Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und Konstruktiven Wasserbau Universität für Bodenkultur Wien Wasserwirtschaft, Hydrologie und Flussgebietsmanagement 816.102 – Übungen Ao.Univ.-Prof. Dipl.Ing. Dr. Hubert Holzmann Schadensanalyse

Nutzenwirkungen von Schutzmaßnahmen bei Hochwässern   Ausgangslage Hochwasserereignisse verursachen häufig Schäden an - Personen, - Gebäuden, - Landwirtschaft und - Infrastruktureinrichtungen. Sie sind bedingt durch die physische Beschädigung von Objekten aber auch durch Sedimentation und Mobilisierung gefährlicher Stoffe. Die Höhe des Schadens ist abhängig von der Größe der überfluteten Fläche und dem Wert der darauf befindlichen Objekte.

Durch Hochwasserschutzmaßnahmen wird die Schadenserwartung herabgesetzt. Die Schutzwirkung der Maßnahmen beruht auf folgenden Prinzipien (1) Reduktion der Hochwasserscheitelwerte Änderung der Hochwasserhäufigkeit durch Hochwasserrückhaltebecken (2) Erhöhung der Abflusskapazität Lineare Schutzmaßnahmen (Uferschutzdämme) erhöhen den abflusswirksamen Gerinnequerschnitt und reduzieren die Überflutungshäufigkeit.

Quelle: http://www.pflegekonzept-zaya.at/zayamorgen_hochwasserschutz2.htm

Phase 1: Bei Nieder- und Mittelwasserabflüssen fließt das Wasser ungehindert durch den Retentionsraum und wird nicht gestaut: Ablauf = Zulauf Phase 2: Steigt der Zufluss über den festgelegten Drosselabfluss, füllt sich das Rückhaltebecken kontinuierlich. Das Volumen des Beckens ist so bemessen, dass bei Auftreten eines 100-jährlichen Hochwassers das Bemessungsstauziel nicht überschritten wird: Ablauf < Zulauf Phase 3: Bei Abklingen der Hochwasserwelle fällt der Zufluss unter den Drosselabfluss und das Retentionsbecken entleert sich: Ablauf > Zulauf

Wirkungsweise eines Hochwasserrückhaltebeckens

Retentionswirkung eines Rückhaltebeckens Jan 51 Oct 59 Jul 68 Apr 77 Jan 86 Oct 94 100 200 300 400 Enns 1951 - 1994 Monatswerte Abfluss (m3/s)

Hochwasserüberflutung ohne Schutzmaßnahmen

Hochwasserüberflutung mit linearen Schutzmaßnahmen

Hochwasserprävention Schutzmassnahmen: Aktiv: - Schutzdämme - Mobiler Hochwasserschutz - (steuerbare) Rückhaltebecken - Sandsäcke Passiv: - Evakuierung von Mensch und Tier

Optimierungsziele einer gesamtheitlichen Hochwasserschutzplanung: - Möglichst hoher Hochwasserschutzgrad - Wirtschaftlichkeit (Kosten-Nutzen-Vergleich) - Minimierung nachteiliger Auswirkungen auf Oberlieger und Unterlieger - Ökologische Eingriffsminimierung Dabei sind alle "Bausteine" des modernen gesamtschaulichen Hochwasserschutzes nach dem 3-Säulen-Modell zu prüfen und bei Eignung einzusetzen.

Ermittlung des Schadenspotentials - Ablaufschema

Wirkungsmatrix

Methodik Das Schadensausmaß ist zumeist eine Funktion der Hochwassergröße. Für eine Vorabschätzung der zu erwartenden Schäden wird zum einen die statistische Verteilung der Hochwässer herangezogen (Dichtefunktion). Zum anderen werden die spezifischen Schäden in Abhängigkeit zur Abflussgröße verwendet (Schadenfunktion). Das Produkt aus Hochwasserwahrscheinlichkeit und spezifischen Schäden ergibt den Schadenserwartungswert. Durch Integration über den möglichen Hochwasserabflussbereich ergibt sich eine geschlossene Lösung der Gesamtschadenserwartung.

Dichtefunktion bei Rückhaltebecken (h‘) Berechnungsprozedur zur Hochwasserschadenserwartung (aus SCHMIDTKE, 1984).

P(X|XA<X<XB) = 98.4 - 91.7 = 6.7% PUE = 1/T PUNT = 1-1/T PU T XB 98.4 XA 91.7 Abfluss (m3/s) 50 100 150 200 250 300 350 400 450 500 P(X|XA<X<XB) = 98.4 - 91.7 = 6.7%

Schadenserwartung Der Erwartungswert des jährlichen Gesamtschadens wird folgendermaßen berechnet: (Glg.1) wobei SG ... jährliche Gesamtschadenserwartung QA ... Ausbaudurchfluss (Abflusskapazität) HHQ ... Höchstes Hochwasser S ... Schadensfunktion h ... Dichtefunktion der Hochwasserabflüsse (ohne Maßnahme)

Bei Hochwasserschutzmaßnahmen durch Rückhaltebecken ändert sich die Häufigkeitsverteilung der jährlichen Hochwässer von h nach h’. Der verbleibende jährliche Restschaden errechnet sich demnach aus Gleichung (1) durch Verwendung von h’ anstelle von h. Die Hochwasserschadensminderung infolge der Schutzmaßnahme wird folgendermaßen berechnet: (Glg. 2) wobei SM ... Schadensminderung infolge Maßnahme h’ ... Dichtefunktion der Hochwasserabflüsse (mit Maßnahme) Bei der Wirtschaftlichkeitsbetrachtung der Schutzmaßnahmen wird die erwartete Schadensminderung als Nutzenkomponente den Kosten der Anlage gegenübergestellt.

Begriffserläuterungen Spezifischer Schaden: Schaden, der in Abhängigkeit vom Hochwasserscheitelabfluss festgelegt wird. Wird oft auch synonym zum Begriff Schadensfunktion verwendet. Abflusskapazität des Flussabschnitts: Darunter wird der, im Gerinneabschnitt schadlos abführbare Durchfluss verstanden. Bei flussgeregelten Abschnitten spricht man auch von Ausbaudurchfluss. Ausbaukosten: Die Kosten, die für die Herstellung und den Betrieb von Hochwasserschutzmaßnahmen angesetzt werden müssen. Sie steigen mit der Dimensionierungsgröße des Bauvorhabens. Verhinderte Schäden: Durch Hochwasserschutzmaßnahmen werden Schäden vermindert, die als Nutzen in die Wirtschaftlichkeitsbetrachtung eingehen. Zu den Schäden zählen Ernteschäden, Viehschäden, Sachschäden, Unfallfolgekosten, etc. Nutzenwirkungen: Neben den verminderten Schäden werden Bodenwertsteigerung, Kostenersparnisse und induzierte Einkommenswirkungen als weitere Nutzenwirkungen bezeichnet.

4. Programmbeispiel Hochwässer einer gegebenen Jährlichkeit verursachen Überflutungen mit zugehörigem Schadensausmaß. Durch die Errichtung eines Rückhaltespeichers erfolgt eine Dämpfung der Hochwasserscheitelwerte. Dadurch ändert sich die Häufigkeitsverteilung der Hochwasserspitzen. Folgende Fragen sind zu beantworten: Wie hoch ist der durchschnittlich zu erwartende Gesamtschaden ohne Speicher? Wie hoch ist der durchschnittliche, jährliche Restschaden nach der Errichtung des Speichers? Wie müsste der Ausbaudurchfluss bei einer linearen Hochwasserschutzmaßnahme gewählt werden, um eine Schadenshalbierung gegenüber dem Ist-Zustand zu erzielen?

Schadensreduktion um 50%

Muth W. (1996): Hochwasserrückhaltebecken. Planung, Bau und Betrieb Muth W. (1996): Hochwasserrückhaltebecken. Planung, Bau und Betrieb. Expert Verlag.