Starkregenereignis bestätigt modellierte Hochwasserstände
07.11.2018
Modellsteuerung mit Scripting in HYDRO_AS-2D 5
07.11.2018

Gefahren aus Flusshochwasser und urbanen Sturzfluten integriert betrachtet

Die durch Bergisch Gladbach in Richtung Köln fließende Strunde ist stark urban geprägt. An dem über weite Strecken verrohrten und kanalisierten Gewässer kam es bei Hochwasser schnell zu Rückstau und Überschwemmungen. Starkregenereignisse in den Jahren 2012 und 2013 verursachten große Schäden in den Ortsteilen entlang der Strunde und machten deutlich, dass auch der Schutz gegen diese Überflutungsgefährdung zu verbessern ist.

Die Stadt realisiert bereits jetzt aktuelle Maßnahmen aus dem bestehenden Hochwasserschutzkonzept und will in die weiteren Planungen zusätzlich die Starkregenvorsorge einbeziehen. Die gemeinsame Modellierung von Hochwasserszenarien des Gewässersystems und Starkregenereignissen auf dem Stadtgebiet ist Teil der neuen Schutzstrategie und liefert konkrete Informationen für die weitere Umsetzung des Hochwasserschutzkonzepts.

Hochwasserschutzkonzept und „Strunde hoch vier“

Von 2016 bis 2018 setzte der Strundeverband unter dem Projekt-Titel „Strunde hoch vier“ wichtige Bestandteile des vorliegenden Hochwasserschutzkonzeptes um. In diesem Rahmen wurde die alte Strunde-Verrohrung in der Innenstadt von Bergisch Gladbach aufgegeben und durch eine ca. 1,2 km lange neue Verrohrung für die Ableitung eines HQ100 auf neuer Trasse ersetzt. Einige Abschnitte der Strunde wurden als Bypass offengelegt und in innerstädtische Grünanlagen integriert.

Hochwasserschutz für Bergisch Gladbach

Links: Offen gelegter Abschnitt der Strunde, Rechts: Der Neubau einer leistungsstärkeren Verrohrung macht umfangreiche innerstädtische Tiefbaumaßnahmen erforderlich.

Zu dem in Kooperation mit der Stadt Bergisch Gladbach durchgeführten Projekt zählen weiterhin Maßnahmen zur Regenwasserbehandlung und die Optimierung des innerstädtischen Verkehrsflusses durch die Anlage eines Kreisverkehrs.

Die nächsten Schritte sind u. a., ein bestehendes Hochwasserrückhaltebecken (HRB) zu vergrößern und ein ca. 950 m langer unterirdischen Hochwasserschutzkanal anzulegen, der bei Hochwasser einen Teil des Abflusses zum Rechtsrheinischen Kölner Randkanal ableitet.

Vor deren Konkretisierung will die Stadt sichergehen, dass die fertig gestellten Arbeiten zusammen mit geplanten Maßnahmen einen umfassenden Schutz vor Hochwasser der Strunde bilden. Zusätzlich soll die Gefährdung durch Starkregen beachtet werden, die bisher nicht in dem Konzept „Strunde hoch vier“ berücksichtigt ist.

Hydraulisches 2D-Modell liefert Antworten

Im Rahmen der Modellstudie wurde die Leistungsfähigkeit des Hochwasserrückhaltebeckens überprüft.

Hydrotec erhielt den Auftrag, den Ist- und Planzustand mit 2D-hydronumerischer Modellierung in HYDRO_AS-2D zu analysieren und folgende Fragen zu beantworten:

  • Bieten der geplante Hochwasserschutzkanal und das umgestaltete Hochwasserrückhaltebecken ausreichend Schutz vor Überschwemmungen bei HQ5, HQ30 oder HQ100?
  • In welchen Bereichen ist zusätzlich Objektschutz notwendig; wo genügt es, die Anwohner zu warnen?
  • Welche Gefahren bestehen bei einem Überstau des Kanalnetzes im weiteren Umfeld der Strunde?
  • Welche Bereiche und Gebäude sind bei Starkregen besonders betroffen?

Plan-Zustand im 2D-Feinmodell des Einzugsgebietes abgebildet

Ein detailliertes 2D-Modell für das hydrologische Einzugsgebiet der Strunde wurde in einem mehrstufigen Prozess aufgebaut. Die Basis bildete das DGM1 des Landes NRW, in das zunächst die Gebäudeumringe und das Flussnetzmodell der Strunde integriert wurden. Für das Hochwasserrückhaltebecken, die umgestalteten Gewässerabschnitte, das Verzweigungsbauwerk am Beginn des Hochwasserkanals und den Kreisverkehr lagen Planungsdaten vor. Das DGM1 wurde in diesen Bereichen um die entsprechenden Lage- und Höhendaten ergänzt, um den Plan-Zustand genau abbilden zu können.

Kombinierte Gefahrenkarte für die Gefährdung aus Flusshochwasser und aus Starkregen.

Mit diesem Feinmodell wurden mit HYDRO_AS-2D mehrere Szenarien untersucht:

  • Überflutung aufgrund von Hochwasser in der Strunde für drei Bemessungsabflüsse
  • Überflutung aufgrund von flächiger Niederschlagsbelastung und Kanalüberstau für drei Bemessungsniederschläge
  • Überflutung aufgrund von Kanalüberstau für drei Bemessungsniederschläge

Zusätzlich zum 2D-Gesamtmodell wurde die Leistungsfähigkeit sowie die Wellenretention und -translation des Strunde-Hochwasserkanals berechnet.

Das Ergebnis der Modellierungen sind detaillierte Starkregen-, Kanalüberstau- und Hochwassergefahrenkarten, welche die berechneten Überflutungsflächen, Fließwege und Fließtiefen dokumentieren.

Modellierung ermöglicht differenziertes Fazit

Die geplanten Maßnahmen reduzieren in weiten Teilen der Stadt die Überflutungsgefährdung infolge von Hochwasser. Für einige Bereiche sind jedoch auch negative Auswirkungen festzustellen. Hier sind Anpassungen der Planungen erforderlich.  Das Hochwasserrückhaltebecken kann bei allen Belastungsszenarien das Hochwasser vollständig zurückhalten und sorgt für eine Verringerung der Hochwassergefahr in den unterhalb gelegenen Siedlungsbereichen.

Die Starkregenmodellierung macht deutlich, dass zahlreiche Gebäude und Flächen der Stadt Bergisch Gladbach potenziell durch Sturzfluten gefährdet sind. Gefahr geht dabei sowohl von Hangabfluss als auch von Kanalüberstau aus.

Dezentrale kleinräumige Maßnahmen (Low Impact Development) im Rahmen der sog. grünen Infrastruktur sowie klassische Infrastruktur- und objektbezogene Maßnahmen innerhalb der Stadt können diese Sturzflutgefahr zukünftig reduzieren.

Die Weichen für ein ganzheitliches Risikomanagement sind gestellt

Das Hochwasserschutzkonzept der Stadt Bergisch Gladbach bietet eine wichtige Basis für die Risikovorsorge. Die hier gewonnenen Erkenntnisse bestätigen im Wesentlichen die Wirksamkeit der geplanten Vorhaben, weisen aber auch auf einige Defizite hin. Die Starkregenmodellierung hat zusätzliche Gefahrenbereiche identifiziert und visualisiert.

Mit den hier entwickelten Starkregen- und Hochwassergefahrenkarten kann die Stadt Bergisch Gladbach betroffene Bürger gezielt über potenzielle Gefahren informieren. Zusätzlich können mit dem bestehenden 2D-Modell die Wirkungen von Maßnahmen zum Schutz vor Überflutungsgefährdungen infolge Starkregens und Hochwassers untersucht werden. Auch Handlungsempfehlungen sowie Einsatzpläne für die Feuerwehr und den Katastrophenschutz lassen sich daraus ableiten.

Durch die Integration des Starkregenthemas in die bestehenden Planungen kann die Stadt Bergisch Gladbach ein Handlungs- und Maßnahmenkonzept zur Hochwasser- und Starkregenvorsorge entwickeln, das alle Aspekte eines ganzheitlichen Risikomanagements berücksichtigt.

Dipl.-Ing. Robert Mittelstädt, Tobias Bothe, M. Sc. Geogr.

 

Veröffentlicht am 07.11.2018