsabschnitt Station Nr. Ortslage Länge Maßn. max Hoehe* Maßnahmentyp Investitions- Kosten spez. Kosten laufende Kosten 1 Promille der Investitionskosten [km] [m] [cm] /m /a 10 0,961 Solms Stützmauer aus Stahlbeton ,106 Solms Stützmauer aus Stahlbeton ,429 Solms Stützmauer aus Stahlbeton ,572 Solms Verwallung ,345 Solms Verwallung ,624 Solms Verwallung ,079 Oberndorf Verwallung ,625 Oberndorf Verwallung ,247 Oberndorf Stützmauer aus Stahlbeton ,136 Bonbaden Verwallung ,089 Bonbaden Verwallung ,089 Bonbaden Stützmauer aus Stahlbeton ,328 Bonbaden Verwallung ,701 Bonbaden Verwallung ,043 Kraftsolms Verwallung ,494 Kraftsolms Verwallung ,586 Kröffelbach Verwallung ,763 Kröffelbach Verwallung ,385 Brandobernd Verwallung ,504 Brandobernd Stützmauer aus Stahlbeton ,663 Brandobernd Temp. Maßnahme Sandsäcke ,808 Brandobernd Temp. Maßnahme Sandsäcke ,808 Brandobernd Stützmauer aus Stahlbeton Schadenspotenziale Istzustand Die Ermittlung der potenziellen Schäden für den Istzustand (vgl. Kapitel 3 im Fachbericht Wirtschaftlichkeitsuntersuchung ) erfolgt auf der Basis von Gebäuden und ihrer Attributierung der Nutzung mithilfe von nutzungsabhängigen Schadensfunktionen. Die Schäden werden wasserstandsbezogen anhand der Einstautiefen am Gebäude berechnet. Die ermittelten Schäden beruhen auf den Vermögenswerten der Gebäude. Bei gewerblich genutzten Objekten wird zusätzlich der Produktionsausfall mithilfe der Bruttowertschöpfung angesetzt. Zusätzlich werden Schäden an Kraftfahrzeugen, Flächennutzung und Infrastruktur berücksichtigt. Die Auswertung erfolgt anschließend auf Gemarkungsebene (vgl. Tabelle 5-3). Februar 2009 Seite 24

32 Tabelle 5-3: Gesamtschadenspotenzial je Stadt / Gemeinde Ortslage Stadt / Gemeinde 1,3*HQ100 HQ100 HQ50 Gesamtschaden HQ20 Bonbaden Braunfels Braunfels Braunfels Neukirchen Braunfels Niederquembach Schöffengrund Burgsolms Solms Oberndorf Solms Brandoberndorf Waldsolms Kraftsolms Waldsolms Kröffelbach Waldsolms Gesamtsumme HQ10 HQ5 HQ2 Die Schadenserwartungen des Istzustands sind in Tabelle 5-4 aufgelistet. Tabelle 5-4: Übersicht der Schadenserwartung je Gemarkung für den Istzustand Gemarkung Stadt / Gemeinde Schadenserwartung Istzustand [ /a] Bonbaden Braunfels Braunfels Braunfels 0 Neukirchen Braunfels 76 Niederquembach Schöffengrund 6 Burgsolms Solms Oberndorf Solms Brandoberndorf Waldsolms Kraftsolms Waldsolms Kröffelbach Waldsolms Summe Schadenspotenziale Planzustand Durch die Realisierung der vorgeschlagenen Maßnahmen, wie der Bau von Hochwasserrückhaltebecken als auch von Verwallungen und Mauern (Linienschutz), können die entstehenden Hochwasserschäden erheblich reduziert werden. Bei der Ermittlung der Schadenspotenziale wurden drei Gruppen von Maßnahmentypen unterschieden: Linienschutz (Verwallungen, Mauern usw.), Hochwasserrückhaltebecken (effektivsten Speicherstandorte) und Kombinierte Maßnahmen (Speicher in Kombination mit Linienschutz). Februar 2009 Seite 25

33 Bei den Linienschutzmaßnahmen kann differenziert werden nach Maßnahmen, die notwendig sind für das maximale Schutzziel (SZ MAX), die notwendig sind zur Sicherstellung eines Schutzes bis zum HQ 20 (SZ HQ 20), die ein positives Nutzen-Kosten-Verhältnis (SZ EFF) aufweisen und die zu einer Schadensminderung > 5000 (SM > 5000 ) im Einzelfall führen. Die Methodik der Schadensberechnung und die Ergebnisse für die Planzustände sind detailliert im Fachbericht Wirtschaftlichkeitsuntersuchung beschrieben. Abbildung 5-1 zeigt als Säulendiagramme die Schadenserwartungen für die Ortslagen (Gemarkungen) des Istzustands und der Planzustände Linienschutz bei maximalem Schutzziel sowie der Speicherkombinationen 4, 4+8 und Die größten Schäden treten durchweg in den Ortslagen Burgsolms und Oberndorf auf, gefolgt von Brandoberndorf und Bonbaden. Abbildung 5-1: Schadenserwartung je Ortslage für den Istzustand, maximalen Linienschutz und die effektivsten Speicherkombinationen Februar 2009 Seite 26

34 Der Linienschutz vermag die Schadenserwartung um ca bzw. um ca. 25 % zu senken. Die Schadenserwartung im Vergleich zum Istzustand sinkt je nach Speichervariante um /a (ca. um 30 %) bei Realisierung des Speichers 4 bzw. bei der Variante Speicher bis maximal /a (ca. 60 %). Die Speicherkombination 3+4 liegt auf ähnlichem Niveau. Die Analyse der Schadenserwartungen der Planzustände der kombinierten Maßnahmen zeigt Abbildung 5-2. Abbildung 5-2: Gegenüberstellung der Schadenserwartung je Ortslage für die effektivsten Speichermaßnahmen und ihre Kombination mit maximalem Linienschutz Es wird ersichtlich, dass der Linienschutz in Kombination mit Speicher 4 die Schadenserwartung noch deutlich reduzieren kann. Für die anderen Speicherkombinationen fällt die zusätzliche Minderung geringer aus. Die konkreten Zahlenwerte sind dem Fachbericht Wirtschaftlichkeitsuntersuchung zu entnehmen. Februar 2009 Seite 27

35 5.1.5 Nutzen-Kosten-Verhältnisse Die ökonomische Effizienz als Verhältnis zwischen Nutzen und Kosten wird deutlich in Abbildung 5-3. Die dunkelgrünen Säulen stellen die kapitalisierten Kosten (Kostenbarwerte) und die hellgrünen Säulen die Nutzenbarwerte dar. Ein Maßnahme ist wirtschaftlich, wenn die hellgrünen Säulen gleich hoch oder höher als die dunkelgrünen Säulen sind. Alle Varianten unterscheiden sich jedoch deutlich im Bereich finanzieller Aufwand (PKBW zwischen 0,9 und 12 Mio. ) und der Schadensminderung (PNBW zwischen 1,5 bis 6,6 Mio. PKBW). Varianten gelten als ökonomisch effizient, wenn die PNBW größer oder gleich als PKBW sind. Dazu gehören die Kombination aus Speicher und alle Varianten des Linienschutzes ohne Speicher. Der Speicher 4 in Kombination mit dem effektivsten Linienschutz (SP 4 LS SZMAX EFF) sowie Speicher in Kombination mit einem Linienschutz bis zum HQ 20 (LS SZ20) weisen ein Nutzen-Kosten-Verhältnis nahe 1 aus und sind auch noch als wirtschaftlich zu bezeichnen. Abbildung 5-3: Gegenüberstellung der Projektnutzen- und Projektkostenbarwerte Februar 2009 Seite 28