Sturmfluten in Hamburg aber sicher! 40 Jahre Sturmflut 1976 gestern, heute, morgen Peter Fröhle Institut für Wasserbau Technische Universität Hamburg (TUHH)
WAS WAR WAS IST WAS KOMMT Hochwasserschutz der Zukunft Peter Fröhle Institut für Wasserbau Technische Universität Hamburg (TUHH)
Inhalte Fragestellung und grundsätzliche Einflüsse auf Wasserstände Klimawandel, Unsicherheiten und Konsequenzen für den Hochwasserschutz Küstenschutzstrategien Mögliche Konzepte Ausgewählte Beispiele Fazit 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 3
Das Elbe Ästuar - Überblick 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 4
Einfluss der Nutzungen auf mittlere Tidewasserstände in Ästuaren Vertiefung der Zufahrt & Deichbau / Sperrwerksbau Verstärkung der Tidewelle Verstärkung der Sturmfluten Erhöhung des Bemessungswasserstands vor 1962: NHN + 6.00m nach 1976: NHN + 7.30m derzeit: NHN + 8.10m (2013) Strotmann & Fickert, 2009 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 5
Einfluss von Nutzungen auf (extreme) Sturmflutwasserstände Quelle LSBG Vertiefung der Zufahrt & Deichbau / Sperrwerksbau Verstärkung der Tidewelle Verstärkung der Sturmfluten Erhöhung des Bemessungswasserstands vor 1962: NHN + 6.00m nach 1976: NHN + 7.30m derzeit: NHN + 8.10m (2013) 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 6
Klimawandel Veränderungen der Wasserstände IPCC, 5th AR, 2013 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 7
Klimawandel - Veränderungen der Sturmintensität +0% Mögliche größte Zunahme Mögliche geringste Zunahme +14% Quelle: Norddeutsches Klimabüro 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 8
Folgen des Klimawandels für den Küstenschutz Veränderungen: Windverhältnisse Temperaturen Niederschläge Wasserstandsverhältnisse Seegangsklima Sturmintensität und häufigkeit Folgen: Veränderte Sedimenttransporte Veränderte Bauwerksbelastungen Geänderte Anforderungen für den Küstenschutz 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 9
Generelle Strategien des Hochwasserschutzes Grundsätzlich gibt es insgesamt fünf Küstenschutzstrategien: Null-Option Geordneter Rückzug Halten der Linie Vorwärtsverteidigung Beschränkter Eingriff nach IPCC, CZMS, 1990 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 10
SCHUTZ GEGEN HOCHWASSER UND STURMFLUTEN - Überblick technische Maßnahmen - Direkter Schutz Seedeiche Wände / Mauern Flussdeiche Dünenschutz Sturmflut- Sperrwerke Verschlüsse und mobile Elemente Angepasste Bauweisen Management extremer Situationen Hochwasserschutzmanagement Indirekter (foreshore) Schutz Inseln und Halligen Wattgebiet Lahnungen Dämme Drainage und Entwässerung Schleusen und Pumpstationen Hinterland 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 11
Optionen für den Hochwasserschutz Überflutungsrisiko = Eintrittswahrscheinlichkeit Überflutung x Konsequenz (Schaden) Risiko begrenzen => Konsequenzen vermindern => Erhöhung der Resilienz von Systemen Konsequenzen / Schäden / Schadenspotentiale vermindern => hochwasserangepasste Bauweise Risiko begrenzen => Eintrittswahrscheinlichkeit vermindern => Erhöhung der Überflutungssicherheit Sturmflutwasserstände senken Hochwasserschutzanlangen erhöhen 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 12
Optionen für den Hochwasserschutz Überflutungsrisiko = Eintrittswahrscheinlichkeit Überflutung x Konsequenz (Schaden) Risiko begrenzen => Konsequenzen vermindern => Erhöhung der Resilienz von Systemen Konsequenzen / Schäden / Schadenspotentiale vermindern => hochwasserangepasste Bauweise Risiko begrenzen => Eintrittswahrscheinlichkeit vermindern => Erhöhung der Überflutungssicherheit Sturmflutwasserstände senken Hochwasserschutzanlangen erhöhen 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 13
Konsequenzen vermindern: hochwasserangepasste Bauweisen Gebäude oder Infrastruktur als wasserdichte Konstruktion als Hochwasserschutzmauer oder Deich auf Stelzen schwimmend 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 14
Hochwasserangepasstes Bauen Gebäude als Hochwasserschutzmauer - Fluttore / Beispiel Landungsbrücken Quelle LSBG 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 15
Hochwasserangepasste Bauweisen wasserdichte Bauweisen HafenCity - Hamburg Quelle LSBG Quelle LSBG Quelle LSBG Quelle LSBG 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 16
Mobiler Hochwasserschutz, Beispiel Heiligendamm 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 17
Schwimmende / amphibische Häuser Maasbommel, Netherlands Associated Press 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 18
Floating cities inhabitat.com 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 19
Floating cities inhabitat.com 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 20
Optionen für den Hochwasserschutz Überflutungsrisiko = Eintrittswahrscheinlichkeit Überflutung x Konsequenz (Schaden) Risiko begrenzen => Konsequenzen vermindern => Erhöhung der Resilienz von Systemen Konsequenzen / Schäden / Schadenspotentiale vermindern => hochwasserangepasste Bauweise Risiko begrenzen => Eintrittswahrscheinlichkeit vermindern => Erhöhung der Überflutungssicherheit Hochwasserschutzanlangen verstärken / Schutzniveau erhöhen Sturmflutwasserstände senken 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 21
Deicherhöhung / Deichverstärkung Deich überlaufsicher Deicherhöhung mit Mauer Deicherhöhung landseitig Deicherhöhung seeseitig 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 22
Deicherhöhung / Deichverstärkung Klimaprofil SH - Prinzip Baureserve Hochwasserschutz der Zukunft Unsicherheiten Baureserve für zusätzlichen Meeresspiegelanstieg Angepasstes Deichprofil (für Baureserve) Deichverstärkung nach Generalplan Küstenschutz 2001 (mit Klimazuschlag von 50 cm) Zu verstärkender Deich Quelle LKN SH 20.04.2016 23
Erhöhung und Verstärkung von Hochwasserschutzmauern In der Schutzlinie Schutzlinie rückverlegt 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 24
Verstärkung von senkrechten Schutzanlagen => Fluttore Quelle LSBG Quelle LSBG Quelle LSBG Quelle LSBG 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 25
Optionen für den Hochwasserschutz Überflutungsrisiko = Eintrittswahrscheinlichkeit Überflutung x Konsequenz (Schaden) Risiko begrenzen => Konsequenzen vermindern => Erhöhung der Resilienz von Systemen Konsequenzen / Schäden / Schadenspotentiale vermindern => hochwasserangepasste Bauweise Risiko begrenzen => Eintrittswahrscheinlichkeit vermindern => Erhöhung der Überflutungssicherheit Hochwasserschutzanlangen verstärken / Schutzniveau erhöhen Sturmflutwasserstände senken 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 26
Raum für Wasser schaffen => Rückverlegung der Deiche 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 27
Rückbau der Deichlinie => Raum für Wasser Sturmflut Xaver ohne Deiche und Sperrwerke entlang der Elbe 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 28
Rückbau der Deichlinie => Raum für Wasser Sturmflut Xaver ohne Deiche und Sperrwerke entlang der Elbe Auswirkungen auf den Wasserstand Hamburg, St. Pauli 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 29
Rückbau der Deichlinie => Raum für Wasser Sturmflut Xaver ohne Deiche und Sperrwerke entlang der Elbe Auswirkungen auf den Wasserstand in Niedersachsen und Schleswig-Holstein (beispielhaft) 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 30
Rückbau der Deichlinie => Raum für Wasser Sturmflut Xaver ohne Deiche und Sperrwerke entlang der Elbe Auswirkungen auf den Wasserstand in Niedersachsen und Schleswig-Holstein (beispielhaft) Geländehöhe Niedersachsen Geländehöhe Schleswig-Holstein 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 31
Einlaufende Wassermenge begrenzen 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 32
Beschränkung des Durchflussquerschnitts im Ästuar (schematisch) 400m 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 33
Beschränkung des Durchflussquerschnitts im Ästuar (schematisch) 850m 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 34
Beschränkung des Durchflussquerschnitts im Ästuar (schematisch) 1300m 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 35
Reduktion des Sturmflutwasserstands [cm] Reduktion des Sturmflutscheitelwasserstands St. Pauli (Xaver) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0 10 20 30 40 50 60 70 80 90 Verbaugrad bezogen auf die Ästuarbreite [%] 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 36
Reduktion des Sturmflutwasserstands [cm] Reduktion des Sturmflutscheitelwasserstands St. Pauli (Xaver) 90 80 70 60 50 40 30 20 10 0 0% 10% 20% 30% 40% 50% 60% 70% 80% 90% Verbaugrad bezogen auf den durchströmten Hochwasserquerschnitt [%] 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 37
Hochwasserschutz - Sperrwerke Quelle LSBG 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 38
Maeslantkering Quelle Rijkswaterstaat 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 39
Maeslantkering Quelle Rijkswaterstaat 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 40
Themse Sperrwerk Quelle Google Earth Quelle Google 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 41
Hochwasserschutz der Zukunft Hochwasserschutz ist gesellschaftliche Aufgabe Aktuell ist der bis ca. 2050 / 2100 prognostizierte Meeresspiegel technisch sicher beherrschbar, mehrere Konzepte verfügbar => Frage der Finanzierbarkeit Rückzug aus überflutungsgefährdeten Gebieten nur fallweise und Lokal eine Option Schwimmende / amphibische Konstruktionen benötigen viel Raum auf dem Wasser (der ist in Hamburg begrenzt) und sind insbesondere bei starkem Wellengang teilweise kritisch Der Hochwasserschutz der Zukunft bedient sich bewährter Konzepte und Bauweisen Methoden => angepasste Bauweisen zur Minderung des Schadenspotentials Begrenzung er einlaufenden Wassermengen scheint zumindest langfristig die einzig gangbare Lösung zu sein 20.04.2016 Hochwasserschutz der Zukunft 42