Entwicklung integraler Hochwasserschutz- und Rückhaltekonzepte von Kling Consult


  • August 2021
  • M.Eng. Bauingenieurwesen Felix Gall

Die Klimaveränderung auf unserem Planeten zeigt sich vielschichtig: Während in bestimmten Regionen Hitzewellen und lange Dürreperioden auftreten, kommt es anderorts zu Starkregenereignissen. Das Klima wird sich auch zukünftig weiter wandeln, so lautet die vorherrschende Meinung der Wissenschaftler in diesem Fachbereich. In den letzten Jahren rückt daher die Hochwasser- und Starkregenvorsorge bundes- und landesweit verstärkt in den Fokus, wie sich unter anderem durch die staatlichen Zuwendungen zu wasserwirtschaftlichen Vorhaben in Bayern zeigt. Zudem haben die Ereignisse der jüngsten Vergangenheit in tragischen Ausmaßen gezeigt, dass durch Hochwasser- und Starkregenereignisse ein enormes Schadenspotential resultiert. Es drohen oftmals hohe Sachschäden an Gebäuden, Inventar und Fahrzeugen bis hin zu Gefahr von Leib und Leben. Um die Hochwassergefahr transparent zu machen und Schutzmaßnahmen abzuleiten, ermittelt unser Team Tiefbau die Überschwemmungsgebiete und entwickelt integrale Hochwasserschutz- und Rückhaltekonzepte.

 

Wie kommt es zu Überschwemmungen?

Bei Überschwemmungen ist zu unterscheiden nach Starkregenereignissen und durch Gewässer verursachte Hochwasser.

Starkregen sind geprägt von hohen Regenintensitäten in Verbindung mit kurzen Regendauern. Zugespitzt wird dies durch die Ausprägung des Klimawandels. So beobachten die Klimaforscher vermehrt, dass Gewitterzellen bzw. Tief- und Hochdruckgebiete durch die fehlende Winde länger auf einer Stelle verharren. Die Gewitterzellen regnen demzufolge lokal begrenzt ab und überschreiten die Aufnahmefähigkeit der Böden, worauf sich Oberflächenabfluss in Form von sogenanntem „wild abfließendem Wasser“ bildet. Ferner ist zu erwarten, dass Extremereignisse zukünftig vermehrt auftreten. Eine erhöhte Gefahr von Starkniederschlägen besteht besonders in den Sommermonaten und innerhalb Einzugsgebiete mit starken Hanglagen. Allerdings können Starkregen prinzipiell jederzeit und überall auftreten. Dadurch ist die Gefahrenermittlung und Konzeption von Schutzmaßnahmen eine Herausforderung für Kommunen und Planer. Speziell die Modellierung von Starkregenereignissen in Kombination mit wild abfließendem Wasser erfordern aufwändige und komplexe Modellierungsmethoden.

Beim Gewässerhochwasser geht die Gefahr dagegen von ausufernden Gewässern aus. In den Berechnungsmodellen werden die Bemessungsabflüsse punktuell ausschließlich am Gewässerquerschnitt als Zulauf definiert, in der Realität erfolgt der Zufluss zum Gewässer jedoch auch flächig. Besonders tückisch sind kleine Gewässer mit folglich kleinen Einzugsgebieten, welche extrem kurze Vorwarnzeiten bieten.

 

Integraler Hochwasserschutz: Natürlicher Rückhalt, technischer Hochwasserschutz und Hochwasservorsorge

Der Schutz vor Hochwasser sowie die Anpassung an den Klimawandel stellt Kommunen vor Herausforderungen. Um die Hochwassergefahr transparent zu machen und Schutzmaßnahmen abzuleiten, stellt unser Team Tiefbau im ersten Schritt integrale Konzepte zum Hochwasserschutz oder zum kommunalen Sturzflut-Risikomanagement auf. Die Konzepte enthalten eine Bestandsanalyse, gefolgt von der Gefahrenermittlung und Konzeption der Maßnahmen auf Basis eines definierten Schutzzieles. Die abschließende Wirtschaftlichkeitsbetrachtung stellt den Nutzen der Maßnahmen dem zu erwartenden Schaden gegenüber, woraus sich bestenfalls eine wirtschaftliche Vorzugsvariante ableiten lässt.

Integraler Hochwasserschutz besteht aus den drei Handlungsfeldern: natürlicher Rückhalt, technischer Hochwasserschutz und Hochwasservorsorge. Mit der Entwicklung von natürlichen Rückhaltepotentialen wird das Ziel verfolgt, die Abflussbildung in den Einzugsgebieten zu reduzieren bzw. Abflussspitzen zu drosseln. Dies kann beispielsweise durch Renaturierung von Flüssen, Anbindung von Auen, angepasste Landbewirtschaftung und verstärkte Versickerung von Regenwasser umgesetzt werden.

Da die Maßnahmen zum natürlichen Rückhalt oftmals nicht ausreichen, um das entsprechende Schutzziel zu erreichen, sind technische Hochwasserschutzmaßnahmen durch Hochwasserrückhaltebecken, Hochwasserschutzmauern und Deiche unumgänglich. Dabei gibt es drei Schutzstrategien: Zurückhalten, Durchleiten und Umleiten. Auch der technische Hochwasserschutz kann nur einen begrenzten Schutz gewährleisten, da immer noch ein selteneres Hochwasserereignis eintreten kann, welches die angesetzten Bemessungsabflüsse überschreitet. Nicht zuletzt wird der Schutzgrad der Maßnahmen durch finanzielle Mittel beschränkt. In diesem Zusammenhang sind resiliente Systeme und Konstruktionen zu wählen, um unkontrolliertes und plötzliches Versagen von Bauwerken zu vermeiden.

Neben dem natürlichen Rückhalt und dem technischen Hochwasserschutz spielt die Hochwasservorsorge zur Vermeidung und Reduzierung von Schäden eine wichtige Rolle. Bedingt durch die Siedlungsentwicklung und die Flächenverfügbarkeit tritt in der Praxis oftmals der Fall ein, dass Bestandsbebauungen oder Neubauvorhaben innerhalb ermittelter oder festgesetzter Überschwemmungsgebiete liegen. Hierbei sind die hochwasserangepasste Bauweise und die begleitenden hydraulischen Nachweise entscheidend, um den Eigenschutz gewährleisten und nachteilige Auswirkung für Ober- und Unterlieger zu vermeiden.

 

Kling Consult ist in diesem Fachbereich schon seit vielen Jahren tätig und hat insbesondere in den letzten Jahren zahlreiche Projekte betreut. Gerne steht Ihnen unser Team Tiefbau als kompetenter Berater zum Thema Hochwasserschutz zur Verfügung.

Renaturierung/Natürlicher Rückhalt

Technischer Hochwasserschutz: Zurückhalten

Technischer Hochwasserschutz: Durchleiten

Technischer Hochwasserschutz: Umleiten