Gutachten zur Berechnung der Überflutungsflächen für ein 100jährliches Hochwasser Prof. Dr. Jörg Höttges Lehrgebiet Wasserwirtschaft und Bauinformatik FH Aachen Prof. Dr. Jörg Höttges FH Aachen

Fragestellungen Grundlagen Wurden die Berechnungen nach dem Stand der Technik ausgeführt? Sind die Ergebnisse plausibel? Können sich durch neue Berechnungen kleinere Überflutungsflächen ergeben?

Unterlagen erhalten am Mo., 21. April 2013 Grundlagen Unterlagen erhalten am Mo., 21. April 2013 Erläuterungsbericht des Ingenieurbüros Geometrie Querprofildaten des Gewässers Geländehöhen Hydraulik/Hydrologie N-A-Modell Durchflussdaten Ergebnisse Wasserspiegellagen Karten

Veranlassung Grundlagen EU-HWRM-RL: „Bewertung und Management von Hochwasserrisiken“ Ende 2011: Vorläufige Bewertung Ende 2013: Karten zu Hochwassergefahren und –risiken Ende 2015: Risikomanagementpläne

Berechnungsverfahren Grundlagen Berechnungsverfahren Kombination aus mehreren Computermodellen Niederschlagsvorhersage → wieviel Regen? N-A-Simulation → wieviel Wasser fließt im Pulheimer Bach? 1-D-Gewässerberechnung → wie hoch steht das Wasser? 2-D-Oberflächenabfluss → wohin fließt das Wasser?

Berechnungsverfahren Grundlagen Berechnungsverfahren Kombination aus mehreren Computermodellen Niederschlagsvorhersage → wieviel Regen? N-A-Simulation → wieviel Wasser fließt im Pulheimer Bach? 1-D-Gewässerberechnung → wie hoch steht das Wasser? 2-D-Oberflächenabfluss → wohin fließt das Wasser? Kombinierte Berechnung → wohin fließt das Wasser, wenn das Kanalnetz be- rücksichtigt wird?

Qualität der Berechnungsverfahren Grundlagen Qualität der Berechnungsverfahren Niederschlagsvorhersage a.a.R.d.T. N-A-Simulation a.a.R.d.T. 1-D-Gewässerberechnung a.a.R.d.T. 2-D-Oberflächenabfluss S.d.T. Kombinierte Berechnung S.v.W.u.T.* Standard erweitert *) Stand von Wissenschaft und Technik

Qualität der Berechnungsverfahren Grundlagen Berechnungsprogramme*: Qualität der Berechnungsverfahren Niederschlagsvorhersage a.a.R.d.T. N-A-Simulation a.a.R.d.T. 1-D-Gewässerberechnung a.a.R.d.T. 2-D-Oberflächenabfluss S.d.T. Kombinierte Berechnung S.v.W.u.T. KOSTRA (DWD) NASIM (Hydrotec) Standard MIKE 11 (DHI-Wasy) erweitert MIKE 21 (DHI-Wasy) MIKE Flood (DHI-Wasy) *) jeweils aktuelle Version

Entwicklungsstand vor einigen Jahren Grundlagen Entwicklungsstand vor einigen Jahren Niederschlagsvorhersage a.a.R.d.T. N-A-Simulation a.a.R.d.T. 1-D-Gewässerberechnung a.a.R.d.T. 2-D-Oberflächenabfluss S.v.W.u.T. Kombinierte Berechnung S.v.W.u.T. Standard

Datenaufbereitung Begehung

Datenaufbereitung Hydrologische Darstellung des Einzugsgebietes

Niederschläge nach KOSTRA Datenaufbereitung Niederschläge nach KOSTRA KOSTRA-Werte für Rasterfeld Spalte 9, Zeile 55

Reduktionsfaktoren für große Gebiete Datenaufbereitung Reduktionsfaktoren für große Gebiete Gebietsgröße: 18,6 km² Richtlinie DWA-A 531: Abminderung ab 25 km² Fachliteratur: aus: Schröder et. al.: „Grundlagen des Wasserbaus“ 3. Auflage, Werner-Verlag

Reduktionsfaktoren für große Gebiete Datenaufbereitung Reduktionsfaktoren für große Gebiete Gebietsgröße: 18,6 km² Richtlinie DWA-A 531: Abminderung ab 25 km² Fachliteratur:  keine Abminderung empfehlenswert aus: Schröder et. al.: „Grundlagen des Wasserbaus“ 3. Auflage, Werner-Verlag

Weitere Arbeitsschritte Datenaufbereitung Weitere Arbeitsschritte Erfassung der Geländehöhen und Gewässerquerschnitte Aufbereitung der Modelldaten Übernahme des N-A-Modells aus früheren Projekten Rauheiten für die Gewässerberechnung Modellparameter Durchführung der Berechnungen Auswertung der Wasserspiegelhöhen Kartendarstellung

Ursachen der Überflutung Ergebnisse Ursachen der Überflutung Ableitung durch das Stadtgebiet Pulheim Überschreitung der Leistungsfähigkeit der Verrohrung mit anschließendem offenem Bachlauf: Qmax = 4,35 m³/s Auswirkung bei Überlastung Begrenzung des Abflusses Plötzlicher Anstieg des Wasserspiegels vor dem Eintritt in die Verrohrung (Widdersdorfer Straße) Überflutung bei 100jährlichem Hochwasser: VÜ,100 = 25.000 m³ Geländeverlauf…

Ergebnisse Geländeverlauf Verrohrung

Ergebnisse Geländeverlauf Verrohrung

Abfluss folgt dem Geländeverlauf Ergebnisse Abfluss folgt dem Geländeverlauf Verrohrung

Abfluss folgt dem Geländeverlauf Ergebnisse Abfluss folgt dem Geländeverlauf Verrohrung Verrohrung

Durchführung der Berechnungen Fazit Durchführung der Berechnungen Verwendete Berechnungsprogramme entsprechen Stand der Technik Grundlagenermittlung, Modellierung und Auswertung enthalten keine offensichtlichen Fehler Ergebnisse sind plausibel

Fazit Bewertung Es ist mit einer „seltenen“ Überflutung zu rechnen Bei Überflutungen treten erhebliche Wassermengen aus Aus wasserwirtschaftlicher Sicht ist langfristig eine Berücksichtigung des Überschwemmungsrisikos notwendig Hochwasserangepasstes Bauen Erhöhung des Hochwasserschutzes ist nicht zwingend (Kosten- /Nutzenabwägung) Eine kombinierte Berechnung von Oberflächenabfluss und Kanalnetz wird möglicherweise kleinere Überflutungsflächen ergeben

Töte nicht den Boten der schlechten Nachricht Zum Schluss Töte nicht den Boten der schlechten Nachricht nach Sophokles, ca. 420 v. Chr.