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Hochwasserrückhaltebecken zur Verbesserung des Hochwasserschutzes

Der Bau von Hochwasserrückhaltebecken (HBR), d. h. von Stauanlagen, die gezielt zum vorübergehenden Rückhalt von Hochwasser im Einzugsgebiet eingesetzt werden, ist ein wesentliches Element des technischen Hochwasserschutzes. Die Scheitelabflüsse des ausgewählten Bemessungshochwassers werden dadurch reduziert, so dass die Hochwasser in den Ortslagen unterhalb, oft ergänzt durch moderate lokale Schutzmaßnahmen am Gewässer, weitestgehend schadlos abgeleitet werden können. Das hilft nicht nur der direkt unterhalb liegenden Ortslage, sondern zeigt auch weiter flussabwärts seine Wirkung.

Ein HBR besteht im Wesentlichen aus dem Absperrdamm, dem darin integrierten Auslassbauwerk, in dem der Betriebs- und Grundablass eingebaut ist, und der Hochwasserentlastungsanlage. Diese Anlagenteile zusammen bilden eine Stauanlage, mit der im Hochwasserfall Wasser zurückgehalten werden kann.

Bemessung von Hochwasserrückhaltebecken

Die allgemeinen Anforderungen an Bemessung, Planung, Bau, Betrieb und Überwachung von Stauanlagen sind in der überarbeiteten DIN 19700:2004-07 festgelegt. Die wesentlichen technischen Vorgaben für HBR können hierbei dem Teil 10 Gemeinsame Festlegungen, dem Teil 11 Talsperren und dem Teil 12 Hochwasserrückhaltebecken entnommen werden. Zur differenzierten Festlegung von Bemessungsanforderungen werden in DIN 19700-12 Hochwasserrückhaltebecken nach der Stauraumgröße, der Höhe des Absperrbauwerkes und nach dem Gefährdungspotenzial klassifiziert (Tabelle 1).

Tabelle 1. Klassifizierung von HBR in Anlehnung an DIN 19700-12

Klassifizierung Gesamtstauraum Iges Höhe h des Auslassbauwerks(bezogen auf Gewässersohle*)
sehr kleine HRB Iges ≤ 50000 m³ h ≤ 4 m
kleine HRB 50000 m³ < Iges ≤ 100000 m³ 4 m < h ≤ 6 m
mittlere HRB 100000 m³ < Iges ≤ 1000000 m³ 6 m < h ≤ 15 m
große HRB Iges > 1000000 m³ H > 15 m

*) Festlegung in Baden-Württemberg

Die Schutzwirkung eines HBR wird durch die Größe des gewöhnlichen Hochwasserrückhalteraums IGHR und die Abgabe an das Unterwasser bestimmt. Der Hochwasserrückhalteraum IGHR und die Abgabe Q werden dabei so bemessen, dass der Schutz der Unterlieger für Hochwasserereignisse sichergestellt werden kann, die kleiner oder gleich dem Bemessungshochwasser BHQ3 einer bestimmten jährlichen Überschreitungswahrscheinlichkeit sind. Ein absoluter Hochwasserschutz ist nicht möglich, das Bemessungshochwasser BHQ3 ist vielmehr nach technischen, wirtschaftlichen und ökologischen Gesichtspunkten festzulegen.

Bei einem gesteuerten Becken wird im Einstaufall mit Hilfe eines Pegels unterhalb des Auslassbauwerks durch Regelung von Schützen die Öffnungshöhe des Betriebsauslasses so variiert, dass eine konstante Abgabe (Regelabfluss QR) aus dem Becken erfolgt. Bei ungesteuerten Becken bleibt die Schieberöffnung konstant. Damit nimmt mit zunehmendem Einstau die Abgabe aus dem Becken zu. Die maximale Abgabe aus dem ungesteuerten Becken stellt sich dann bei Erreichen des festgelegten Stauziels (= Vollstau) ein.

Bilder 1-3 zeigen beispielhaft das gesteuerte HRB Glatt/Hammerschmiede, das oberhalb von Glatten im Schwarzwald (Landkreis Freudenstadt) 2006 fertiggestellt wurde. Bild 3 zeigt die beiden Rollschütze, mit denen der Hochwasserabfluss am Becken auf den vorgegebenen Regelabfluss reguliert wird. Die beiden Wehrklappen, die zur Hochwasserentlastung über der Stauwand eingebaut sind, werden in hochwasserfreien Zeiten umgelegt und sind deshalb in Bild 3 nicht zu sehen. In Bild 4 ist beispielhaft die Wirkung des gesteuerten HRB Glatt/Hammerschmiede anhand von Zufluss- und Abflussganglinie des Bemessungshochwassers BHQ3 dargestellt. Der Scheitelabfluss von ca. 61 m³/s wird durch das Becken auf 33 m³/s reduziert.

Jedes HRB ist planmäßig mit einer Hochwasserentlastungsanlage auszustatten, die in Anspruch genommen wird, wenn das BHQ3 und damit das Bemessungsstauziel (Vollstau) im Becken überschritten wird. In diesem Fall nimmt die Hochwasserschutzwirkung des HRB ab und kann im Extremfall auch ganz verloren gehen. Durch die Hochwasserentlastungsanlage wird sichergestellt, dass auch nach einem Überschreiten des Bemessungsstauziels (Vollstau) ein auftretendes Extremhochwasser abgeführt werden kann, ohne dass die Sicherheit des HRB gefährdet wird. Zum Nachweis der Hochwassersicherheit sind nach DIN 19700 zwei Hochwasserbemessungsfälle (BHQ1 und BHQ2) zu untersuchen. Hierbei sind für BHQ1 und BHQ2 die in Tabelle 3 angegebenen Überschreitungswahrscheinlichkeiten zugrunde zu legen. Der Hochwasserbemessungsfall 1 (BHQ1) gilt für die Bemessung der Hochwasserentlastungsanlage und steht für deren Überlastungssicherheit. Der Hochwasserbemessungsfall 2 (BHQ2) dient dem Nachweis der Anlagensicherheit bei einem Extremhochwasser. Beim Hochwasserbemessungsfall 2 können Schäden an Bauwerksteilen, Betriebs- und Messeinrichtungen in Kauf genommen werden, wenn dadurch die Tragsicherheit des Bauwerks nicht gefährdet wird.

Tabelle 3. Jährliche Überschreitungswahrscheinlichkeiten für BHQ1 und BHQ2 (Nachweis der Hochwassersicherheit nach DIN 19700)

Jährliche Überschreitungswahrscheinlichkeiten(Wiederkehrzeiten T)
Klassifizierung BHQ1 BHQ2
sehr kleine HRB 5 x 10-3 T = 200 a) 10-3 (T = 1000 a)
mittlere und kleine HRB 2 x 10-3 (T = 500 a) 2 x 10-4 (T = 5000 a)
große HRB 10-3 (T = 1000 a) 10-4 (T = 10000 a)

Beim HRB Glatt/Hammerschmiede (Bild 1-3) ist die Hochwasserentlastungsanlage in Form von zwei Wehrklappen im Auslassbauwerk integriert. Diese Klappen haben den Vorteil, dass sie sich bei einem Überschreiten des Vollstaus langsam absenken. Mit der automatischen Steuerung wird jedoch immer versucht, das Stauziel zu halten. Die beiden Rollschütze werden ebenfalls im Bedarfsfall zur Hochwasserentlastung mit herangezogen. Bei der Bemessung der Hochwasserentlastungsanlage für den Lastfall BHQ1 muss der n-1-Fall zugrunde gelegt werden, d. h. es ist davon auszugehen, dass ein Verschluss, in diesem Fall eines der beiden Rollschütze, beim hydraulischen Nachweis nicht zur Hochwasserentlastung angesetzt werden darf.

Durch das Absenken der beiden Wehrklappen werden die außergewöhnlichen Stauziele, die bei den Lastfällen BHQ1 und BHQ2 auftreten, auf dem gewöhnlichen Stauziel (Vollstau) gehalten. Damit fällt die Dammhöhe etwas geringer aus als bei der Wahl anderer Typen von Hochwasserentlastungsanlagen, die i. d. R. eine Überströmhöhe hÜ über dem Vollstauziel benötigen, um das Bemessungshochwasser BHQ1 oder BHQ2 oder Teile davon abzuführen. Aus dem ungünstigsten dieser beiden Bemessungsfälle ergibt sich das außergewöhnliche Stauziel. Hierzu ist das Freibord (s. DIN 19700-10, -11 und -12) zu addieren, um die endgültige Dammkronenhöhe zu erhalten.

Durchführung einer Flussgebietsuntersuchung

Die Grundlagen für die Planung eines HRB oder eines Systems aus mehreren HRB werden meist schon im Vorfeld der Planungen ermittelt. Es ist heutzutage üblich, flächendeckende, optimierte Hochwasserschutzkonzepte unter Betrachtung des gesamten Flusseinzugsgebietes zu entwickeln. Die Basis hierzu wird im Rahmen einer umfassenden Flussgebietsuntersuchung geschaffen, die hydrologische, hydraulische, ökologische und ökonomische Untersuchungen umfasst. Im Rahmen der Flussgebietsuntersuchung werden detaillierte hydrologische und hydraulische Simulationsmodelle eingesetzt, die den Niederschlags-Abfluss-Prozess im gesamten Einzugsgebiet und die Abflussvorgänge in den Gewässern nachbilden. Hierzu wird das Einzugsgebiet so detailliert im hydrologischen Flussgebietsmodell erfasst, dass die gebietsspezifischen Eigenschaften, wie z. B. Topographie, jeweilige Landnutzung, Bewuchs und Bebauung, entsprechend den örtlichen Gegebenheiten möglichst gut berücksichtigt werden. Modellinput in das hydrologische Flussgebietsmodell sind zeitlich und räumlich verteilte Gebietsniederschläge. Ergebnis der hydrologischen Berechnungen sind Hochwasserabflussganglinien an allen Berechnungsknoten des Modells.

Um aus den hydrologisch berechneten Hochwasserabflüssen Wasserstände ableiten, die Leistungsfähigkeiten der Gewässer bestimmen, Überflutungshöhen berechnen oder die Wirkung von Eingriffen am Gewässer aufzeigen zu können, werden eindimensionale, bei Bedarf auch zweidimensionale, hydraulische Fließgewässermodelle eingesetzt, mit denen die Abflussvorgänge im Gewässer selbst unter Berücksichtigung sämtlicher Bauwerke und der vorhandenen Abflussquerschnitte simuliert werden können.

Der Einsatz hydraulischer Fließgewässermodelle verlangt eine detaillierte Beschreibung der vorhandenen Gewässergeometrie. Hierzu sind terrestrische Gewässervermessungen (Querprofile, Bauwerke) durchzuführen. Ergänzend können auch digitale Geländemodelle mit einbezogen werden, die inzwischen aus Laser-Scanner-Vermessungen in vielen Teilen Deutschlands zur Verfügung stehen.

Die eingesetzten Modelle müssen durch Nachrechnung historischer Ereignisse kalibriert werden. Stehen keine Pegeldaten zur Verfügung, sind die Modellparameter für das hydrologische Flussgebietsmodell über Regionalisierungsmodelle aus hydrologisch vergleichbaren Nachbargebieten zu übertragen. Danach erfolgt eine detaillierte Analyse der Hochwasserabflussverhältnisse durch Simulation von Bemessungsereignissen. Als Bemessungsgrundlage und Eingangsgrößen in das hydrologische Flussgebietsmodell stehen hierzu die Starkniederschlagshöhen des KOSTRA-Atlasses (KOSTRA = Koordinierte Starkniederschlags-Regionalisierungs-Auswertung) des Deutschen Wetterdienstes (DWD) [1] flächendeckend für Deutschland zur Verfügung. Die hydrologisch berechneten Hochwasserwellen bilden wiederum den Input in die hydraulischen Fließgewässermodelle.

Mit dem hydrologischen Flussgebietsmodell und den hydraulischen Fließgewässermodellen stehen die Werkzeuge zur Verfügung, um Varianten von möglichen Hochwasserschutzmaßnahmen untersuchen und deren Wirkung für das gesamte Einzugsgebiet aufzeigen zu können. Hieraus werden unter Einbeziehung von Kosten-Nutzen-Betrachtungen und ökologischen Aspekten ganzheitliche, optimierte Hochwasserschutzkonzepte entwickelt.

Ergebnisse einer Flussgebietsuntersuchung sind dann z. B. die Lage der Standorte für vorgeschlagene HRB, die an diesen Standorten erforderlichen Rückhaltevolumina und auch die Bemessungsgrößen BHQ1, BHQ2 und BHQ3 für die Dimensionierung der Becken. Die hydraulischen Berechnungen zeigen auf, welche Maßnahmen ergänzend entlang der Gewässer noch durchzuführen sind und wie sich die Maßnahmen in den unterhalb liegenden Flussstrecken auswirken. Bild 6 zeigt beispielhaft das 250 km2 große Einzugsgebiet von Seckach und Kirnau im Neckar-Odenwald- und Main-Tauber-Kreis in Baden-Württemberg, für das ein Flussgebietsmodell erstellt und eine Hochwasserschutzkonzeption basierend auf 15 überörtlich wirkenden HRB entwickelt wurde. Anlass für diese Untersuchung waren auch hier mehrere Hochwasserereignisse, insbesondere aber das große Hochwasserereignis im Dezember 1993 mit verheerenden Schäden in der Größenordnung von mehr als 10 Millionen €. Die in der Konzeption vorgeschlagenen Rückhaltebecken sind zwischenzeitlich bis auf eines fertiggestellt. Das letzte Becken HRB Kirnau/Adelsheim (A53) ist im Bau. Aufgrund der Setzungsproblematik an dem gewählten Standort hat man sich hier für eine Vorkonsolidierung des Baugrundes im Bereich der Dammschüttung entschieden, so dass die Erstellung dieses Beckens über mehrere Jahre andauert.

Weitere wichtige Aspekte bei der Planung von Hochwasserrückhaltebecken

In früheren Jahren konzentrierten sich Bau und Betrieb von HRB fast ausschließlich auf die technisch-hydraulischen Belange des Hochwasserschutzes. In den letzten Jahren wurden Aspekte wie die ökologische Durchgängigkeit des Gewässers oder der Einfluss auf das Landschaftsbild verstärkt in die Planung und Gestaltung von HRB einbezogen. Zwischenzeitlich wurden Standards entwickelt, mit denen auch die ökologischen Anforderungen, insbesondere die aquatische, amphibische und terrestrische Durchgängigkeit, weitestgehend zufriedenstellend erfüllt werden können. Meist werden heute nach oben offene 2-zügige Durchgangsbauwerke gebaut, die im Bereich des Dammkronenweges mit einer Brückenplatte überspannt sind, unter der sich eine Stauwand mit zwei Durchlassöffnungen befindet, deren Öffnungshöhe sich bei gesteuerten Becken durch elektrisch oder hydraulisch angetriebene Stahlschütze (meist Rollschütze, bei kleineren ungesteuerten Becken Gleitschütze) reguliert werden können. Aus ökologischer Sicht ist es wichtig, diese Öffnungen in hochwasserfreien Zeiten möglichst weit geöffnet zu lassen, die Sohle des Durchganggerinnes möglichst naturnah mit Sohlsubstrat aufzufüllen und entlang des durch das Bauwerk geführten "Ökogerinnes" auch Bermen anzulegen, die die Durchwanderbarkeit auch oberhalb der Wasserlinie ermöglichen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, wird deshalb heute immer öfter zwischen einem Ökodurchlass und einem Betriebsdurchlass im Auslassbauwerk unterschieden. Der Ökodurchlass wird im Einstaufall geschlossen, um das Ausräumen der natürlichen Materialien und Strukturen zu minimieren. Die Abflussregulierung erfolgt dann zunächst nur noch über den Schieber am Betriebsauslass, der über einen Wasserstandspegel im Unterwasser des Auslassbauwerks gesteuert wird. Auch der Beckenwasserstand wird in einem gesteuerten Becken kontinuierlich aufgezeichnet. Hierzu wird oberhalb des Auslassbauwerkes im Stauraum ein Pegel installiert.

Der landschaftsverträglichen Einbindung eines HRB in seine Umgebung wird ebenfalls große Bedeutung zugemessen. Diese Forderung kann bei HRB mit kleineren Dammhöhen i. d. R. ganz gut erfüllt werden. Durch Verzicht auf eine geradlinige Trassenführung und der Wahl von möglichst flächen Böschungsneigungen von 1 : 5 oder flacher können hier gute Lösungen gefunden werden. Bei Rückhaltebecken mit größeren Dammhöhen sind einer zu starken Abflachung der Dammböschungen jedoch Grenzen gesetzt. Zum einen steigt der Materialaufwand für die Herstellung des Dammkörpers extrem stark an, zum anderen nimmt durch die größere Aufstandsfläche aber auch der Eingriff in Natur und Landschaft zu. Hier ist frühzeitig abzuwägen, wie die Schwerpunkte bei der Gestaltung des Dammbauwerkes gesetzt werden.

Wirkung von Hochwasserrückhaltebecken bei abgelaufenen Hochwasserereignissen

Hochwasser am 1.3.2008 im Einzugsgebiet von Elsenz und Schwarzbach

Mehrfach waren in den letzten Jahren bereits Hochwasserereignisse im Verbandsgebiet des Zweckverbandes Hochwasserschutz Einzugsbereich Elsenz/Schwarzbach (Rhein-Neckar- und Neckar-Odenwald-Kreis, Baden-Württemberg) Hochwasserereignisse aufgetreten, bei denen einzelne Becken eingestaut wurden. Die größte Bewährungsprobe war jedoch beim Hochwasserereignis am 1.3.2008 zu bestehen. Bei diesem Ereignis waren 26 der vorhandenen 41 HRB des Verbandes in Betrieb. In 5 HRB stieg der Beckenwasserstand über das Stauziel, so dass die Hochwasserentlastung einsetzte.

Oberhalb der Ortslage Aglasterhausen liefen 3 HRB über, größere Schäden sind in der Ortslage jedoch nicht aufgetreten. Dies zeigte, dass HRB auch dann, wenn die Hochwasserentlastung anspringt, noch eine deutliche Reduzierung des Hochwasserabflusses bewirken können, wenn das Überlaufen erst am Ende eines Ereignisses bzw. nach Auftreten des Maximalabflusses eintritt. Bild 7 zeigt die Situation am HRB-21, das unmittelbar vor der Ortslage von Aglasterhausen am Schwarzbach liegt und bei dem die Hochwasserentlastungsanlage als teilüberströmbarer Damm ausgeführt wurde. Die luftseitige Böschung wurde in diesem Bereich sehr flach ausgeführt und durch eine flächige Steinschüttung gesichert.

Obwohl oberhalb viele Becken eingestaut waren und sehr viel Wasser zurückhielten, war das größte Becken im Verbandsgebiet, das HRB Waibstadt am Schwarzbach, das ein Rückhaltevolumen von 1 Million m³ aufweist, bei dem Ereignis am 1.3.2008 auch 50 % gefüllt. Bild 7 zeigt den Maximaleinstau am Becken für dieses Ereignis.

Durch die eingestauten HRB wurden bei diesem Ereignis allein im Einzugsgebiet des Schwarzbachs ca. 1 Million m³ Wasser zurückgehalten. Durch die vorhandenen Rückhaltebecken konnten bei diesem Ereignis große Schäden verhindert werden. Probleme gab es nur dort, wo die Hochwasserschutzkonzeption noch nicht umgesetzt worden war. Der relativ häufige, sehr hohe Einstau einiger Becken an den Oberläufen zeigt aber auch, dass die den Planungen zugrunde gelegten, 100-jährlichen Bemessungsniederschläge nach den bisherigen Erfahrungen viel häufiger auftreten.

Hochwasser am 8.8.2007 im Einzugsgebiet der Rinna

Im Einzugsgebiet der Rinna, die zum Gebiet des Zweckverbandes "Hochwasserschutz im Einzugsbereich Seckach/Kirnau" gehört (Bild 5), war am 8.8.2007 ein Hochwasser aufgetreten, das durch einen 3- bis 4-stündigen Starkregen ausgelöst wurde. Dabei gingen 2 HRB in Einsatz, die zum Schutz der Ortslage Ahorn-Eubigheim vor wenigen Jahren oberhalb der Ortslage vom Zweckverband gebaut worden waren. Es handelt sich um zwei hintereinander liegende, kleine, ungesteuerte HRB mit einem Rückhaltevolumen von 14300 m³ (HRB-1) bzw. 15100 m³ (HRB-3), bei denen die Hochwasserentlastungsanlage jeweils als Stahlbetontrog ausgeführt wurde. Bei beiden Becken, die auf 100-jährliche Ereignisse bemessen wurden, wurde bei diesem Extremereignis das Vollstauziel überschritten, so dass die Hochwasserentlastungsanlagen ansprangen und damit der vorgegebene Maximalabfluss in der Ortslage nicht mehr gehalten werden konnte. Es kam zu Überflutungen vor der Ortslage. Innerhalb der Ortslage Eubigheim konnten größere Schäden aber gerade noch verhindert werden. Bild 8 zeigt die Situation beispielhaft am HRB-1.

Die Auswertung der Niederschlagsdaten ergab, dass es sich im Einzugsgebiet oberhalb der beiden Becken um extreme Niederschläge handelte, denen bei Einstufung in die Bemessungsniederschlagstabellen nach KOSTRA Jährlichkeiten zwischen 500 und 50 Jahren zugeordnet werden müssen. Die höheren Niederschläge traten dabei im Bereich der Einzugsgebietsgrenze auf. Um die Wirkung der beiden HRB bei diesem Ereignis aufzuzeigen, wurde das Niederschlagsereignis mit dem bestehenden flächendetaillierten hydrologischen Flussgebietsmodell mit Berücksichtigung der beiden Becken und ohne die beiden Becken nachgerechnet. Das Ergebnis dieser Nachrechnung zeigt Bild 8. Die Simulationsrechnungen zeigen, dass die beiden Becken trotz des Überlaufens (Abfluss über die Hochwasserentlastungsanlagen) noch eine sehr gute Reduzierung des Maximalabflusses in der Ortslage Eubigheim bewirkt haben und der Maximalabfluss sich in der Ortslage mit ca. 5 m³/s einstellte. Dies konnte auch durch die hydraulischen Berechnungen bestätigt werden. Ohne die beiden HRB wären nach den hydrologischen Berechnungen bei diesem Ereignis 9,4 m³/s durch Eubigheim abgeflossen.

Welche Überflutungen dabei aufgetreten sind bzw. wären, zeigen die hydraulischen Berechnungen. Bild 11 zeigt die berechneten Überflutungsflächen in der Ortslage Eubigheim für den Ist-Zustand (Qmax = 5 m³/s) beim Hochwasser am 8.8.2007. Die berechneten Wasserspiegellagen und Überflutungsflächen passen dabei sehr gut zu den Beobachtungen. Bild 11 zeigt die sich einstellenden Überflutungsflächen in der Ortslage für einen Abfluss von 9,4 m³/s. Diese Darstellung macht deutlich, dass ohne die beiden HRB im August 2007 in Eubigheim großflächige Überflutungen aufgetreten und viele Häuser über- bzw. Keller geflutet worden wären. Die beiden HRB haben dies verhindert. Einwohner von Eubigheim, die in Bachnähe wohnen, haben darauf hingewiesen, dass durch die Becken eine Vorwarnzeit gegeben war, die sie noch vor dem Überlaufen in die Lage versetzte, wichtige Güter aus den Gefährdungsbereichen heraus zu nehmen.

Zusammenfassung

HRB halten Hochwasser im Einzugsgebiet zurück, reduzieren damit die Hochwasserscheitelabflüsse und bringen Entlastung für die Unterlieger. Ergänzend dazu müssen aber auch immer wieder lokale Schutzmaßnahmen oder Ausbaumaßnahmen an den Gewässern durchgeführt werden. Dass Investitionen in solche Maßnahmen notwendig und richtig sind, haben die extremen Niederschlagsereignisse der letzten Jahre und die Erfahrungen am Schwarzbach und an der Rinna im Einzugsgebiet von Seckach und Kirnau gezeigt. Nur durch die vorhandenen HRB, die in den letzten 10 Jahren gebaut wurden, konnten 2007 bzw. 2008 große Schäden in diesen Gebieten verhindert werden. Auch an vielen anderen Orten hat sich der Bau von HRB bei auftretenden Starkregenereignissen in jüngster Vergangenheit als richtig und sinnvoll erwiesen.

Eine wichtige Grundlage für die Entwicklung von abgestimmten, einzugsgebietsbezogenen Hochwasserschutzkonzepten sind detaillierte hydrologische und hydraulische Untersuchungen, die im Vorfeld im Rahmen einer detaillierten Flussgebietsuntersuchung für das gesamte Einzugsgebiet eines Flusses durchgeführt werden müssen. Im Rahmen einer solchen Flussgebietsuntersuchung werden eine Vielzahl von möglichen Hochwasserschutzmaßnahmen bzw. -varianten untersucht, einander gegenübergestellt und darauf aufbauend ein optimiertes Hochwasserschutzkonzept für das gesamte Einzugsgebiet entwickelt. Dass dabei ökonomische Gesichtspunkte, Nutzen-Kosten-Überlegungen, aber auch ökologische Aspekte einbezogen werden müssen, hat sich zwischenzeitlich in den meisten Bundesländern durchgesetzt. Mit Hilfe der hydrologischen Flussgebietsmodelle können die Bemessungsabflüsse BHQ1, BHQ2 und BHQ3 für die Dimensionierung der wichtigsten Anlagenteile der HRB ermittelt werden. Damit sind die Grundlagen für die weitere Planung geschaffen.

Viele ältere hydrologische Modellberechnungen und damit auch die Bemessung vieler Anlagenteile von HRB basieren noch auf den Bemessungsniederschlägen nach KOSTRA-1997. Den früheren statistisch ermittelten KOSTRA-Bemessungsniederschlägen liegen gemessene Niederschlagsdaten für den Zeitraum 1950-1980 zugrunde. Die neuen KOSTRA-2000-Werte berücksichtigen bereits Meßreihen von 1950 bis 2000, die Datenreihen sind somit 20 Jahre länger. Dies hat in manchen Gebieten, nicht überall, zu einer signifikanten Erhöhung der Bemessungsniederschläge geführt. Deshalb wird empfohlen, im Rahmen anstehender Sicherheitsüberprüfungen gerade bei älteren Anlagen, die hydrologischen Grundlagen zu prüfen und gegebenenfalls die Bemessungsgrößen neu zu bestimmen. Die DIN 19700:2004-07 weist darauf hin, dass die Planungen von HRB oder anderen Stauanlagen umfassende Kenntnisse und Erfahrungen erfordert und deshalb nur an Ingenieure übertragen werden darf, die nachweislich gleichartige Projekte selbständig erarbeitet oder maßgeblich daran mitgewirkt haben. Dies gilt nicht nur für den Objektplaner, sondern nach unseren Erfahrungen auch für den Tragwerksplaner und den Geotechniker, die alle drei eng bei der Planung eines HRB zusammenarbeiten müssen.

Tabelle 2. Technische Daten zum HRB Glatt/Hammerschmiede

Bauzeit 2005 - 2006
Einzugsgebietsgröße an der Sperrenstelle 44,9 km²
Gewöhnlicher Hochwasserrückhalteraum I GHR 370.000 m³
Regelabgabe QR 33,6 m³/s
Bemessungsabflüsse BHQ (Zufluss zum HRB)
HQ50= 74,5 m³/s
HQ100= 86,5 m3/s
BHQ1=HQ500= 114,9 m3/s
BHQ2=HQ5000= 158,2 m3/s
Dammbauwerk
Dammtyp Homogener Damm
Dammkronenhöhe ≥ 542,00 m+NN
Dammkronlänge rd. 150 m
Max. Dammhöhe über Talsohle 12.00 m
Böschungsneigung Wasserseite / Luftseite 1:3 / 1:2,5
Auslassbauwerk
Bauwerkshöhe über Gewässersohle 12,95 m
Bauwerkslänge 61,65 m
Lichte Breite 11,50 m
Betriebsauslass mit Rollschütz; 2 Stück, B x H = 5,00 x 2,00 m
Hochwasserentlastungsanlage mit 2 Wehrklappen B x H = 5,00 x 2,20 m
Stauziele
Vollstau Zv 540,70 m+NN
max. überstaute Fläche 9.0 ha

Joachim Wald

Literaturverzeichnis

  1. KOSTRA-DWD-2000, Starkniederschlagshöhen für Deutschland (1951-2000), Grundlagenbericht. Deutscher Wetterdienst, Offenbach 2005; KOSTRA-DWD-2000, Starkniederschlagshöhen für Deutschland (1951-2000), Fortschreibungsbericht, Deutscher Wetterdienst, Offenbach 2005.
  2. Festlegung des Bemessungshochwassers für Anlagen des technischen Hochwasserschutzes. Oberirdische Gewässer/Gewässerökologie, Heft 92, Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg 2005.
  3. Arbeitshilfe zur DIN 19700 für Hochwasserrückhaltebecken. Oberirdische Gewässer/Gewässerökologie, Heft 106, Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg, 2007.
  4. Aktualisierung der Hochwasserschutzkonzeption Glatt. Unveröff., Zweckverband Hochwasserschutz im Einzugsgebiet der Glatt, Hügelsheim 2008; Hochwasserschutz Elsenz/Schwarzbach, Fortschreibung der Hochwasserschutzkonzeption. Unveröff., Zweckverband Hochwasserschutz Einzugsbereich Elsenz-Schwarzbach, Hügelsheim, 2008.
  5. Hochwasserschutzkonzeption Seckach-Kirnau. Unveröff., Zweckverband Hochwasserschutz Seckach-Kirnau, Hügelsheim 2009

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  • Erstellt am
    17.06.2013
  • Geändert am
    27.11.2014