JOHANNES RUF Hydraulische Untersuchungen zum Neubau eines Lebensmittelmarktes in St. Peter, Gewann Doldenmatten Kurzbericht Projekt-Nr. 612-1649 November 2012
Versions- und Revisionsbericht Nr. Datum Erstellt Geprüft Beschreibung 1 06.11.2012 S. Rapp M. Wollny Version 0 2 29.11.2012 S. Rapp M. Wollny Version 0 i.v. Matthias Wollny i. A. Stefan Rapp Fichtner Water & Transportation GmbH Linnéstraße 5, 79110 Freiburg Deutschland Telefon: +49-761-88505-0 Fax: +49-761-88505-22 E-Mail: info@fwt.fichtner.de Copyright by FICHTNER WATER & TRANSPORTATION GMBH I
Inhaltsverzeichnis 1. Fragestellung...1 2. Datengrundlage...1 3. Bestehende Verhältnisse...1 3.1 Lage des Vorhabens...1 3.2 Geplante Baumaßnahme...2 3.3 Hydrologie...4 4. Hydraulische Wasserspiegellagenberechnung...5 4.1 1D-Modell...5 4.2 Ergebnisse...5 5. Bewertungen und Empfehlungen...6 6. Beispiel zur Umsetzung...7 II
Abbildungen Abb. 3-1: Lage des geplanten Bauvorhabens Lebensmittelmarkt Doldenmatte... 2 Abb. 3-2: Geplante Baumaßnahme (Planung AG Freiraum)... 3 Abb. 3-3: Eschbach im Bereich der geplanten Maßnahme und im Bereich der Bebauung... 4 Abb. 3-4: Eschbach im Bereich der Bebauung unterstrom der geplanten Maßnahme... 4 Anlagen Anlage 1 Lageplan hydraulisches Modell Anlage 2 Berechnungsergebnisse für HQ 100 = 2,66 m³/s Anlage 3 Berechnungsergebnisse für Q = 4,00 m³/s Anlage 4 Lageplan mit Überflutungsflächen bei HQ 100 = 2,66 m³/s III
1. FRAGESTELLUNG In St. Peter im Schwarzwald soll ein neuer Lebensmittelmarkt im Gewann Doldenmatten gebaut werden. Unmittelbar südlich des geplanten Bauvorhabens verläuft der Eschbach. Aufgrund aktueller Beobachtungen bei einem Starkregenereignis am 09.10.2012 soll überprüft werden, ob sich die geplante Baumaßnahme im Falle eines 100-jährlichen Hochwasserereignisses nachteilig auf die Hochwassersituation auswirkt. Im vorliegenden Bericht wird diese Fragestellung untersucht. Mit Hilfe eines 1D- Fließgewässermodells wurden die Abflussverhältnisse modelliert und anhand der Rechenergebnisse die Überflutungslinien für Ist- und Planzustand beim 100-jährlichen Hochwasser dargestellt. 2. DATENGRUNDLAGE Als Grundlagen für die Untersuchung standen zur Verfügung: Hydrologische Daten am Pegelstandort, Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz (LUBW), Daten-CD-ROM Abfluss-BW Entwurfsvermessung, Vermessungsbüro Markstein, Emmendingen, März 2012 Hydrologischer und hydraulischer Nachweis des Eschbaches und Zähringerbaches, Ing,-Büro G. Hagen, Freiburg, 1988/89 Befliegungsdaten des Gebiets Planung der AG Freiraum für das Bauvorhaben 3. BESTEHENDE VERHÄLTNISSE 3.1 Lage des Vorhabens Das geplante Baugebiet befindet sich unmittelbar südlich der Kreuzung der Landesstraßen L112 und L127 in der Gemeinde St. Peter im Schwarzwald. Bebaut werden soll das Flurstück 133/3 südlich der Glottertalstraße (L127) im Gewann Doldenmatte, das im Süden vom Eschbach begrenzt wird. Im Westen liegt das Flurstück 132/1, auf dem sich ein Wohnhaus befindet, im Osten befindet sich das Flurstück 135, das im Wesentlichen aus Wiesenflächen besteht und über das auch der Eschbach fließt. Seite 1
Abb. 3-1 zeigt die Lage des Bauvorhabens. L112 Richtung Glottertal L127 Richtung Stegen Geplanter Lebensmittelmarkt Eschbach L127 Richtung St. Märgen Abb. 3-1: Lage des geplanten Bauvorhabens Lebensmittelmarkt Doldenmatte 3.2 Geplante Baumaßnahme Gemäß den vorliegenden Planunterlagen soll auf dem Flurstück 133/3 die östliche Hälfte durch das neue Gebäude eingenommen werden. Im nördlichen Teil des Flurstückes wird teilweise Boden abgetragen und im südlichen Drittel aufgeschüttet. Auf der westlichen Hälfte des Flurstücks soll ein Parkplatz angeordnet werden. Die Geländeaufschüttung wird im südlichen Teil zum Gewässer hin durch Gabionenwände abgestützt. Auf der Süd- und Ostseite des Geländes sollen Bäume zwischen Lebensmittelmarkt und Gewässer gepflanzt werden. Um die Zuwegung zu den gegenüberliegenden Wiesenflächen zu ermöglichen, soll landwirtschaftlicher Verkehr über die Parkplätze und eine Brücke im südlichen Bereich des Parkplatzes auf die gegenüberliegende Talseite geführt werden. Die aktuelle Planung der AG Freiraum ist in Abb. 3-2 dargestellt. Seite 2
Abb. 3-2: Geplante Baumaßnahme (Planung AG Freiraum) Am Mittwoch, 24. Oktober 2012 wurden die örtlichen Verhältnisse der geplanten Maßnahme und des Eschbachs bei einer Ortsbegehung in Augenschein genommen. Die Aktualität vorliegender Vermessungsdaten aus einer hydraulischen Untersuchung aus den Jahren 1988/89, insbesondere der Gerinneprofile unterstrom der geplanten Maßnahme, wurde bei der Begehung bestätigt. Gespräche mit Anwohnern brachten hilfreiche Erkenntnisse, die zur Gesamteinschätzung des Gebietes beitrugen. Der Eschbach weist generell ein sehr niedriges Gerinnebett auf und wird im derzeit bebauten Bereich häufig von starkem Bewuchs begleitet. Aufgrund einiger technischer Bauwerke im Verlauf des Eschbaches unterstrom des Projektgebiets, wie zum Beispiel Durchlässe oder Verdolungen, ist in Verbindung mit dem starken Bewuchs eine starke Verklausung bei Hochwasser wahrscheinlich. Aufgrund des starken Gefälles ist dadurch aber keine Beeinflussung des Abflusses im Bereich des zu untersuchenden Gebiets zu erwarten. Die Abb. 3-3 und Abb. 3-4 zeigen den Eschbach im Projektgebiet. Seite 3
Abb. 3-3: Eschbach im Bereich der geplanten Maßnahme und im Bereich der Bebauung Abb. 3-4: Eschbach im Bereich der Bebauung unterstrom der geplanten Maßnahme 3.3 Hydrologie Aus der LUBW-Regionalisierung wurde der Wert für HQ 100 am Eschbach oberhalb Wolfsgrundbach mit 16,76 m³/s (EZG-Fläche 8,85 km²) entnommen. Das Teileinzugsgebiet am Projektstandort Doldenmatten ist ca. 1,22 km² groß. Flächenanteilig wird dort für das zu betrachtende HQ 100 einschließlich Klimafaktor (1,15) der Abflusswert 1,22/8,85 16,76 1,15 = 2,66 m³/s benutzt. Um die Sensitivität des Systems zu testen, wurden auch Abflüsse von 3, 4, und 5 m³/s gerechnet. Exemplarisch werden auch die Berechnungsergebnisse der hydraulischen Berechnung für 4 m³/s dargestellt. Seite 4
4. HYDRAULISCHE WASSERSPIEGELLAGENBERECHNUNG 4.1 1D-Modell Das hydraulische Modell wurde mit dem annerkannten Programm HEC-RAS des U.S. Army Corps of Engineers erstellt. Die Geometrie des Modells wurde im Bereich des Neubauprojekts aus der terrestrischen Vermessung für das Bauvorhaben, südlich und östlich angrenzende Bereiche aus Befliegungsdaten und das Gerinne unterstrom aus den vorliegenden hydraulischen Berechnungen von 1988/89 modelliert. Die Profile aus letztgenannten Berechnungen wurden vor Ort auf Aktualität und Plausibilität überprüft. Der Eschbach wurde auf einer Fließstrecke von rd. 206 m modelliert, wobei die untere Modellgrenze (Station 0+000) ca. 70 m unterstrom des Lebensmittelmarktes liegt. Aufgrund des steilen Sohlgefälles von ca. 3,2 % zwischen Lebensmittelmarkt und unterer Modellgrenze können Einflüsse aus dem Unterwasser auf den Wasserspiegel im Projektbereich ausgeschlossen werden. Dies wurde in einer Sensitivitätsrechnung untersucht und bestätigt. Es wurde durchgängig ein relativ rauer k St -Wert von 25 m 1/3 /s benutzt (Annahme: hohes Gras). Der geplante Baumstreifen neben dem Lebensmittelmarkt zum Gewässer hin wurde mit k St = 15 m 1/3 /s angenommen. Die vorgesehene Überfahrt vom geplanten Parkplatz auf die landwirtschaftlichen Flächen auf der gegenüberliegenden Talseite wurde als schräge Brückenplatte mit 5 m breiter Durchflussöffnung modelliert. Detaillierte Planunterlagen zur Brücke lagen nicht vor. Der Lageplan des hydraulischen Modells ist in Anlage 1 dargestellt. 4.2 Ergebnisse Die Berechnungsergebnisse sind in Anlage 2 für HQ 100 = 2,66 m³/s und in Anlage 3 für 4,0 m³/s jeweils tabellarisch, im hydraulischen Längsschnitt und in Querprofilen dargestellt. In der tabellarischen Übersicht zeigt sich, dass in den meisten Profilen gerade schießender Abfluss vorliegt (Froude-Zahl >1). Durch Einschnürungseffekte liegt der Wasserspiegel im Planzustand in manchen Querprofilen auch geringfügig unterhalb des Wasserspiegels im Ist-Zustand. Die maximale Erhöhung des Wasserspiegels durch die geplante Maßnahme beträgt bei HQ 100 und bei einem Abfluss von 4,0 m³/s rechnerisch 2 cm. Der geringe Einfluss der Baumaßnahme erklärt sich durch die zumeist schießenden Abflussverhältnisse und den daraus resultierenden geringen Wassertiefen. Die geplanten Geländeaufschüttungen ragen deshalb kaum in den Fließquerschnitt. Seite 5
Einzig im Bereich der neuen Brückenüberfahrt stellt sich lokal ein Aufstau für den Planzustand von rd. 25 cm ein, der in diesem Bereich jedoch unkritisch ist, weil die Geländeauffüllung dort mit Gabionen gesichert wird und das Wasser linksseitig großflächig ausufern kann. Im Lageplan in Anlage 4 sind die Überflutungsflächen für HQ 100 im Ist- und Plan- Zustand dargestellt. Das Retentionsvolumen innerhalb des HQ 100 -Fließquerschnitts, das durch die Baumaßnahme verloren geht, beträgt rd. 25 m³. 5. BEWERTUNGEN UND EMPFEHLUNGEN Insgesamt wird der Einfluss der geplanten Baumaßnahme auf die Hochwassersituation als unkritisch gesehen, zumal der Wasserspiegel bei HQ 100 für die berechneten Abflüsse bei Weitem noch nicht die geplante Geländehöhe des Lebensmittelmarktes erreicht und linksseitig des Eschbachs noch sehr große Fließquerschnitte zur Verfügung stehen. Ein nachteiliger Einfluss auf die unterhalb liegende Bebauung ist nicht erkennbar. Für die weitere Planung bzw. die Umsetzung der geplanten Maßnahme wird folgendes empfohlen: Das verloren gehende Retentionsvolumen von 25 m³ muss an anderer Stelle ausgeglichen werden. Das LRA Breisgau-Hochschwarzwald regt diesbezüglich an, die Bachüberfahrt mit einem kleinen Wegedamm und einer Durchflussöffnung, die den Abfluss bei größeren Hochwasserereignissen drosselt, herzustellen. Dadurch bildet sich unmittelbar im Projektbereich ein Retentionsraum zur Kompensation des verlorenen Volumens. Eine solche Lösung Bedarf der weiteren Abstimmung mit der Gemeinde St. Peter und betroffenen Grundstückseigentümern. Ein Wegedamm muss gegebenenfalls überströmbar oder mit ausreichenden Freibord ausgebildet werden. Die ökologische Längsdurchgängigkeit des Fließgewässers im Bereich der Bachüberfahrt ist aufrecht zu erhalten. Die geplante Bepflanzung zwischen Lebensmittelmarkt und Gewässer ist mit dem Landratsamt Breisgau-Hochschwarzwald abzustimmen. Seite 6
6. BEISPIEL ZUR UMSETZUNG Eine überschlägige Abschätzung der Geländesituation zeigt, dass beim 100-jährlichen Abfluss ein Retentionsvolumen von ca. 70 m³ geschaffen werden kann, wenn sich oberhalb der Bachüberfahrt eine Einstauhöhe von etwa 716,30 m+nn einstellt. Eine grobe Vorbemessung im hydraulischen Modell ergab, dass sich dies beispielsweise mit einem Rechteckdurchlass erreichen lässt, der die lichten Abmessungen B x H = 4,50 x 1,00 m besitzt, der jedoch so ins Erdreich eingebunden ist, dass ca. 25% der Querschnittsfläche durch Sohlbelag und seitlichen Bermen nicht abflusswirksam sind. Für diesen Fall wirkt der Durchlass durch die Querschnittseinengung als hydraulische Kontrolle, so dass sich im Durchlass schießender Abfluss einstellt ohne dass der Durchlass dabei überstaut wird. Andere Querschnittsformen für den Durchlass sind möglich. Eine detailliertere Dimensionierung des Durchlasses und der Bachüberfahrt ist im Zuge der weiteren Planung erforderlich. Bei einem Einstau bis 716,30 m+nn wird auf dem Flurstück 133, das auf der anderen Seite des Eschbachs gegenüber dem geplanten Lebensmittelmarkt liegt, im Retentionsbereich eine Fläche von ca. 260 m² überstaut. Das sind rd. 200 m² mehr, als im derzeitigen Zustand beim 100-jährlichen Hochwasser. Seite 7
Anlage 1 Lageplan hydraulisches Modell
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Anlage 2 Berechnungsergebnisse für HQ 100 = 2,66 m³/s
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Anlage 3 Berechnungsergebnisse für Q = 4,00 m³/s
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Anlage 4 Lageplan mit Überflutungsflächen bei HQ 100 = 2,66 m³/s