DGM des HRB
Gewässerentwicklung und Hochwasserschutz
4.11.2015
Hydrothemen 29 Titelseite
Hydrothemen Nr. 29 / November 2015
4.11.2015

Geeignete Ansätzen und Konzepte ermöglichen Schutz vor Hochwasser

Starkregen und urbane Sturzfluten der letzten Jahre zeigen: Es kann jede Kommune treffen. Eine genauere Vorhersage als die Unwetterwarnungen des DWD ist bei den oft katastrophalen Starkregen nicht möglich. Ereignisse wie in Dortmund und Münster werden verursacht durch länger anhaltende, intensivere und damit seltenere Niederschläge als solche, die der Kanalbemessung zugrunde liegen. Sie trafen die Städte unvorbereitet, obwohl Klimaforscher bereits seit Längerem vor der Zunahme von extremen Unwettern warnen.

Starkregen und urbane Sturzfluten – was passiert?

Feuerwehr-Einsatz bei Starkregen und urbane Sturzfluten

Bei einer urbanen Sturzflut versagt das Kanalnetz und das Wasser bahnt sich neue Wege. Die Feuerwehren sind pausenlos im Einsatz. (Foto: Ohm/Münsterland Zeitung)

Ein nach den aktuellen Bestimmungen geplantes Kanalnetz kann die bei Starkregen auftretenden Abflüsse nicht ableiten. Ein Großteil des Niederschlags gelangt überhaupt nicht in die Kanalisation. In der Folge sucht sich das Wasser seinen Weg zu den tiefergelegenen Stellen einer Stadt. Straßen werden zu Gewässern, Kreuzungen zu Mündungsbereichen, Häuserzeilen werden zu Ufermauern, Tiefgaragen zu Zwischenspeichern.

Der Feuerwehr bleibt bei einer urbanen Sturzflut nichts anderes, als reaktiv zu agieren. Die Betroffenheit eines Stadtteils hängt allein von der Niederschlagsstruktur ab und nicht wie bei Flusshochwassern vom Gewässerverlauf. Über die Stadt verteilte kritische Infrastrukturen, zu der auch Einsatzzentralen, Rathäuser und Dienststellen mit ihrer Stromversorgung gehören, können unerwartet betroffen sein. Fallen diese aus, ist die Katastrophenbewältigung fast nicht möglich.

Kanalnetzplanung stößt an Grenzen

Technische Maßnahmen zur hydraulischen Ableitung oberflächiger Extremabflüsse sind nur begrenzt möglich. Die Kanalisation lässt sich nicht ohne weiteres vergrößern. Aktuelle Leistungsfähigkeiten liegen weit unter den Jährlichkeiten extremer Niederschläge. Viele Anstrengungen werden unternommen, die den gerade eintretenden Überlastfall der Kanalisation abfangen sollen: den Überflutungsfall. Dies setzt jedoch voraus, dass das Wasser bereits in der Kanalisation ist und an Überstauschächten austritt.

Zu ermitteln, wohin Niederschlagswasser fließt und wo es Schaden anrichtet, ist eine zentrale Aufgabe des Kanalbetriebs und der Planung und erfordert eine örtliche, sehr detaillierte Untersuchung. Modelle für diesen Kanalisationsgrenzfall benötigen hochaufgelöste Daten von höherer Genauigkeit als Laserscan-Daten.

Entsprechend aufwendig ist die Datenerhebung. Gleichzeitig können diese detaillierten Modelle nur einen räumlich begrenzten und vom Ereignis her eingeschränkten Fall betrachten. Für diesen lassen sich dann technische, lokale Lösungen finden, die eine Bemessungsobergrenze haben. Regnet es irgendwann stark genug, sind auch diese Maßnahmen überlastet.

Für jeden Fall das richtige Werkzeug

Für die Modellierung der hochdynamischen Fließprozesse bei Starkregen und urbane Sturzfluten reichen einfache GIS-Analysen nicht aus. Sie sind nur eine Vorstufe, da sie erste Erkenntnisse über Fließwege und Tiefpunkte liefern. Gefragt ist eine vollständig hydrodynamische 2D-Simulation, bei der das Modellnetz auf Basis des DGM erstellt wird. Hydrotec hat ein modulares und gestuftes Modellkonzept entwickelt, das einerseits der Aussage-Ebene und andererseits einer späteren möglichen räumlichen Verfeinerung Rechnung trägt.

Die Stufen Grobanalyse, Identifikation von Risikobereichen, detaillierte Fließanalyse von Schadensschwerpunkten bis hin zur kleinräumigen Kopplung mit Kanalmodellen und Integration von Gewässermodellen decken das ganze Spektrum städtischer Sturzfluten ab.

Die Verwendung flächig verfügbarer Daten (Laserscan-DGM, Landnutzung, Gebäudebestand ALK) in Verbindung mit der Modellierungssoftware HYDRO_AS-2D erlauben die Aufstellung großflächiger, kostengünstiger und aussagekräftiger Modelle.

Hydrotec berät die Kommunen und Städte bei der Erstellung von urbanen Gefahren- und Risikokarten, führt Modellierungen durch und unterstützt bei der Entwicklung von Kommunikationsstrategien.

Information ermöglicht Eigenvorsorge

Die Verantwortlichen haben das erkannt und propagieren verstärkt die Notwendigkeit zur Eigenvorsorge durch die Bürger. Damit stehen sie vor der Frage, wie die Öffentlichkeit geeignet über die potenziellen Gefahren durch urbane Sturzfluten zu informieren ist. Viele Verwaltungen denken intensiv darüber nach, manche scheuen eine offensive Informationspolitik und andere wollen scheinbar gar nicht wissen, wo die Gefahrenpunkte liegen.

Städte wie Münster und Dortmund kennen aus schmerzvoller Erfahrung ihre besonders gefährdeten Bereiche und wissen, wo sich anfällige Infrastruktur befindet. Anderen Städten kann dies erspart bleiben, wenn sie selber aktiv werden und die potenziellen Gefahren und Risiken urbaner Sturzfluten ermitteln, darstellen und ohne Vorbehalte veröffentlichen. Bei der Diskussion um mögliche Wertverluste von potenziell gefährdeten Grundstücken und Gebäuden darf man nicht vergessen, dass die Gefahr real existiert und nicht durch Missachtung geringer wird.

Mit Mitteln wie z. B. dem Hochwasserpass kann der Eigentümer nachweisen, dass er sein Gebäude möglichst gut gegen Wassergefahren aus dem Untergrund und über die Oberfläche weitgehend geschützt hat.

Urbane Gefahren- und Risikokarten

Die Europäische Union hat in den Gründen für die EG-Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie als mögliche Arten von Hochwasser auch „Sturzfluten“ und „Hochwasser in Städten“ aufgeführt. Es ist davon auszugehen, dass diese Hochwasserarten in einer der nächsten Berichtszyklen in die Hochwassergefahren- und Risikokarten aufzunehmen sind.

Die Inhalte urbaner Hochwasser- und Gefahrenkarten sind noch im Einzelnen zu definieren. Sie entfalten ihre Wirkung auf der räumlichen Ebene oberhalb der detaillierten Überflutungsmodellierung des Grenzfalls der Kanalisation. Sie sollten

  • flächig die Fließwege des Wassers, die zu erwartenden Fließgeschwindigkeiten und Fließtiefen darstellen und
  • auf sensible Nutzungen und Infrastruktureinrichtungen hinweisen.

Für Fachbereiche wie Stadtplanung, Stadtentwässerung und Katastrophenschutz sowie die Öffentlichkeit können aus ihnen spezielle Informationen abgeleitet und zur Verfügung gestellt werden.

Städte mit Klimaanpassungskonzepten sicherer gestalten

Viele Kommunen erarbeiten zurzeit mit staatlicher Förderung ein Klimaanpassungskonzept für ihre Stadt, um den zu erwartenden Wetterextrema besser begegnen zu können. Es behandelt die Aspekte Hitze, Sturm und Starkregen und urbane Sturzfluten und beschreibt Maßnahmen, die zu einer Verringerung der Gefährdung führen.

Bei diesem viel versprechenden Ansatz ist interdisziplinäre Zusammenarbeit aus den Bereichen Stadt- und Landschaftsplanung, Geografie, Hydrologie und Hydraulik erforderlich, für die Hydrotec bestens aufgestellt ist.

Dr.-Ing. Oliver Buchholz,
Dipl.-Ing. Robert Mittelstädt

Veröffentlicht am 4.11.2015