Gewässerverträglichkeit von Niederschlagswassereinleitungen der Stadt Mönchengladbach in die Niers und ihre Nebengewässer – Masterplan Ableitung von.

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1 Gewässerverträglichkeit von Niederschlagswassereinleitungen der Stadt Mönchengladbach in die Niers und ihre Nebengewässer – Masterplan Ableitung von Maßnahmen für den Gewässerschutz

2 Bearbeitung durch Auftraggeber: Auftragnehmer: In Abstimmung mit:

3 Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation
Gliederung Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation Block II : Vorgehen / Bearbeitungsphasen Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M7 Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen Prüfung der Maßnahmen Block III: Ergebnisse (Maßnahmen- und Umsetzungsplan)

4 Block I : Retentionsräume an der Niers
Gliederung Block I : Retentionsräume an der Niers Ausgangssituation Untersuchungen zur Gewässerverträglichkeit

5 große Anzahl von Einleitstellen im Stadtgebiet von Mönchengladbach
Block I: Retentionsräume an der Niers 1. Ausgangssituation große Anzahl von Einleitstellen im Stadtgebiet von Mönchengladbach urbanes Einzugsgebiet führt zu stark erhöhten Abflüssen Hydraulische und stoffliche Belastungen aus Regen- und Niederschlagswassereinleitungen Bis 2001: Betrachtungen des Kanalnetzes und der Emissionen an der Einleitstelle Ab 2001: Betrachtung des Gewässers mit den Immissionen nach BWK M3/M7 in NRW notwendig

6 geringe Flächenverfügbarkeit
Block I: Retentionsräume an der Niers 1. Ausgangssituation Randbedingungen geringe Flächenverfügbarkeit hoher Investitionsbedarf bei Standardlösungen in Stahlbetonbauweise

7 Städtisch geprägtes EZG
Block I: Retentionsräume an der Niers 1. Ausgangssituation Städtisch geprägtes EZG Strukturgüte überwiegend stark bis vollständig verändert zu 94% Klassen 5 bis 7 Gewässergütesituation Obere Niers: Biol. Güteklasse II (2002) Modul Saprobie: gut bis mäßig Ökologische Zustandsklassen nach EU-WRRL Modul Allg. Degradation: schlecht bis unbefriedigend

8 Block I: Retentionsräume an der Niers
1. Ausgangssituation

9 Block I: Retentionsräume an der Niers
1. Ausgangssituation

10 Randbedingungen für die Gewässerentwicklung am Niersoberlauf:
Block I: Retentionsräume an der Niers 1. Ausgangssituation Randbedingungen für die Gewässerentwicklung am Niersoberlauf: großräumige Grundwasserabsenkung gestörtes Temperaturregime durch Ersatzwasserbeschickung (Braunkohletagebau) Einstufung als erheblich veränderte Wasserkörper nach EU-WRRL Querbauwerke Strukturarmut (s.o.) Intensive Gewässerunterhaltung

11 Block I: Retentionsräume an der Niers
2. Untersuchungen zur Gewässerverträglichkeit der Einleitungen

12 Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation
Gliederung Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation Block II : Vorgehen / Bearbeitungsphasen Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3/M7 Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen Prüfung der Maßnahmen Block III: Ergebnisse (Maßnahmen- und Umsetzungsplan)

13 Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3/M7
Gliederung Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3/M7 Untersuchungshorizonte / -zustände Planungsgrundlagen Vergleich der Abflussmengen für HQ1, HQ2, HQ1pnat, HQ2pnat Ermittlung der erforderlichen Rückhaltevolumina Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung Prüfung der Gewässerverträglichkeit / hydraulische Belastung Schlussfolgerungen

14 Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3
1. Untersuchungshorizonte / -zustände Ist-Zustand: Zustand, für den die Modelle kalibriert worden sind (ca. 2002) Planungszustand: Zustand, in dem die im ABK der Stadt geplanten Maßnahmen umgesetzt sind Prognosezustand: Zustand, der ergänzend zu den Maßnahmen des ABK die für den Gewässerschutz erforderlichen Maßnahmen umfasst (Gegenstand der hier geführten Untersuchungen) Potenziell naturnaher Zustand: gemäß BWK M3 ein Zustand, der sich „ in einem unversiegelten Gebiet ohne verändernde Eingriffe“ einstellt

15 Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3
2. Planungsgrundlagen hydrologisches Einzugsgebiets-modell NASIM für den Oberlauf der Niers Aktualisierung bzgl. ABK der Stadt Modellkalibrierung Abflussermittlung mittels Langzeitkontinuumssimulation über 34 Jahre Statistische Auswertung für T = 1 und 2 a Auswahl von Einzelereignissen HQ1/HQ2 Erstellung des pot.nat.Zustandes

16 Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3
3. Vergleich der Abflussmengen

17 Durchführung der Simulation mit HQ2 / HQ1
Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3 4. Ermittlung der erforderlichen Retentionsvolumina Modelltechnische Abbildung der erforderlichen Becken im Hauptschluss und mit linearen Drosselfunktionen Durchführung der Simulation mit HQ2 / HQ1 Vergleich der Abflussmengen mit HQ1potnat / HQ2potnat erforderlich: 455 Tm3 vorhanden: 290 Tm3 Neubau: 170 Tm3

18 Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3

19 Leitbildbezogener Ansatz - Fließgewässertypen / LAWA – Leitbilder
Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3 5. Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung Leitbildbezogener Ansatz - Fließgewässertypen / LAWA – Leitbilder Bodenartbezogener Ansatz – gemäß DIN 19661* * Richtlinie für Wasserbauwerke – Sohlenbauwerke - Teil 2

20 Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3
5. Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung - Leitbildbezogener Ansatz Organisch geprägter Fluss lößlehmgeprägter Bach kiesgeprägter Bach/Fluss Organisch geprägter Bach

21 Vorschlag : kritische Sohlschubspannung : 3,5 N/m2
Block II: Hydrologischer Nachweis – Prüfung der hydraul. Gewässerverträglichkeit 5. Ermittlung der kritischen Sohlschubspannung - Leitbildbezogener Ansatz / Bodenartbezogener Ansatz Vorschlag : kritische Sohlschubspannung : 3,5 N/m2

22 Sohlschubspannungen mit Staustufen
Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3 Sohlschubspannungen mit Staustufen HQ1 und HQ2 im Prognosezustand/ pot.nat.Zustand Staustufen/Wehre Zulässige Sohlschubspannung

23 Sohlschubspannungen ohne Staustufen
Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3 Sohlschubspannungen ohne Staustufen HQ1 und HQ2 im Prognosezustand/ pot. nat. Zustand

24 Block II: Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3
7. Schlussfolgerungen Auch bei einer Reduktion des Abflusses in der Niers auf den potenziell naturnahen Abfluss kann die kritische Sohlschubspannung nicht eingehalten werden. Deshalb ist zu untersuchen, ob die Verbesserung der Gewässerstruktur Zielführend sein kann.

25 Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation
Gliederung Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation Block II : Vorgehen / Bearbeitungsphasen Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3 Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen Prüfung der Maßnahmen Block III: Ergebnisse (Maßnahmen- und Umsetzungsplan)

26 Block II: Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen
Gliederung Block II: Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen Maßnahmenableitung Maßnahmenplanung und -modellierung Aufwertungspotenziale

27 Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen
1. Maßnahmenableitung Ziele: Verminderung der Sohlschubspannung durch Laufverlängerung Gerinneaufweitung Erhöhung des Wiederbesiedlungspotenzials Basis: Gewässerleitbild Niersauenkonzept Vorgaben: Sohlhöhe darf nicht angehoben werden Sonstige Restriktionen Berücksichtigung des Niersauenkonzeptes und weitere Detaillierung

28 Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen
2. Maßnahmenplanung Abschnitt 1/Typ 1 (Grunewaldstraße)

29 Beispielabschnitt Lackbenden
Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen 2. Maßnahmenplanung Abschnitt 2/Typ 2 (Lackbenden) Beispielabschnitt Lackbenden Profilaufweitung mit Anlage einer Ersatzaue Schaffung einer Ersatzaue durch Profilaufweitung breiteres, flaches Mittelwasserbett Totholzeinbau Verbesserung der Strömungs-, Tiefenvarianz, Sohlenstruktur Entwicklung eines Ufergehölzsaumes Sukzession in der Ersatzaue Ergebnis: Schaffung von Retentionsraum Verringerung der Sohlschubspannung Verbesserung des Wiederbesiedlungspotenzials um 1 bis zu 2 Stufen

30 Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen
2. Maßnahmenplanung Abschnitt 2/Typ 2 (Lackbenden)

31 Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen
2. Maßnahmenplanung Abschnitt 2/Typ 2 (Lackbenden)

32 Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen
2. Maßnahmenplanung Abschnitt 3/Typ 3 (Bresgespark)

33 Beispielabschnitt Bresgespark
Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen 2. Maßnahmenplanung Abschnitt 3/Typ 3 (Bresgespark) Beispielabschnitt Bresgespark Laufverlängerung und –verlegung, verzweigter Gewässerlauf Neutrassierung des Gewässerlaufes, Laufverlängerung Abschnittsweise Nebengerinne, Hochflutrinnen Totholzeinbau Entwicklung von Ufergehölzen, Bruch-/Auwäldern Verbesserung der Selbstreinigungskraft durch Laufverlängerung Ergebnis: Schaffung von Retentionsraum Verringerung der Sohlschubspannung Verbesserung des Wiederbesiedlungspotenzials um bis zu 2 Stufen

34 Block II: Strukturverbessernde Maßnahmen
3. Aufwertungspotenziale

35 Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation
Gliederung Block I : Retentionsräume an der Niers - Ausgangssituation Block II : Vorgehen / Bearbeitungsphasen Detaillierte Nachweise in Anlehnung an BWK M3 Entwicklung von Strukturverbessernden Maßnahmen Prüfung der Maßnahmen Block III: Ergebnisse (Maßnahmen- und Umsetzungsplan)

36 Block II: Prüfung der Maßnahmen
Gliederung Block II: Prüfung der Maßnahmen Vorgehen Ergebnisse und Vergleich 1D/ 2D – Berechnung Schlussfolgerungen

37 Abschätzung von Abflüssen und Anfangswasserständen und Rauheiten
Block II: Prüfung der Maßnahmen Vorgehen Vorbemessung und Erstellung von Beispielprofilen für diese Gewässerabschnitte, Festlegung des Bewuchses Zusammenfügen der Profile zu den hydraulischen 1D- und 2D-Modellen für die Beispielabschnitte Abschätzung von Abflüssen und Anfangswasserständen und Rauheiten Durchführung der hydraulischen Berechnungen Auswertung bzgl. Sohlschubspannungen und Fließ-geschwindigkeiten

38 Berechnung der Sohlschub-spannung pro Profilabschnitt 2D-Modell
Block II: Prüfung der Maßnahmen 1D-Modell Berechnung der Sohlschub-spannung pro Profilabschnitt 2D-Modell Berechnung der Sohlschubspan-nung pro Gitterpunkt des DGM

39 Beispiel Grunewaldstrasse – Strukturverbesserung im bestehenden Profil
Block II: Prüfung der Maßnahmen Beispiel Grunewaldstrasse – Strukturverbesserung im bestehenden Profil

40 Beispiel Lackbenden – Gewässerabschnitt uh. HRB Geneicken
Block II: Prüfung der Maßnahmen Beispiel Lackbenden – Gewässerabschnitt uh. HRB Geneicken

41 Niers - Bereich Grunewaldstraße HQ 2 (Q = 9,67 m³/s)
Block II: Prüfung der Maßnahmen Niers - Bereich Grunewaldstraße HQ 2 (Q = 9,67 m³/s) 2D-Modell: 94% < τkrit 1D-Modell

42 Niers - Bereich Lackbenden HQ 2 (Q = 13,62 m³/s)
Block II: Prüfung der Maßnahmen Niers - Bereich Lackbenden HQ 2 (Q = 13,62 m³/s) 1D-Modell 2D-Modell: 99,7% < τkrit

43 Niers - Bereich Bresgespark HQ 2 (Q = 4,57 m³/s)
Block II: Prüfung der Maßnahmen Niers - Bereich Bresgespark HQ 2 (Q = 4,57 m³/s) 1D-Modell 2D-Modell: 98% < τkrit

44 Erklärung: modelltechnische Abbildung nicht hinreichend
Block II: Prüfung der Maßnahmen 3. Schlussfolgerungen 1D-Modell Sohlschubspannung (SSS) in zwei von vier Bereichen > 3,5 N/m2 (= τkrit) (Grunewaldstraße und Bresges Park) Erklärung: modelltechnische Abbildung nicht hinreichend 2D-Modell SSS in allen Beispielabscnnitten < 3,5 N/m2 (= τkrit) auf > 90% der Fläche

45 Abschluss des hydraulischen Nachweises
Block II: Prüfung der Maßnahmen 3. Schlussfolgerungen Vergleich 1D/2D 2D-Modell genauer SSS2D ungefähr 1/3 SSS1D Abschluss des hydraulischen Nachweises 1D- Berechnung für gesamten Untersuchungsraum der Niers Umrechnung SSS1D auf 1/3 Integrale Betrachtung von Regenrückhaltung und Strukturverbesserung

46 Beachtung der Höhenlage von Einleitungen
Block III: Ergebnisse 1. Konzept zur Strukturverbesserung Übertragung der Querprofil- und Maßnahmentypen aus den 4 Beispielabschnitten auf alle betrachteten Gewässerabschnitte Beachtung von Restriktionen (Bebauung, Straßen, Leitungsverläufe, Altlasten, Bodendenkmäler etc.) Beachtung der Höhenlage von Einleitungen Beibehaltung der heutigen Sohllage Flächenverfügbarkeit für die einzelnen Maßnahmen ist planerisch zu sichern (u.a. durch FNP)

47 Kernpunkte für hydraulischen Nachweis
Block III: Ergebnisse 2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise Kernpunkte für hydraulischen Nachweis Beseitigung der Wehranlagen Ggf. Ersatz durch Sohlgleiten Reduzierung des Abflusses in HRB Mitnutzung der HW-Schutzanlagen zum Gewässerschutz Retention in der Gewässeraue

48 Block III: Ergebnisse 2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise - Niers

49 Block III: Ergebnisse 2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise - Niers

50 Block III: Ergebnisse 2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise - Gladbach

51 Einhaltung der Zielvorgaben im Allgemeinen
Block III: Ergebnisse 2. Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise vereinfachte stoffliche Nachweise für die Nebengewässer (Bungtbach, Gladbach, Papierbach, Bottbach) Einhaltung der Zielvorgaben im Allgemeinen  keine Maßnahmen erforderlich Lediglich im Gladbach erhöhte abfiltrierbare Stoffe  Empfehlung: Bau eines RKB

52 Block III: Ergebnisse Konzept für die Strukturverbesserung
Hydraulische, hydrologische und stoffliche Nachweise Erstellung des Masterplans Maßnahmenplan Umsetzungsplan (Phasen) Kostenannahme

53 Maßnahmenplan Block III: Ergebnisse
Ableitung unter Berücksich- tigung des Handbuches zur naturnahen Entwicklung von Fließgewässern (MUNLV 2003) Beitrag zur Zielerreichung des guten ökologischen Zustandes bzw. guten ökologischen Potenzials nach EU-WRRL

54 überwiegend Maßnahmen im vorhandenen Gewässerraum;
Block III: Ergebnisse Umsetzungsplan Ausführung: Phase I überwiegend Maßnahmen im vorhandenen Gewässerraum; Parallel zu HRB Genieken, Bresgespark Phase II – 2018 Zwischen HRB Genieken und Neuwerk, Bellerpark, Wetscheweller und Güdderather Bruch, Beseitigung der Wehranlagen Odenkirchen Phase III dicht bebaute Abschnitt in Odenkirchen und Mülfort Begleitend gewässerökologisches Monitoring

55 Bsp. für Zeitstufe I: Wehrrückbau/Ersatz durch Sohlgleiten
Block III: Ergebnisse Bsp. für Zeitstufe I: Wehrrückbau/Ersatz durch Sohlgleiten Niersabschnitt unterhalb A44 und Bresgespark, Geneiken „Trittsteinkonzept“ Bungtbach wg. kritischer Belastungssituation durch Einleitungen

56 Niers von HRB Odenkirchen bis Nierssee 16 km Maßnahmenplan
Block III: Ergebnisse Kostenannahme Basis: Niers von HRB Odenkirchen bis Nierssee 16 km Maßnahmenplan spezifische Kostenspanne entsprechend niedriger Palnungsstufe Bruttobaukosten, Grunderwerb, Planungskosten Kostenrahmen: 15 – 45 Mio. €

57 Masterplan Obere Niers naturnahe Umgestaltung der Niers
Block III: Ergebnisse Masterplan Obere Niers naturnahe Umgestaltung der Niers gemäß Gewässerleitbild NW gemäß Niersauenkonzept Ausgleich der Wasserführung durch Stauanlage  Gewässerverträglichkeit der Regenwassereinleitungen nachgewiesen gemäß BWK M3 und M7

58 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit