Beratende Ingenieure ESSEN DARMSTADT STUTTGART Dipl.-Ing. Holger Ackermann IHK Krefeld Überflutungsgefahr durch Starkregen 21. September 2016 Beratende Ingenieure ESSEN DARMSTADT STUTTGART WASSER ABWASSER ENERGIE ca. 120 Mitarbeiter In- und Ausland seit über 75 Jahren alle Fachdisziplinen alle Ingenieurleistungen vom Konzept zum Bauwerk über 10.000 km Kanalnetz über 200 Kläranlagen über 2.400 Projekte 1
Tätigkeitsfeld Siedlungsentwässerung Entwässerungskonzepte Erschließungsplanung Kanalnetzberechnung Mischwasserbehandlung Schmutzfrachtberechnung Regenwassermanagement Zustandserfassung Kanalsanierung Kanalbau Druckleitungen Rohrvortrieb Pumpwerke Düker Gewässerplanung Hochwasserschutz Praxiserfahrungen Industrie & Sonderbereiche Chemische & pharmazeutische Industrie: z.b. Bayer, Merck, Schering, Solvay, Schwerindustrie: z.b. BP, ThyssenKrupp, Degussa, Evonik, Deutsche Steinkohle AG, KME, Lebensmittelindustrie: z.b. Westfleich AG, Verkehrsinfrastruktur: z.b. DB, STOAG, Flughafen Münster, Straßen NRW, ASV, Landesbaubetriebe: z.b. Hessische, Rheinland-Pfalz, (u.a. Sicherheitsbereiche, z.b. JVAs, Polizei, Militär, ) US-Militär: z.b. US-Airbase Ramstein 2
Wie entstehen Überflutungsschäden? Inhaltsübersicht Gefährdungsarten Gewässer Sturzflut Schadensentstehung Risikomanagement Überflutungsvorsorge Objektschutz Praxisbeispiele Hochwasser: Staatsfeind Nr. 1 Kein anderes Naturphänomen tritt weltweit so häufig mit vergleichbar hohen Schäden auf wie Überschwemmungen. In Deutschland verursachen Hochwässer verschiedener Art und Ausprägung immer wieder Schäden in Milliardenhöhe. Quelle: Münchner Rückversicherungs-Gesellschaft, Welt der Naturgefahren, 2000 3
Die großen Flusshochwässer Beispiel: Elbe/Donau 2013 Jahrhundertereignis ungünstige Wetterkonstellation lange und sehr ergiebige Niederschläge äußerst großflächige Ausuferungen mit Überschwemmung ganzer Siedlungsgebiete hohe Wasserstände von z.t. mehreren Metern Schäden abseits von Gewässern 8 Tote in BRD Schaden in BRD ca. 7 Mrd. kleinere Flusshochwässer Lokal mit ähnlich verheerenden Schäden (privat, gewerblich, öffentlich). 4
Wetterextreme, Starkregen, urbane Sturzfluten und ihre Folgen private Selbsteinschätzungen Quelle: GDV 2016 5
und Realität und Realität 6
Wie entstehen Überflutungsschäden? vielfältige Gefährdungen von Gebäuden durch anströmendes Wasser Wie entstehen Überflutungsschäden? vielfältige Zutrittsmöglichkeiten von Wasser in Gebäude 7
Hochwasservorsorge & Risikomanagement vom Flussgebiet EU-Ebene bis zum Einzelgrundstück (?) Kommune, Bürger Europäische HWRM-Richtlinie Hochwasserrisikomanagement: neuer Begriff und neue Ziele Zielsetzung: Risiken für vier Schutzgüter nachhaltig minimieren menschliche Gesundheit Umwelt Kulturerbe wirtschaftliche Tätigkeiten Sturzfluten sind bislang ausgeklammert Erstellung HW-Gefahrenkarten (bis 2013) Erstellung Managementpläne (bis 2015) 8
Hochwassergefahrenkarten Basis für hochwasserangepasstes Planen und Bauen 2861. HWGK: Überflutung HQ häufig HWGK: Überflutung HQ Extrem Hochwassergefahrenkarten Basis für hochwasserangepasstes Planen und Bauen (an großen Gewässern) 9
Überflutungsgefahren durch Oberflächenwasser Hochwasser an Fließgewässern Betrachtungsraum bekannt bzw. eingrenzbar Hydraulik: nur Gewässerschlauch & Umland Erfahrungen aus wiederholten HW-Ereignissen z.t. hohe Überflutungswasserstände heute: HW-Gefahrenkarten Vorwarn- & Reaktionszeiten Urbane Sturzfluten Überflutungen auch fernab von Gewässern lokal infolge kleinräumiger Starkregenereignisse oft geringe bis mäßige Wassertiefen Relevanz kleinräumiger Oberflächenstrukturen kaum Vorwarn- & Reaktionszeiten heute: z.t. (kommunale) Überflutungsgefahrenkarten Flusshochwasser urbane Sturzfluten Gemeinsamkeiten und Überschneidungen aber auch deutliche Unterschiede Wetterextreme, Starkregen, Sturzfluten und ihre Folgen 10
Hydraulische Anforderungen kommunale Pflichten Was leistet das Entwässerungssystem in Ihren Werken? Die Richterskala für Starkregen: der (neue) Starkregenindex Starkregenindex 1 2 3 4 5 6 7 Regenhäufigkeit (einmal in Jahren) 2 5 10 20 30 50 100 >100 öffentliches Kanalnetz bietet v.a. Schutz für Starkregen der Regenstufe 1-2 Regenstufen 3-5: Überlastungen & lokale Überflutungen ab Regenstufe 5: großflächige Überflutungen ab Regenstufe 6: massive Überflutungen mit hohen Schäden ( Land unter ) 11
Warum ist Überflutungsschutz auch fernab von Gewässern notwendig? Überflutungsvorsorge Schutz durch Kanalnetz ist endlich Gemeinschaftsaufgabe infrastrukturbezogene Maßnahmen (Kommune) objektbezogene Maßnahmen (Eigentümer) Abstimmung / Koordination sinnvoll Beratungsaufwand für Kommunen Überflutungsvorsorge als Gemeinschaftsaufgabe Risikomanagement Sturzfluten Welches Überflutungsrisiko nehmen wir in Kauf? Welches nicht? Handlungszyklus Risikomanagement 1. FC Überflutungsvorsorge 12
Überflutungsgefahrenkarten auf kommunaler Ebene Beispiel: topografisch-hydrologische Gefährdungsanalyse TOPOGRAFIE FLIESSWEGE & SENKEN GEFAHREN- & RISIKOKARTEN Überflutungsgefahrenkarten auf kommunaler Ebene Beispiel: 2D-Oberflächenabflusssimulation (ohne Kanalnetz) Legende Wasserstand < 2 cm 2 12 cm 12 30 cm 30 50 cm 50 100 cm > 100 cm 13
Überflutungsgefahrenkarten auf kommunaler Ebene Beispiel: duale Abfluss- und Überflutungssimulation Überflutungsgefahrenkarten auf kommunaler Ebene Beispiel: duale Abfluss- und Überflutungssimulation dörfliches / kleinstädtisches Gebiet (groß)städtisches Gebiet 14
Maßnahmen zur Überflutungsvorsorge Ziel: wirtschaftlich angemessene Minimierung lokaler Überflutungsrisiken Infrastruktur Gewässer Siedlungsfläche Grundstück Verhalten wassersensitive Verkehrsund Straßenplanung Entschärfung von Abflusshindernissen wassersensitive Stadtund Bauleitplanung risikoangepasste Gebäudegestaltung Öffentlichkeitsarbeit und Risikokommunikation angepasste Wegegestaltung/-entwässerung Schaffung von Retentionsräumen Abflussrückhalt außer-/ innerhalb der Bebauung technisch-konstruktiver Objektschutz Anpassung/Optimierung von Verwaltungsabläufen Schaffung von Notwasserwegen Optimierung der Gewässerunterhaltung Freihaltung von Gefährdungsbereichen Verbesserung der Abflussverhältnisse Alarm- und Einsatzpläne multifunktionale Nutzung von Freiflächen Verbesserung von Bauwerkskonstruktionen dezentrale Regenwasserbewirtschaftung finanzielle Absicherung (z.b. Versicherung) Einrichtung von Frühwarnsystemen Kanalnetz Ausbau und Optimierung des Kanalnetzes Bewirtschaftung Kanalnetzkapazitäten Abflussrückhalt und Einleitmengenbegrenzung konstruktive Optimierung von Bauwerken / Anlagen Optimierung von Wartung und Betrieb Überflutungsgefahr durch zuströmendes Regen-/Oberflächenwasser Überflutungsrisiken Topografie & Lage äußere und innere Überflutung Zutrittswege zu Grundstück und Gebäuden betroffene Grundstücks- und Gebäudebereiche (Keller, EG, ) monetäre Sachschäden und/oder Personenschäden grundstücksbezogene Gefährdungs- und Risikoeinschätzung in Verantwortung und Regie der Grundstückseigentümer Mögliche Zutrittswege von Wasser bei Sturzfluten Beratung erforderlich 15
Checkliste und sachkundige Grundstücksprüfung Wie hoch ist das Überflutungsrisiko? Sonderaspekte Industrie und Gewerbe Umweltgefährdungen und -schäden durch Betriebsstoffe zusätzliche Anforderungen an Betriebsinfrastruktur, Werkschutz, Löschwasserrückhalt etc. Erhöhtes monetäres Schadenspotenzial z.b. durch Zerstörung von Produktionsanlagen, Betriebsinfrastruktur, Werkstoffen etc. kurzfristige Beeinträchtigung Betrieb/Produktion längerfristiger Betriebs-/Produktionsausfall Existenzbedrohung 16
Möglichkeiten der objektbezogenen Überflutungsvorsorge Bausteine Flächenvorsorge Bauvorsorge Verhaltensvorsorge Risikovorsorge Bausteinmischung Ziele Vermeidung neuer Risiken und Reduzierung bestehender Risiken (im Vorfeld einer Sturzflut) Reduzierung nachteiliger Folgen während und nach einer Sturzflut Möglichkeiten der objektbezogenen Überflutungsvorsorge Flächenvorsorge Hand in Hand mit Bauvorsorge, v.a. angepasste Flächengestaltung bei Neubauten: z.b. Standortwahl (Risikogebiet?) Minderung Abflussentstehung und Zwischenspeicherung RW Gefälle / Abflusswege auf das und auf dem Grundstück 17
Möglichkeiten der objektbezogenen Überflutungsvorsorge Bauvorsorge umfasst alle technisch-konstruktiven Schutzmaßnahmen meist Barrieresysteme (Gebäude oder Grundstücksgrenze) v.a. bei Schutzmaßnahmen im Bestand von hoher Bedeutung Basis: Kenntnis Zutrittswege / Schwachstellen kurzfristig durch Eigentümer umsetzbar Planungsaspekte jeweils individuelle Lösung Schutzumfang: was soll geschützt werden? Neuplanung oder Bestand? Schutzstrategie? Betriebsweise? Effizienz: Nutzen/Kosten-Relation Möglichkeiten der objektbezogenen Überflutungsvorsorge Verhaltenswirksame Vorsorge kommunale Öffentlichkeitsarbeit öffentliche Gefahrenkarten Unwettervorhersagen und -warnungen kommunale Alarm- und Einsatzabläufe Vorbereitung / Verhalten Grundstückseigentümer Risikovorsorge finanzielle Vorsorge (Rücklagen, Versicherung) Versicherbarkeit und Versicherungsbedingungen stets individuell mit Versicherer abzuklären! Welches Risiko wird hingenommen? Welche Kombination an Vorsorgemaßnahmen ist am besten / wirtschaftlichsten? 18
Technischer Objektschutz Permanente Schutzsysteme Vollautomatische Systeme 19
Teilmanuelle Schutzsysteme Manuelle Schutzsysteme Technisch-konstruktiver Objektschutz (Beispiele) Reaktions- und Aktivierungszeit lang mittel kurz ohne manuell teilmanuell Betriebsweise vollautomatisch permanent Manuell installierte Barrieren und Sperren (z.b. Dammbalkensysteme) Bild: Fa. Blobel 20
Technisch-konstruktiver Objektschutz (Beispiele) Reaktions- und Aktivierungszeit lang mittel kurz ohne manuell teilmanuell Betriebsweise vollautomatisch permanent Druckwasserdichte Tür (Vorsatzblatt) Bild: Fa. WHS Technisch-konstruktiver Objektschutz (Beispiele) Reaktions- und Aktivierungszeit lang mittel kurz ohne manuell teilmanuell Betriebsweise vollautomatisch permanent Klappschotte, aufschwimmend oder mit Antrieb Bild: Fa. Anhamm 21
Technisch-konstruktiver Objektschutz (Beispiele) Reaktions- und Aktivierungszeit lang mittel kurz ohne manuell teilmanuell Betriebsweise vollautomatisch permanent Klappschotte, aufschwimmend oder mit Antrieb Bild: Fa. Anhamm Technisch-konstruktiver Objektschutz (Beispiele) Reaktions- und Aktivierungszeit lang mittel kurz ohne manuell teilmanuell Betriebsweise vollautomatisch permanent Konstruktive Erhöhung von Lichtschächten, Gebäudeöffnungen, Grundstücken 22
Praxisbeispiel: Farben- und Lackfabrik Praxisbeispiel: Farben- und Lackfabrik 23
Praxisbeispiel: Farben- und Lackfabrik Defizitanalyse Zutrittsmöglichkeiten für Oberflächenwasser u.a. über Werkszufahrten ( äußere Überflutungsgefährdung) Werksentwässerung unterdimensioniert ( Gefahr einer Binnenüberflutung ) begrenztes Rückhaltevermögen auf Freiflächen kein vollständiger Rückstauschutz (öffentliche Kanalisation) Praxisbeispiel: Farben- und Lackfabrik Zustand bei T > 2 a ohne Notentwässerung (Hebeanlage) Zustand bei T > 2 a mit Notentwässerung (Hebeanlage) Gefahr einen Binnenüberflutung (mit und ohne äußeren Überflutungsschutz) Notwendigkeit einer Hebeanlage zusätzliches Speichervolumen für Starkregenereignisse (z.b. T = 5 30 a) 24
Praxisbeispiel: Farben- und Lackfabrik Maßnahmenplanung Flächenumschluss Werksflächen Flächenabkopplung Bestandskanal neuer Kanalanschluss Erhalt Bestandsleitungen guter bautechnischer Zustand Neubau zentrales Pumpwerk 2 RW- + 1 SW-Pumpe äußerer Überflutungsschutz Einfriedung (HW-Schutzwand) selbsttätige Klappschotts (Zufahrten) Vervollständigung Rückstauschutz Kosten: rd. 500.000 Praxisbeispiel: Farben- und Lackfabrik Besondere Planungsaspekte Produktionsbetrieb Werksschutz Brand- und Explosionsschutz Rückhalt von Löschwasser und Havarieabflüssen Alarm-und Einsatzplanung Betrieb und Instandhaltung Übernahmewassermengen öffentliche Kanalisation 25
Praxisbeispiel: Farben- und Lackfabrik Beispiel einer Hebeanlage zur Starkregenentwässerung 1 2 3 4 1 2 3 4 Prinzip Notentwässerung (PW) Pumpstation bei Trockenwetter Pumpstation im Betrieb Einleitung in öffentliche Kanalisation Praxisbeispiel: privates Wohngrundstück Überströmung Hofzufahrt < 10 cm Neugestaltung vorderer Hof mit Ausbildung Schwelle ca. 20 cm 26
Praxisbeispiel: industrielles Werksgelände Praxisbeispiel: öffentliches Verwaltungsgebäude 27
Zusammenfassung vielfältige Überflutungsgefahren Gewässer, Sturzfluten, Rückstau, HW-Risikomanagement auf verschiedenen Ebenen europäische, regionale, kommunale Gefahrenkarten Eigenverantwortung Grundstückseigentümer vielfältige Vorsorgemöglichkeiten kommunal bzw. infrastrukturbezogen privat bzw. objektbezogen (auch Industrie) Objektschutz oft möglich Neuplanung leichter als im Bestand Basis: objektbezogene Risikoanalyse stets individuelles Vorsorgekonzept Quellen und Literaturhinweise 28
DANKE FÜR IHRE AUFMERKSAMKEIT. Kontakt Dipl.-Ing. Holger Ackermann Tel. 0201/8967-160 h.ackermann@dahlem-ingenieure.de 29