Hochschule für Forstwirtschaft Rottenburg (HFR) Schadenweilerhof D-72108 Rottenburg a.N.

Landschaftsmanagement / GIS – Projekt SS 07

Potentielle Standorte für Hochwasserrückhaltebecken in der Region Neckar - Alb

Projektgruppenmitglieder: Sandra Böhme (Matr.Nr.: 100 901) Jeanette Müller (Matr.Nr.: 100 834) Stephan Radler (Matr.Nr.: 100 957) Florian Fiedel (Matr.Nr.: 100 950)

Projektpartner: Regionalverband Neckar-Alb Dr. Peter Seiffert Bahnhofstr.1 72116 Mössingen Tel. 0 74 72 / 95 09 - 0

2 Inhaltsverzeichnis

Inhaltsverzeichnis

1. EINLEITUNG...... 1 2. WIE ENTSTEHT HOCHWASSER? ...... 2 3. URSACHEN VON HOCHWASSER ...... 5 3.1. NATÜRLICHE URSACHEN: ...... 5 3.2. ANTHROPOGENE URSACHEN:...... 6 3.3. WELCHE ROLLE SPIELT DER KLIMAWANDEL?...... 10 4. HOCHWASSERSITUATION IN DER REGION NECKAR-ALB...... 12 5. GESETZ ZUR VERBESSERUNG DES VORBEUGENDEN HOCHWASSERSCHUTZES...... 14 6. DEFINITION FÜR HOCHWASSERRÜCKHALTEBECKEN ...... 16 7. PROJEKTPARTNER / MATERIALIEN...... 18 7.1. PROJEKTPARTNER ...... 18 7.2. ARBEITSMATERIALIEN ...... 18 8. METHODIK ...... 19 8.1. FRAGESTELLUNG...... 19 8.2. ARBEITSSCHRITTE...... 19 8.3. DOKUMENTATION...... 20 9. ARBEITSSCHRITTE...... 21 9.1. ERMITTLUNG POTENTIELLER RETENTIONSRÄUME ...... 21 9.2. ERGEBNISSE DER UNTERSUCHUNG...... 22 9.3. RECHERCHE BEZÜGLICH PROBLEMEN IN DER REGION DURCH HOCHWASSER...... 22 9.4. UMFRAGE AN DIE KOMMUNEN BEZÜGLICH VORHANDENER HOCHWASSERRÜCKHALTEBECKEN...... 22 9.5. KARTOGRAPHISCHE ERFASSUNG DER HOCHWASSERRÜCKHALTEBECKEN ...... 24 9.6. ERMITTLUNG WEITERER POTENTIELLER BEREICHE FÜR HOCH- WASSERRÜCKHALTEBECKEN ANHAND VORHANDENER DATENSÄTZE...... 25 9.7. UNTERSUCHUNG DER POTENTIELLEN STANDORTE HINSICHTLICH IHRER RESTRIKTIONEN ...... 29 10. DAS FLUSSGEBIETSMODELL (NIEDERSCHLAG-ABFLUSS-MODELL) ...... 30 11. BERECHNUNG DER RÜCKHALTEVOLUMINA ...... 34 11.1. ERSTELLEN DES DHM RASTERS AUF GRUNDLAGE VON ROHDATEN...... 34 12. BERECHNUNG DER VOLUMINA DER HOCHWASSERRÜCKHALTE-BECKEN- VARIANTEN ...... 36 12.1. ERGEBNISSE DER VOLUMENBERECHNUNGEN ...... 37 13. ANHANG...... 42 14. ABBILDUNGSVERZEICHNIS...... 43 15. TABELLENVERZEICHNIS...... 44 16. LITERATURVERZEICHNIS ...... 45

3 1. Einleitung

Hochwasser und Überschwemmungen sind Teil der natürlichen Abläufe auf der Erde. In natürlichen, unbesiedelten Gebieten spielen Überflutungen keine große Rolle, da Flora und Fauna sich hier angepasst haben oder die Veränderungen durch das immer wiederkehrende Hochwasser zur natürlichen Dynamik des Standortes gehören. Von einem Schaden wird erst gesprochen, wenn anthropogene Nutzungen wie Siedlungen, Ackerbau, Verkehrsflächen, usw. betroffen sind.

Die sich vor allem auch durch den Klimawandel mehrenden katastrophalen Hochwasserereignisse (Verwüstungen im Alpenraum Ende der 80er Jahre, die Dezemberhochwässer an Mosel, Nahe, Neckar und Mittelrhein 1993, das Hochwasser im Mai 1999 an den südlichen Donaunebenflüssen, die Jahrhundertflut an Elbe, Moldau, Mulde und Donau im Sommer 2002, usw.) haben gezeigt, dass wirkungsvolle Strategien zum vorbeugenden Hochwasserschutz immer mehr an Bedeutung gewinnen. Allerdings machen gewonnene Erfahrungen auch klar, dass ein vollständiger Hochwasserschutz, selbst bei Ausschöpfung aller technischen und finanziellen Möglichkeiten, nicht zu erreichen ist. Es werden weiterhin erhebliche Risiken für Siedlungen und infrastrukturelle Bereiche bestehen bleiben, da die Probleme durch Schutzmaßnahmen nicht aus der Welt geschafft werden können, sondern letztendlich nur räumlich verlagert werden.

Ziel dieser Arbeit ist es, potentielle Standorte für Hochwasserrückhaltebecken innerhalb der Region Neckar-Alb, ausfindig zu machen. Hierbei ist zu bedenken, dass Planung, Bau und Betrieb einer solchen Anlage stets einen Eingriff in Natur und Landschaft darstellt. Die auf den potentiellen Standorten lastenden Restriktionen sollen kartographisch dargestellt werden.

Um einen Überblick über die Flächeninanspruchnahme und der verschiedenen Dammbreiten der Becken zu erhalten, werden anhand der Bemessungsabflüsse und mit Hilfe eines digitalen Höhenmodells, Rückhaltevolumina beispielhaft berechnet. Wie entsteht Hochwasser?

2. Wie entsteht Hochwasser?

Hochwasser sind natürliche Ereignisse, die in unseren Breiten zu allen Jahreszeiten regelmäßig auftreten können. Die Entstehung hängt wesentlich von der Stärke des Niederschlags, den Eigenschaften des Einzugsgebietes, den Besonderheiten des Flusses und dem Speichervolumen des Bodens ab.

Die Wissenschaftler unterscheiden ein Sommerhochwasser und ein Winterhochwasser. Das Sommerhochwasser kann in Folge langer, großflächiger Dauerregen oder kurzzeitiger, kräftiger Starkregen, z.B. Gewittern, auftreten. Besonders anfällig dafür sind kleine Einzugsgebiete, etwa Quellgebiete im Gebirge. In kurzer Zeit steigt das Hochwasser an und fließt mit hohen Wassermengen ab. Für das so genannte Winterhochwasser ist kennzeichnend, dass Niederschläge meist im Zusammenhang mit der Schneeschmelze große Abflussmengen verursachen und diese langsam ansteigen und abfallen. Das Abflussgebiet im Unterlauf ist dann besonders gefährdet, wenn die hohen Wasserstände mehrerer Flussläufe zusammentreffen.

Ist das Speichervolumen des Erdbodens ausgenutzt, der Boden also mit Wasser gesättigt, z. B. nach einer längeren Niederschlagsperiode, und fällt erneut starker Niederschlag, so passiert Folgendes:

Als wäre der Boden mit Asphalt versiegelt, muss das gesamte Niederschlagswasser oberflächig in Bäche und Flüsse abfließen. Das Wasser sammelt sich in den Bächen, kann aber nicht so schnell abfließen, da diese nur ein bestimmtes Volumen an Wasser aufnehmen können. So kommt es zur Bildung einer Hochwasserwelle, die über die Ufer tritt. Eine typische Wettersituation hierfür ist der Wechsel zwischen Schnee bringenden Kaltfronten und Schnee schmelzenden Warmfronten mit zusätzlichen hohen Niederschlägen.

2 Wie entsteht Hochwasser?

Im Gebirge genügen schon räumlich sehr begrenzte Unwetter, um sogar Bäche zerstörerisch anschwellen zu lassen. Der geringe Querschnitt des Flussbettes, besonders in eng und tief eingeschnittenen Tälern, verleiht der Flutwelle eine ungeheure Kraft. Aufgrund des starken Gefälles wälzt sich das Wasser besonders schnell zu Tal. Wo es über die Ufer tritt, ist es oft sogar in der Lage, unterstützt durch die Gewalt des mitgeführten Gerölls, Häuser und Brücken schwer zu schädigen oder gar zu zerstören. Das Unglück vollzieht sich oft binnen weniger Stunden.

Völlig anders entwickelt sich eine Hochflut in den riesigen Strömen des Tieflandes. Die Hochflut baut sich allmählicher und von einem größeren Einzugsgebiet ausgehend auf. Eine vereinzelte Hochwasserwelle im Oberlauf eines Nebenflusses, so verheerend sie sich lokal auswirken kann, wird im Unterlauf des Hauptflusses kaum spürbar. Um eine Hochflut in den Unterläufen zu erzeugen, bedarf es einer viel umfangreicheren Wasserzufuhr. Ungewöhnlich starke Niederschläge müssen über einen längeren Zeitraum über einem weiten Teil des Einzugsgebietes niedergehen. Hochfluten der Nebenflüsse müssen sich im Hauptfluss sammeln.

Die Gefahr für das Zustandekommen solcher Hochfluten ist besonders dann gegeben, wenn der Fluss bereits zu einer Zeit, in der er normalerweise Niedrigwasser führt, mehr Wasser als gewöhnlich enthält und ihm in der nun folgenden üblichen Zeit des Hochwassers durch hohe Niederschläge abermals überdurchschnittlich große Abflussmengen zugeleitet werden. Durch diese schrittweise Steigerung kündigt sich das Entstehen eines außergewöhnlichen Hochwassers bereits Wochen vorher warnend an. Kommt es dann zur Herausbildung einer Flutwelle, überrollt sie das Tiefland nicht schlagartig. Man kann sogar aufgrund der hydrographischen Verhältnisse in den Ober- und Mittelläufen ihr Eintreffen meist recht exakt vorhersagen.

Die größten und verheerendsten Überschwemmungen gehen von Flüssen aus, die nach anhaltenden oder plötzlichen Regengüssen oder jäh einsetzender Schneeschmelze angeschwollen sind. Die Durchlässigkeit des Bodens, der starke Regenfälle aufnimmt, entscheidet als bestimmender Faktor über die Menge des den Flüssen zugeführten

3 Wie entsteht Hochwasser?

Oberflächenwassers. Wenn die Bodenoberfläche noch gefroren ist, können bereits geringe Niederschläge große Hochwasser verursachen.

4 Ursachen von Hochwasser

3. Ursachen von Hochwasser

3.1. Natürliche Ursachen:

Die natürlichen Einflussfaktoren wie Regen oder Schneeschmelze wirken zunächst im Einzugsgebiet. Sie werden entscheidend geprägt durch die räumliche und zeitliche Verteilung der Niederschläge und sind nicht zuletzt beeinflusst durch die Geländeform, die Bodenbeschaffenheit und das Gewässernetz. Eine vielfach unterschätzte Bedeutung hat auch der Bewuchs. Pflanzen nehmen über ihre Wurzeln Wasser auf, sie verbessern das Hohlraumsystem und damit die Speichereigenschaften des Bodens und geben zusätzlich über die Interception einen Teil des Niederschlags unmittelbar wieder an die Atmosphäre ab.

Abbildung 1: Wirkung des Einzugsgebietes auf die Hochwasserwelle

5 Anthropogene Ursachen:

Abbildung 1 zeigt, dass auf bewachsenen Flächen das Wasser schneller und tiefer in den Boden eindringt, als auf unbewachsenen. Der Wald ist der beste Wasserspeicher. Dichte, vollbestockte Wälder mit ihren lockeren, humusreichen Böden können bis zu 60-75 l/m² Niederschlag in der Stunde aufnehmen, während es bei Grünland nur 20 l/m² sind.

Das natürliche Hochwasserereignis würde also nicht zur Katastrophe werden, wenn unsere flussnahen Lebensräume nicht vielfältigen Nutzungsinteressen (Landwirtschaft, Infrastruktur, Siedlung) unterliegen würden, die durch Überflutung empfindlich ge- bzw. zerstört werden.

3.2. Anthropogene Ursachen:

Der Mensch, darin sind sich Umweltexperten einig, hat durch seine Eingriffe in die Natur die Häufigkeit und das Ausmaß der Schäden von Hochwasserereignissen beeinflusst. Oft löst er aus Fahrlässigkeit oder in Unkenntnis der größeren Zusammenhänge Hochwasserkatastrophen aus, verschlimmert oder beschleunigt sie. Mit der Umwandlung unserer einst waldreichen Naturlandschaft, vor allem im Bereich der Talauen, in eine durch Acker, Wiesen, Weiden und Siedlungen geprägte Kulturlandschaft, haben anthropogene Faktoren neue Bedingungen geschaffen, die extreme Hochwasserereignisse stark begünstigen:

• Moore, Sümpfe und Feuchtwiesen wurden weiträumig trockengelegt. Gerade Moore, deren Substrat große Poren und dadurch eine hohe Wasseraufnahmekapazität (Feldkapazität) besitzt, sind in der Lage, das 19-fache ihres Trockengewichtes an Wasser aufzunehmen. Durch die landwirtschaftliche Nutzung und Melioration der Böden (durch Drainage) sind viele Moore trockengelegt geworden. Hierdurch geht nicht nur ein wertvoller Beitrag zur Hochwasservorsorge verloren, sondern auch zum Natur-, Grundwasser- und Gewässerschutz.

6 Anthropogene Ursachen:

Der Beitrag von Feuchtwiesen ist zwar nicht so hoch, wie der von Mooren, summiert man aber die Flächen sämtlicher Feuchtgebiete und deren Wasseraufnahme- und haltekapazitäten auf, wird man erkennen, dass auch hier Potentiale vorhanden sind.

• Mit der Waldrodung und der Umwandlung von Grünland in Ackerland wurde der Bewuchsspeicher reduziert, zeitweise bis zur unbewachsenen Ackerbrache.

• Bodenbearbeitung (insbesondere am Hang), Verdichtung durch Maschinen sowie die Anlage von Drainagen sind weitere Gründe für eine begrenzte Wasseraufnahme oder eine rasche Ableitung.

• Die Wasseraufnahmefähigkeit des Bodens hat sich in den letzten Jahrzehnten um rund 30 % verringert, da die mit Gebäuden, Plätzen und Straßen versiegelte Landschaft das Eindringen des Niederschlags in den Bodenkörper verhindert. Das Wasser wird nun ungebremst über die Regenwasserkanalisation direkt in die Fließgewässer abgeleitet, welche nach einer gewissen Zeit die Grenzen ihrer Aufnahmekapazität erreichen und das Wasser über die Ufer treten lassen.

• Flüsse werden seit fast 200 Jahren - 1817 begann Johann Gottfried Tulla mit der Korrektur des Oberrheins - begradigt und ausgebaut, wodurch sich vielerorts eine Eintiefung der Flusssohle, ein rascherer Wasserabfluss und das Zusammentreffen von Hochwasserwellen aus Haupt- und Nebenflüssen ergeben haben. Bei Katastrophen besteht die Gefahr, dass der unzureichend regulierte Fluss sein natürliches Überschwemmungsgebiet zurückerobern will.

7 Anthropogene Ursachen:

• Im Blick auf die Hochwasserschäden hat sich aber am verheerendsten ausgewirkt, dass entlang der Flüsse Überschwemmungsgebiete und Retentionsräume verloren gegangen sind, da man die flussnahen wertvollen Aueböden landwirtschaftlich nutzen wollte oder sich Bau- und Gewerbegebiete in diese ebenen Überschwemmungsbereiche hinein ausgedehnt haben; der Fluss wurde durch Deichbauten aus den ehemaligen Überschwemmungsflächen ausgesperrt. So sind an Elbe und Rhein 4/5 der ehemaligen Überschwemmungsländer abgetrennt worden.

8 Anthropogene Ursachen:

Abbildung 2: Abflussbildung in Abhängigkeit der Landnutzung und der Stärke des Niederschlags

9 Welche Rolle spielt der Klimawandel?

3.3. Welche Rolle spielt der Klimawandel?

Die Nutzung fossiler Energieträger (Kohle, Öl, Gas) durch den Menschen hat den Ausstoß an klimaschädlichem Kohlendioxid und anderen Klimagasen in den vergangenen Jahrzehnten deutlich erhöht. Die daraus resultierende Temperatur- erhöhung führt zu einer Intensivierung und Beschleunigung des Wasserkreislaufs. Denn: je höher die Temperatur in der Atmosphäre, desto mehr Wasser kann verdunsten und erneut als Niederschlag fallen. Dabei verteilen sich diese aber nicht regelmäßig über das ganze Jahr. Besonders in den Wintermonaten werden die Niederschläge zunehmen, während sie im Sommer leicht zurückgehen. Regnet es mehr, steigt also auch die Tendenz zu extremen Niederschlägen und somit die Hochwassergefahr.

Abbildung 3: Abweichung der globalen Temperatur und der Temperatur der nördlichen Halbkugel von der durchschnittlichen Temperatur der Jahre 1961-1990

10 Welche Rolle spielt der Klimawandel?

Abbildung 3 lässt erkennen, dass Langzeitbeobachtungen für Deutschland folgendes ergeben haben: Im Zeitraum von 1901-2003 gab es einen Temperaturanstieg von 0,8°C. Die Mittelwerte des Jahresniederschlages zeigen zwischen 1896 und 1995 im westlichen Deutschland eine signifikante Zunahme von 10-20%, während im Osten Deutschlands bisher kein Trend für diese Veränderung zu erkennen ist.

11 Hochwassersituation in der Region Neckar-Alb

4. Hochwassersituation in der Region Neckar-Alb

Folgende Abbildung zeigt die Flächenumwidmung in Siedlungs- und Verkehrsfläche in der Region Neckar-Alb. Laut dem Statistischen Bundesamt wurden im Jahre 2004 in Deutschland rund 115 ha an Bodenfläche verbaut. Betrug die Zunahme der Siedlungs- und Verkehrsfläche im Jahre 2000 noch 129 ha pro Tag, ist zwar eine relative Abnahme der Flächennutzung zu beobachten, absolut steigt sie aber weiterhin an

Flächenumwidmung in Siedlungs- und Verkehrsfläche in der Region Neckar-Alb

1600 1345 1148 1200 1063

800 492 Hektar 400

0 1990 - 1993 1994 - 1997 1998 - 2001 2002 - 2005 Quelle: RVNA Abbildung 4: Flächenumwidmung in Siedlungs - und Verkehrsfläche in der Region Neckar -Alb

Das Wachstum konzentriert sich heute hauptsächlich auf die Randbereiche von Siedlungen / Städten und auf den ländlichen Raum. Dort werden, meist auf ehemals landwirtschaftlich genutzten Flächen, Gewerbegebiete, Einzelhandels-Zentren oder Handel- und Lagerstätten errichtet.

Die durch Bebauung entstandene Versiegelung der Landschaft ist ein ernst zu nehmender Risikofaktor im Bezug auf Hochwasserschäden. Zu den besiedelten Bereichen zählen aber auch nicht versiegelte Flächen, die durch anthropogene Einflüsse wie Emissionen, Bodenverdichtung und Isolierung, in ihrer natürlichen Funktion gestört sind und nicht mehr über ihre vollständige Feldkapazität verfügen.

12 Hochwassersituation in der Region Neckar-Alb

Neben der Quantität der Flächenversiegelung ist ein weiterer wichtiger Aspekt der Ort der Versiegelung. Je dichter Flussauen bebaut werden, desto höher ist die Wahrscheinlichkeit, dass dort, durch den Verlust wertvoller Retentionsräume, Schäden durch Hochwasser entstehen.

Es kann davon ausgegangen werden, dass auch in der Neckar-Alb-Region der Flächenverbrauch ein wesentlicher Faktor für immer öfter wiederkehrende Hochwasserereignisse ist. Laut der u.a. Datentabelle (Anhang) hat die Anzahl der durch Hochwasser verursachten Schäden in der Region, seit den neunziger Jahren, um rund 66% zugenommen.

Nachfolgende Karte stellt sämtliche Schaden bringende Hochwasserereignisse (Datenquelle: Tabelle 2 im Anhang) der letzten Jahre in der Region dar. Es lässt sich erkennen, dass überall in der Region, wo sich größere Fließgewässer befinden, vor allem innerhalb der Siedlungsbereiche, die Gefahr einer Überschwemmung besteht.

Abbildung 5: Schaden bringende Ho chwasserereignisse vergangener Jahre in der Region Neckar -Alb 13 Gesetz zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes

5. Gesetz zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes

Auf Grund der verheerenden Hochwasser an Elbe und deren Einzugsgebieten sowie an der Donau im August 2002 legte die Bundesregierung am 15. September 2002 das „Fünf-Punkte-Programm zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes“ vor. Dieses enthält folgende Grundsätze:

1. Ein gemeinsames Hochwasserschutzprogramm von Bund und Ländern mir den wichtigen Forderungen nach mehr Raum für Flüsse, dezentralem Hochwasserrückhalt sowie einer gesteuerten Siedlungsentwicklung, um die Schadenspotenziale zu verringern

2. Flüsse kennen keine Grenzen – Maßnahmen des vorbeugenden Hochwasserschutzes sollen daher einzugsgebietsbezogen über Staaten- und Ländergrenzen hinweg entwickelt und ausgeführt werden. Die Erstellung länderübergreifender Aktionspläne ist erforderlich.

3. Die europäische Zusammenarbeit ist zu unterstützen. Sowohl die Entwicklung länderübergreifender Hochwasseraktionspläne als auch die Verstärkung der europäischen Zusammenarbeit tragen zur Solidarität zwischen den Ober- und Unterliegern bei.

4. Die Überprüfung des Flussausbaus und die umweltfreundliche Entwicklung der Schifffahrt.

5. Sofortmaßnahmen, wie die Bereitstellung von Geldern, den beschleunigten Ausbau der Koordinierungsstelle für großflächige Gefährdungslagen, hier insbesondere das Deutsche-Notfallvorsorge-Informationssystem (deNIS), die Unterstützung der bürgerlichen Selbsthilfe durch die Herausgabe von Informationen und Broschüren.

14 Gesetz zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes

Die Bundesregierung übernahm für den am 3. März 2004 beschlossenen Entwurf eines „Gesetzes zur Verbesserung des vorbeugenden Hochwasserschutzes“ wesentliche Teile der Grundsätze des „Fünf-Punkte-Programms“. Am 10. Mai 2005 trat das neue Hochwasserschutzgesetz in Kraft.

15 Definition für Hochwasserrückhaltebecken

6. Definition für Hochwasserrückhaltebecken

Eine Möglichkeit des technischen Hochwasserschutzes ist die Erstellung von Hochwasserrückhalteräumen in den Oberläufen von kleineren Gewässern. Diese haben die Aufgabe, unterhalb liegende Siedlungsgebiete vor extremen Hochwasserereignissen zu schützen, indem sie das Gewässer direkt aufstauen.

Hochwasserrückhaltebecken werden oft mit Regenrückhaltebecken verwechselt. Ein Regenrückhaltebecken liegt nicht in oder an einem Flusslauf. Hier wird nur überschüssiges Wasser aus der Kanalisation gespeichert.

Ein Hochwasserrückhaltebecken ist eine besonders einfache Art einer Talsperre. Zu Zeiten, an denen kein Hochwasser herrscht, ist das Becken entweder leer (Trockenbecken) oder teilweise gefüllt (Dauerstaubecken) (ATV-DVWK, 2000).

Es wird unterschieden in: a) Hauptschluss Hier liegt das Becken mitten im Flusslauf. Es besitzt eine verschließbare Öffnung (Grundablass), durch die das Wasser bei normal hohem Pegelstand ungehindert durchfließen kann. Erhöht sich der Wasserstandspegel, wird der Mehrabfluss zurückgehalten. Sinkt der Mehrabfluss unter den Grundabfluss, entleert sich das Becken wieder.

oder

b) Nebenschluss Das Becken liegt hier seitlich neben dem Fluss. Bei Hochwasser kann der Mehrabfluss durch eine Überleitung in das Becken und später dann wieder in den Fluss zurückgeleitet werden.

16 Definition für Hochwasserrückhaltebecken

Abbildung 6: Definition der verschiedenen Speicherräume

Abbildung 6 zeigt die verschiedenen Teilräume, die bei der Bemessung eines Hochwasserrückhaltebeckens zu berücksichtigen sind. Der Totraum entfällt bei den heute typischen Trockenbecken. Bei Dauerstaubecken ist dieser vorzusehen, da sich hier bei einer erforderlichen Entleerung die Fische aufhalten können.

Der eigentliche Hochwasserrückhalteraum, der individuell nach den Erfordernissen des Hochwasserschutzes für die Unterlieger bemessen werden muss, beginnt erst über dem Dauerstauziel. Dieser Schutzraum wird durch den Grundablass oder den Betriebsauslass gefüllt und entleert. Bei Trockenbecken sind die beiden Auslässe meist identisch. Bei Dauerstaubecken hingegen dient der Betriebsauslass der Füllung und der Entleerung des Hochwasserrückhalteraums und der Grundablass ist für die Entleerung des Dauerstaus vorzusehen.

Des Weiteren muss jedes Hochwasserrückhaltebecken mit einer Hochwasser- entlastungsanlage ausgestattet sein, um Hochwässer, die die Aufnahmekapazität des Rückhalteraums überschreiten, schadlos in den Unterlauf abführen zu können. Bemessungsgröße für den Rückhalteraum sind Hochwasserereignisse vorgegebener Jährlichkeit (DIN 19700, 2004).

17 Projektpartner / Materialien

7. Projektpartner / Materialien

7.1. Projektpartner

Regionalverband Neckar-Alb Dr. Peter Seiffert Bahnhofstr.1 72116 Mössingen Tel. 0 74 72 / 95 09 - 0

7.2. Arbeitsmaterialien

Kartografische Darstellungen - Digitales Geländemodell (DGM) Auflösung 1m aus der Laserscanbefliegung des Landesvermessungsamtes Baden-Württemberg - Orthophotos des Regionalverbandes Neckar - Alb - Digitales Topographisches Kartenmaterial und Shapes des Regionalverbandes Neckar-Alb

Dokumentation - Bibliothek des Regionalverbandes Neckar - Alb - Internetrecherche

Software - ESRI ArcCatalog / ArcMap / ArcScene - MS Office XP - CorelDraw

18 Methodik

8. Methodik

8.1. Fragestellung

Ziel des Projektes ist es, potentielle Standorte für Hochwasserrückhaltebecken ausfindig zumachen. Die Ergebnisse sollen in den Regionalplan der Region Neckar-Alb aufgenommen werden.

8.2. Arbeitsschritte

• Festlegung der Projektidee und eingehende Besprechung mit dem Projektpartner • Sichtung der vorliegenden Arbeitsmaterialien • Beschaffung notwendiger Datensätze und Literatur • Befragung des Planungsbüros Hammer und Partner (Probleme beim Bau eines HRB, Vorgehen, usw.) • Recherche bezüglich Problemen in der Region durch Hochwasser • Ermittlung potentieller Retentionsräume in der Region • Recherche bezüglich vorhandener Hochwasserrückhaltebecken und Verarbeitung der Ergebnisse in GIS und Excel • Visuelle Ermittlung potentieller Bereiche für Hochwasserrückhaltebecken und Verarbeitung der Ergebnisse in GIS und Excel • Untersuchung der potentiellen Standorte nach aktueller Nutzung, Konfliktsituationen und Restriktionen und Verarbeitung der Ergebnisse in ArcGIS und MS-Excel • Bestimmung der Höhenwerte der Dammkronen aus dem Digitalen Geländemodell • Berechnung der Rückhaltevolumina auf Basis des Digitalen Höhenmodells • Erstellung anschaulicher kartografischer Darstellungen (Layout)

19 Dokumentation

8.3. Dokumentation

• Zusammenführen der Ergebnisse der Literaturrecherche und der GIS- Auswertungen in ein aussagefähiges Textdokument

• Erstellung eines ansprechenden Posters (Corel Draw)

• Ausarbeiten einer schlüssigen Präsentation (MS PowerPoint)

20 Arbeitsschritte

9. Arbeitsschritte

9.1. Ermittlung potentieller Retentionsräume

Unter Verwendung von Datenmaterial des Wasserwirtschaftsamtes, wurden sämtliche Talauen von Fließgewässern (Tab. 1 / Anhang) der Region, die der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie entsprechen und die in Bezug auf Hochwasser problematisch sind, mit Hilfe einer speziellen Software der Firma ESRI (ArcView GIS) und digitalem topographischem Kartenmaterial digitalisiert. Somit war es möglich, einen ersten, visuellen Eindruck über die natürlichen Retentionsräume zu erlangen.

Überbaute Talaue Eigene Bearbeitung

Talaue

Fließgewässer

Siedlung

Wald

Abbildung 7: Darstellung von überbauten R etentions räumen

21 Ergebnisse der Untersuchung

Abbildung 7 zeigt die Flächen der Retentionsräume (gelb dargestellt), die mit den ∗ Siedlungsflächen (rot) verschnitten und anschließend berechnet wurden. Die Schnittflächen sind die Teile der Siedlungsflächen, die unter Umständen als Retentionsflächen benötigt werden.

9.2. Ergebnisse der Untersuchung

Die Gesamtfläche der bearbeiteten Talauen in der Region beträgt 10.824,51 ha. Von diesen Flächen sind 4.318,87 ha bebaut. Das sind rund 40% (39,90%) der Retentionsräume, welche für einen ausreichenden Hochwasserschutz notwendig sind.

9.3. Recherche bezüglich Problemen in der Region durch Hochwasser

Um eine Übersicht zu erhalten, wo es Probleme mit Hochwasser gibt, wurden Berichte aus Zeitungsausschnitten und Informationen der Landkreise zusammengetragen und tabellarisch erfasst. Daraus hat sich ergeben, dass in der Regel immer wieder dieselben Gebiete Probleme mit Hochwasser haben (Tab. 2 / Anhang).

9.4. Umfrage an die Kommunen bezüglich vorhandener Hochwasserrückhaltebecken

Da eine Möglichkeit der Hochwasservorsorge der Bau von Hochwasserrückhaltebecken ist, wurde aus diesem Grund ein Schreiben an alle Kommunen der Region Neckar-Alb gesendet, welche hierdurch um Informationen über bestehende, sich im Bau befindliche oder geplante Hochwasserrückhaltebecken, gebeten wurden. Die Resonanz war sehr gut. Die Fragebögen wurden von allen Gemeinden beantwortet. Ergebnis der Umfrage ist, dass es in der Region 16 Hochwasserrückhaltebecken gibt (Abbildung 5).

∗ entstammen digitalen Datensätzen des Flächennutzungsplanes, welche vom Regionalverband digitalisiert wurden 22 Umfrage an die Kommunen bezüglich vorhandener Hochwasserrückhaltebecken

Nr. Stadt/Gemeinde Teilort Gewässer Gewann Fertiggestellt V (M³) HQ (Jahr)

1 Eningen u. A. Eningen Leinsbach Leinsenholz 1997 2665 100

2 Gomaringen Gomaringen Mittelbruckgraben Mittelbruck 2005 6700 5

3 Meßstetten Oberdigisheim Kohlstattbrunnenbach Eschenbach 1983 224000 200 (Oberdigisheim)

4 Rangendingen Rangendingen Talbach Im Tal 1957/1974 173000 100

5 Rangendingen Rangendingen Talbach Wolfental ? 100

6 Rottenburg a.N. Ergenzingen Seltenbach Göttelfinger Tal 2003 76000 ?

7 Münsingen Münsingen Außenbereich, Zwischen den 1995 5500 100 Trockental Bergen

8 Münsingen Münsingen Außenbereich, Am Kirchtal 1994 1100 2 Trockental

9 Balingen Weilstetten Lochenbach Am Gaißelbach Vorauss. 2006 3400 100

10 Reutlingen Altenb./Sickenh. Erlenbach Rommelsbach- 2004 12300 >50 Täle

11 Reutlingen Altenburg Mahdenbach Mähden 2004 7300 30

12 Reutlingen Rommelsbach Erlenbach Luiben 2006 24000 >20<50

13 Kusterdingen Wankheim Höllbach/Lindenbach Wankheim 2004 29000 50

14 Metzingen Metzingen Scheulerbach Maienwald Vorauss. 7500 50 2006/07

15 Hülben Hülben Riedbach Staigberg/Bad 1972 8000 2 Urach

16 Albstadt Ebingen Ebingen 1993 6000 ?

Tabelle 1: Vorhandene Hochwasserrückhaltebecken in der Region Neckar-Alb

23 Kartographische Erfassung der Hochwasserrückhaltebecken

9.5. Kartographische Erfassung der Hochwasserrückhaltebecken

Die in der o.a. Abbildung vorhandenen Hochwasserrückhaltebecken wurden, mit Hilfe von ArcView GIS, in digitale topographische Karten eingetragen. Da die parzellenscharfe Darstellung der Becken nicht relevant ist und somit auch nicht von den Gemeinden erfragt worden ist, wurde die Lage der Hochwasserrückhaltebecken lediglich mit einem roten Fähnchen versehen. Jedem dieser Fähnchen wurde eine eigene Identifikationsnummer zugeteilt. Die dazugehörigen Daten wie Standort, Baujahr und Wasseraufnahmekapazität sind zusätzlich, mit Bezug auf die Identifikationsnummer der Fähnchen, tabellarisch erfasst worden.

Hochwasserrückhaltebecken

Fließgewässer

Siedlung

Wald Eigene Bearbeitung

Abbildung 8: Vorhandene Hochwasserrückhaltebecken in der Region Neckar -Alb

24 Ermittlung weiterer potentieller Bereiche für Hoch-wasserrückhaltebecken anhand vorhandener Datensätze

9.6. Ermittlung weiterer potentieller Bereiche für Hoch- wasserrückhaltebecken anhand vorhandener Datensätze

Nun konnte mit Hilfe der recherchierten Daten über Hochwasserprobleme ein (rein visueller) Suchlauf gestartet werden, um potentielle Bereiche für weitere Hochwasserrückhaltebecken ausfindig zu machen. Diese Standorte befinden sich in der Regel, unter Berücksichtigung der Fließrichtung des Gewässers, vor einer Siedlung. Diese Bereiche wurden in den Karten durch orangefarbige Symbole gekennzeichnet und wiederum mit einer Identifikationsnummer versehen. Ein möglicher Damm wurde eingezeichnet, um eine grobe Abschätzung über die Größe des Beckens zu erhalten. Es ist zu berücksichtigen, dass so ein potentielles Bereich, je nach Lage und Restriktionen, auch verkleinert oder vergrößert werden kann. Die Standorte hier wurden aus berechnungstechnischen Gründen so eingezeichnet, dass sie zwischen zwei Höhenlinien liegen. Somit ließ sich ein mögliches Volumen annähernd, auf einfache Weise berechnen.

Hochwasserrückhaltebecken 24 Markierung HRB

Damm

Fließgewässer

Siedlung

Wald Eigene Bearbeitung

Abbildu ng 9: Darstellung potentieller Standorte für Hochwasserrückhaltebecken

25 Ermittlung weiterer potentieller Bereiche für Hoch-wasserrückhaltebecken anhand vorhandener Datensätze Insgesamt wurden 49 Becken kartographisch und tabellarisch erfasst. Zusätzlich wurden mögliche Konflikte, wie Straßen, Brücken, usw. die den Bau eines Beckens unter Umständen verhindern würden, mit Hilfe des digitalen Kartenmaterials (visuell) erfasst und in einer Tabelle vermerkt.

26 Ermittlung weiterer potentieller Bereiche für Hoch-wasserrückhaltebecken anhand vorhandener Datensätze

Nr. Gemeinde Gemarkung Gewässer V [m³] Konfliktsituationen Dammlänge (m)

1 Ammerbuch Reusten Kochartgraben 504000 Einseitig NSG 75

2 Ammerbuch Poltringen Ammer 129625 keine 93

3 Tübingen Bebenhausen Großer 1281000 Bundesstraße/Brücke 143 Goldersbach

4 Tübingen Lustnau Großer 1103310 Bundesstraße 185 Goldersbach

5 Reutlingen Sickenh./Rommelsbach Erlen- 56935 Nebenweg + 190 /Wieselesbach Landstrasse

6 Reutlingen Seeburg Fischbach 317184 keine 58

7 Gomaringen Gomaringen Wiesaz 47880 Nebenwege 145

8 Rottenburg Ergenzingen Bach i. 100740 Nebenwege+ 155 Saalgraben Bundesstraße

9 Mössingen Nehren Steinlach 70088 keine 86

10 Rottenburg Dettingen Katzenbach 30030 keine 165

11 Rottenburg Hemmendorf Krebsbach 140000 keine 172

12 Mössingen Mössingen Steinlach 82500 Nebenweg +Brücke 66 werden überflutet

13 Reutlingen Gomadingen Gächinger 263725 Nebenwege + Brücke 76 Lauter werden überflutet

14 Burladingen Melchingen Lauchert 31920 Bundesstraße + 143 Nebenwege

15 Mössingen Talheim Steinlach 92560 Nebenwege werden 87 überflutet

16 Hechingen Hechingen Starzel 34375 keine 84

49 Hausen am Hausen am Tann Schlichem 193170 Nebenwege 73 Tann

Tabelle 2: Visualisierte potentielle Standorte für Hochwasserrückhaltebecken

27 Ermittlung weiterer potentieller Bereiche für Hoch-wasserrückhaltebecken anhand vorhandener Datensätze Tabelle 2 zeigt Ergebnisse der visualisierten potentiellen Standorte für Hochwasserrückhaltebecken und mögliche Konflikte, welche gegen einen Bau sprechen können. Volumina und Länge der Dämme differieren teilweise stark. Diese sind aber, wie eben schon erwähnt, keine festen Maße, sondern Annäherungen.

28 Untersuchung der potentiellen Standorte hinsichtlich ihrer Restriktionen

9.7. Untersuchung der potentiellen Standorte hinsichtlich ihrer Restriktionen

Als nächster Schritt wurden die potentiellen Standorte auf Restriktionen, hinsichtlich des Naturschutzgesetzes (NSchutzG), des Landeswaldgesetzes (LWaldG), des Wassergesetzes (WSchutzG) und regionalplanerischer Ausweisungen (reg. Aw.), untersucht. Folgende Restriktionen sind in den Bereichen der potentiellen Standorte ausgewiesen:

• Vogelschutzgebiete • §32 – Biotope Karte 1 • §30 – Waldbiotope • FFH-Gebiete • Naturschutzgebiete • Landschaftsschutzgebiete Karte 2 • Naturparks • Flächenhafte Naturdenkmale • Wasserschutzgebiete • Schutzbedürftige Bereiche: o Forstwirtschaft Karte 3 o Landwirtschaft o Naturschutz o Wasserwirtschaft

Weitere Hinderungsgründe für den Bau eines solchen Beckens ergeben sich unter Umständen auch durch die derzeitige Nutzung der Flächen durch Land- und Forstwirtschaft.

29 Das Flussgebietsmodell (Niederschlag-Abfluss-Modell)

10. Das Flussgebietsmodell (Niederschlag-Abfluss-Modell)

Für kleinere Fließgewässer (Gewässer II. Ordnung) liegen i.d.R. keine Abflussdaten vor. So ist es sinnvoll, zumindest für eine kleine Zeitspanne (1-2 Jahre) Daten zu erheben, um eine Grundlage für eine geplante wasserbauliche Maßnahme zu erhalten. Zunächst wird geprüft, ob es sich um ein Einzugsgebiet mit homogener Nutzungsverteilung (keine schlagartige Nutzungsänderung durch z.B. eine Großstadt) oder mit inhomogener Nutzungsverteilung handelt. Dies ist wichtig für die Wahl des passenden Verfahrens. Grundsätzlich jedoch wird bei der Kennzahlenermittlung auf die gleiche Weise vorgegangen:

a) Wahl der Bemessungsniederschläge Grundlage ist ein hundertjährliches Niederschlagsereignis; Datengrundlage sind die „Verteilungskurven der Niederschläge für BW“ des Deutsche Wetterdienstes (DWD)

b) Ermittlung des effektiven Niederschlags (Abflussbildung) Niederschlag welcher nach Verlusten durch Versickerung für die Höhe einer Hochwasserwelle verantwortlich ist abhängig von Bodenarten usw.

c) Zeitliche Verteilung der Niederschläge Berücksichtigung der Niederschlagsintensität

d) Räumliche Verteilung der Niederschläge räumlich gleichmäßig verteilt oder punktuell

e) Wahl der Einheitsganglinien (Abflusskonzentration) mathematische Funktion zwischen effektivem Einheitsniederschlags- und dem Direktabfluss

f) Ermittlung der Ganglinie des Direktabflusses

g) Ermittlung des Basisabflusses

30 Das Flussgebietsmodell (Niederschlag-Abfluss-Modell)

h) Ermittlung der Gesamtabflussganglinie

i) Vergleich der Scheitelwerte mit regional gültiger Statistik von Hochwasserscheitelwerten

Daten auf diese Weise zu gewinnen ist sehr zeit- und somit auch sehr kostenintensiv.

Wenn es mit Hilfe des o.g. Verfahrens aufgrund von Zeit oder Geldmangel nicht möglich ist die Datengrundlage zu schaffen, werden „Niederschlag-Abfluss-Modelle“ (sog. Flussgebietsmodelle) verwendet. Mit Hilfe dieses Modells können unterschiedliche Niederschlagsszenarien durchgespielt und ihre Auswirkung auf bestimmte Punkte im Gewässersystem „vorhergesagt“ werden. Auch ist es möglich, Auswirkungen von schon vorhandenen und noch zu bauenden Becken etc. sichtbar zu machen. Im Umkehrschluss können so auch Aussagen über den notwendigen Umfang von wasserbaulichen Maßnahmen (somit letztendlich über die zu erwartenden Kosten) getroffen werden. Das Niederschlags-Abfluss-Modell (Flussgebietsmodell) erstellt die LfU und wurde uns über das Tiefbauamt der Stadt Rottenburg zur Verfügung gestellt. Das Flussgebietsmodell bildet den Niederschlags-Abfluss-Prozess über mathematische Formeln bzw. Funktionen (Ganglinien) nach. Diese Funktionen berücksichtigen Niederschlag, Abflussbildung, Abflusskonzentration (und Abflussganglinie). Wichtig ist es die zeitliche und räumliche Konzentration des Niederschlagsereignisses zu berücksichtigen. Deshalb muss das Gebiet durch räumliche Gliederung in Einzugsgebiete der Gewässerstrecken unterteilt werden. Als Ergebnis erhält man Abflussganglinien an zuvor bestimmten Knotenpunkten (LfU, 1998).

31 Das Flussgebietsmodell (Niederschlag-Abfluss-Modell)

Abbildung 10: Schemazeichnung eines Flussgebietmodells

„Das Einzugsgebiet wird so unterteilt, dass die gebietscharakteristischen Eigenschaften, wie z. B. die Topographie, Landnutzung und der Bewuchs, entsprechend den örtlichen Gegebenheiten in dem Modell möglichst gut berücksichtigt werden können. Die Berechnungsknoten sollen so gelegt werden, dass die Zuflüsse aus bedeutenden Nebengewässern und die Abflüsse an markanten Stellen ausgegeben, sowie vorhandene und potentielle Rückhalteräume hinsichtlich ihrer Wirkung auf den Hochwasserablauf untersucht werden können.“ (LfU BW 2005)

Die Festlegung der einzelnen Einzugsgebiete je Gewässerabschnitt erfolgt also anhand der topographischen Gegebenheiten wie Hangrücken etc., letztlich anhand der Höhenlinien einer topographischen Karte. Zu jedem Gewässerabschnitt werden Knotenpunkte festgelegt, d.h. Punkte entlang des Gewässers, für welche dann Ganglinien berechnet werden. Also Funktionen, mit deren Hilfe sich der Pegel bzw. der Durchfluss an der definierten Stelle mit Grundlage eines bestimmten Regenereignisses vorhersagen bzw. ablesen lässt.

32 Das Flussgebietsmodell (Niederschlag-Abfluss-Modell)

Sinnvollerweise nimmt man ein 100-jährliches Regenereignis (HQ 100 ) als Grundlage an. Aufgrund dieser Ganglinien lässt sich ebenso der erforderliche Drosselabfluss berechnen, welcher kontinuierlich vom Hochwasserrückhaltebecken abgegeben werden muss und dieses somit entlastet. Dieser Wert wiederum ist wichtig für die richtige Planung (Dimensionierung) der wasserbaulichen Maßnahme im Einzelnen, sowie der nachfolgenden Maßnahmen (i.d.R. Flussabwärts). Sämtliche wasserbaulichen Maßnahmen eines Gewässers bilden ein Kollektiv und beeinflussen sich gegenseitig, was in der Planung berücksichtigt werden muss. Bebaute Gebiete sind aufgrund eines veränderten Abflussverhaltens durch die Versiegelung gesondert zu berücksichtigen. Ebenso vorhandene Regenwasser- entlastungsanlagen sowie die Leistungsfähigkeit der Kanalisationsnetze.

33 Berechnung der Rückhaltevolumina

11. Berechnung der Rückhaltevolumina

Um die zu erwartenden Rückhaltevolumina der geplanten wasserbaulichen Maßnahmen möglichst exakt berechnen zu können, bedienen wir uns des Werkzeuges GIS. Grundlage hierfür ist das Digitale Höhenmodell (DHM). Ein Digitales Höhenmodel entsteht, in dem eine Landschaft durch Überfliegung mit Hilfe eines Lasers gescannt wird. Das Ergebnis einer solchen Befliegung ist zum Beispiel ein Raster der Landschaft (z.B. in der Auflösung 1x1m oder gröber). Jedem Punkt ist ein Rechts- und ein Hochwert (Koordinaten) sowie eine Höhenangabe (m.ü.NN) zugeordnet. Bei einer Genauigkeit von 1x1 m ergeben sich somit 1´000´000 Datensätze. je km². Ergebnis ist eine dreidimensionale, digitale Abbildung der Landschaft. Die für unser Projekt notwendigen Daten (4 km²) wurden erworben bei:

Landesvermessungsamt Baden Württemberg Büchsenstraße 54 70174 Stuttgart

11.1. Erstellen des DHM Rasters auf Grundlage von Rohdaten

Zunächst müssen einige Grundeinstellungen in der Windows Systemsteuerung geändert werden: • Start
Einstellungen
Systemsteuerung
Regions- u. Sprachoptionen • Registerkarte „Regionale Einstellungen“
Anpassen • „Dezimaltrennzeichen“ von „,“ in “.“ ändern, umgekehrt bei „Symbol für Zifferngruppierung“. Entsprechende Veränderung unter Registerkarte „Währung“ falls notwendig.

Diese Änderung des Formates ist notwendig, damit die von Access importierten Daten von ArcMap gelesen werden können.

34 Erstellen des DHM Rasters auf Grundlage von Rohdaten

Vorgehensweise:

a) Rohdaten der Koordinaten- und Höhenangaben im Editor öffnen und, wenn noch nicht geschehen, als .txt-Datei abspeichern

b) Microsoft-Access öffnen und .txt-Daten importieren (Datentyp der jeweiligen Zellen beachten - Double)

c) erstellte Access-Tabellen exportieren und als dBase IV-Tabelle abspeichern

d) dBase IV- Tabelle mit ArcCatalog in .shp Datei umwandeln: rechter Mausklick auf umzuwandelnde Datei in ArcCatalog
Create Feature Class
From xy-Table
xyz-Spalten zuweisen (x=“RW“; y=“HW“; z=“Hoehe“)

e) erzeugtes Feature jetzt in Raster umwandeln: Dazu in ArcCatalog die Toolbox öffnen
Conversion Tools
To Raster
Feature to Raster
Cellsize 1 eingeben (damit das 1x1m Raster erhalten bleibt); Pfad eingeben und abspeichern, da die Datei sonst nur temporär vorhanden ist.

f) das Raster kann nun in ArcMap sichtbar gemacht werden. ArcMap
Add Data (Raster in ArcMap laden); rechter Mausklick auf umzuwandelnde Datei
Properties
Registerkarte Symbology
Stretched

g) Umwandlung des Rasters in ein Hillshade: Spatial Analyst
Surface Analyses
Hillshade

Das erzeugte Raster dient nun als Grundlage für die weiteren Berechnungen mit Hilfe des Spatial Analyst. Das Hillshade dient zur besseren Visualisierung.

35 Berechnung der Volumina der Hochwasserrückhalte-becken-Varianten

12. Berechnung der Volumina der Hochwasserrückhalte- becken-Varianten

Grundlage für die Berechnung der Rückhaltevolumina bilden die oben beschriebenen Raster-Dateien. Aufgrund der hohen Auflösung des Rasters (1x1m) lassen sich die Werte (theoretisch) auf 1m³ genau berechnen. Beispielhaft für die 49 potentiellen Standorte für Hochwasserrückhaltebecken in der Region Neckar-Alb werden im Folgenden die 2 Ortslagen Dettingen und Hemmendorf vorgestellt..

a) Nachdem der geeignete Standort für ein Rückhaltebecken ermittelt wurde, wird zur besseren Darstellung und zur Vereinfachung der späteren Arbeit mit dem Editor, ein Layer „Daemme“ erstellt. Der Layer besteht lediglich aus einzelnen Linien und dient zur Orientierung während der weiteren Schritte.

b) Im zweiten Schritt werden mit Hilfe des Spatial Analyst Raster Calculator alle Rasterpixel abgefragt, welche sich unter einer bestimmten Meereshöhe, in unserem Fall also unter der Oberkante des geplanten Dammes, befinden. Das Ergebnis ist ein temporärer calculation Layer, welcher aus 2 Teilen besteht (Fläche > x m ü. NN und <= x m Ü. NN). Das Ergebnis wurde als Layerfile gespeichert und anschließend mit Spatial Analyst
Conversion Tool
Raster to Polygon in ein Polygon Feature umgewandelt.

c) Aus dem erzeugten Polygon Feature wurden nun die nicht relevanten Polygone mit Hilfe der Attributtabelle gelöscht.

d) Mit Hilfe des Editor Werkzeuges „Cut Polygon Features“ wurde nun das verbleibende Polygon so zurechtgeschnitten, dass der o.g. Damm die äußerste Begrenzung an der tiefsten Stelle bildet. Das Ergebnis ist ein Polygon, welches nun die exakten Umrisse des Beckens bei 100 %iger Auslastung darstellt.

36 Ergebnisse der Volumenberechnungen

e) Die so konstruierte Wasserfläche dient nun als Schnittmaske für das Raster. Mit dem Werkzeug Spatial Analyst
Extraction
Extract by Mask werden nun die relevanten Pixel aus der Rasterdatei ausgeschnitten. Das Ergebnis ist eine Rasterdatei mit den o.g. Begrenzungen und dient nun wiederum als Grundlage für die Volumenberechnung.

f) Die Volumenberechnung erfolgt mit dem Werkzeug 3D-Analyst
Functional Surface
Surface Volume

12.1. Ergebnisse der Volumenberechnungen

Berechnung einer möglichen Variante für die Ortslage Dettingen (Katzenbach):

Der Standort für ein Hochwasserrückhaltebecken soll eine möglichst geringe Entfernung zu der zu schützenden Ortslage aufweisen. Auf diese Weise wird das größtmögliche Einzugsgebiet des entsprechenden Fließgewässers (Katzenbach) berücksichtigt. Die ortsnahen Flächen in Dettingen weisen aber aufgrund ihrer natürlichen Gegebenheiten ein sehr geringes Rückhaltevolumen auf.

Das ermittelte Rückhaltevolumen beträgt bei einer festgesetzten Oberhöhe von 423m ü. NN lediglich 25.036 m³. Die Überflutungsfläche hat eine Fläche von 31.915 m². Bei einer Erhöhung des geplanten Dammes um lediglich 0,5 m wären zum Schutz der L385 sowie der Feldwege weitere Dämme notwendig. Das zusätzlich geschaffene Rückhaltevolumen wäre jedoch nur sehr gering und würde in keinem Verhältnis zum Aufwand stehen. Des Weiteren ist die potentielle Fläche mit einer Anzahl an Restriktionen behaftet, die den Sinn einer Maßnahme in Frage stellen.

37 Ergebnisse der Volumenberechnungen

Abbildung 11 : Grid Ortslage Dettingen am Katzenbach

Abbildung 12 : Ausschnitt TK25 Ortlage Dettingen am Katzenbach

38 Ergebnisse der Volumenberechnungen

Für die Ortslage Hemmendorf (Krebsbach) wurden 2 Varianten berechnet:

Variante 1

Die Variante beinhaltet lediglich ein Becken, ca. 0,4 km östlich des Ortseinganges. Die Oberkante des Dammes wurde auf eine Höhe von 430 m ü. NN festgelegt. Die nördliche Begrenzung bildet der bereits vorhandene Damm der L 389. Die übrigen Begrenzungen sind durch die Landschaft selbst gegeben. Das Ergebnis ist eine Wasserfläche von 163.232 m² und ein Rückhaltevolumen von 264.107 m³ bei 100 %iger Auslastung. Die Überflutung führt zu keinen Beeinträchtigungen des öffentlichen Straßenverkehrs. Lediglich werden einige Feldwege bis zu 50 cm überflutet.

Abbildung 13 : Grid Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 1

Abbildung 14: Ausschnitt TK25 Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 1

39 Ergebnisse der Volumenberechnungen

Variante 2

Diese Variante beinhaltet zwei Becken. Becken 1 entspricht dem Becken aus Variante 1, jedoch wurde die Oberkante des Dammes auf 429 m ü. NN festgelegt, um die o.g. Überflutung der Feldwege zu vermeiden. Durch die Herabsetzung der Oberkante ergeben sich eine Wasserfläche von nunmehr 95.612 m² und ein Rückhaltevolumen von 135.297 m³ bei 100 %iger Auslastung.

Becken 2 befindet sich ab Damm 1 ca. 1 km flussaufwärts in Höhe des „Nato- Lagers“. Die Lage des Dammes ist durch den Verbindungsweg zwischen der L 389 und den jenseits des Flusses gelegenen Feldwegen vorgegeben. Jedoch muss der Damm des Verbindungsweges zunächst auf die vorgesehenen 439 m ü. NN erhöht werden. Zum Schutz des „Nato-Lagers“ wird als südliche Begrenzung der Rückhaltefläche ebenfalls ein Damm neu erstellt. Die Nördliche Begrenzung bildet abermals der Damm der L 389. Die übrigen Begrenzungen sind durch die Landschaft selbst gegeben. Das Ergebnis ist eine Wasserfläche von 87.158 m² und ein Rückhaltevolumen von 250.373 m³ bei 100 %iger Auslastung.

Der Vorteil eines schon vorhandenen Dammes in Form des Verbindungsweges minimiert den Bauaufwand eines Schutzdammes für das „Nato-Lager“.

A bbildung 15 : Grid Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 2

40 Ergebnisse der Volumenberechnungen

Abbildung 16: Ausschnitt TK25 Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 2

Zusammenfassung der Ergebnisse:

Rückhalte- Ausreichend lt. Regelabgabe Q Bordvolle Geeignet volumen Tiefbauamt Leistungs- Rottenburg fähigkeit Hemmendorf Variante 1 Becken 1 264107m³ 120000 m³ 6,4 m³/s 8,8 -12 15 m³/s J m³/s Variante 2 Becken 1 135297m³ 120000 m³ 6,4 m³/s 8,8 -12 15 m³/s J m³/s Becken 2 250373m³ 120000 m³ 6,4 m³/s 8,8 -12 15 m³/s J m³/s Dettingen Becken 1 25036m³ 50000 m³ 9,1 m³/s 13,1-16 12 m³/s N m³/s Tabelle 3: Zusammenfassung der Ergebnisse

41 Anhang

13. Anhang

per FAX an 07473-9509-25 per eMail an [email protected]

Regionalverband Neckar-Alb z. Hd. v. Peter Seiffert Bahnhofstraße 1 72116 Mössingen

Hochwasserrückhaltebecken

Auf dem Gebiet unserer Gemeinde gibt es keine Hochwasserrückhaltebecken. Auf dem Gebiet unserer Gemeinde gibt es folgende Hochwasserrückhaltebecken:

Stadt/Gemeinde ......

Gewässer ...... Gewann ...... Fertiggestellt im Jahr ...... max. Rückhaltevolumen ...... [m 3] ausgerichtet auf eine Jährlichkeit von ...... Jahren

Gewässer ...... Gewann ...... Fertiggestellt im Jahr ...... max. Rückhaltevolumen ...... [m 3] ausgerichtet auf eine Jährlichkeit von ...... Jahren

Gewässer ...... Gewann ...... Fertiggestellt im Jahr ...... max. Rückhaltevolumen ...... [m 3] ausgerichtet auf eine Jährlichkeit von ...... Jahren

Datum ...... Name Bearbeiter/in ......

42 Abbildungsverzeichnis

14. Abbildungsverzeichnis

Abbildung 1: Wirkung des Einzugsgebietes auf die Hochwasserwelle...... 5

Abbildung 2: Abflussbildung in Abhängigkeit der Landnutzung ...... 9

Abbildung 3: Abweichung der globalen Temperatur und der Temperatur der nördlichen Halbkugel von der durchschnittlichen Temperatur der Jahre 1961-1990 10

Abbildung 4: Flächenumwidmung in Siedlungs- und Verkehrsfläche in der Region Neckar-Alb...... 12 Abbildung 5: Schaden bringende Hochwasserereignisse vergangener Jahre in der Region Neckar-Alb ...... 13

Abbildung 6: Definition der verschiedenen Speicherräume ...... 17

Abbildung 7: Darstellung von überbauten Retentionsräumen ...... 21

Abbildung 8: Vorhandene Hochwasserrückhaltebecken in der Region Neckar-Alb.. 24

Abbildung 9: Darstellung potentieller Standorte für Hochwasserrückhaltebecken.... 25

Abbildung 10: Schemazeichnung eines Flussgebietmodells ...... 32

Abbildung 11: Grid Ortslage Dettingen am Katzenbach ...... 38

Abbildung 12: Ausschnitt TK25 Ortlage Dettingen am Katzenbach...... 38

Abbildung 13: Grid Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 1 ...... 39

Abbildung 14: Ausschnitt TK25 Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 1 ... 39

Abbildung 15: Grid Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 2 ...... 40

Abbildung 16: Ausschnitt TK25 Ortslage Hemmendorf am Krebsbach Variante 2 ... 41

43 Tabellenverzeichnis

15. Tabellenverzeichnis

Tabelle 1: Vorhandene Hochwasserrückhaltebecken in der Region Neckar-Alb..... 23

Tabelle 2: Visualisierte potentielle Standorte für Hochwasserrückhaltebecken ...... 27

Tabelle 3: Ergebnisse der Volumenberechnungen der Hochwasserrückhalte-.becken in Dettingen und Hemmendorf...... 41

44 Literaturverzeichnis

16. Literaturverzeichnis

ATV-DVWK (2000): Hochwasserrückhaltebecken – Probleme und Anforderungen aus wasserwirtschaftlicher und ökologischer Sicht, Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (ATV-DVWK), Schriftenreihe, Gesellschaft zur Förderung der Abwassertechnik e.V., Hennef

DIN 19700 (2004): Stauanlagen mit den Teilen: 10 Gemeinsame Festlegungen, 11 Talsperren und 12 Hochwasserrückhaltebecken, Normenausschuss Wasserwesen (NAW) im Deutschen Institut für Normung e.V. (DIN)

LfU BW (2005): Festlegung des Bemessungshochwassers für Anlagen des technischen Hochwasserschutzes, 1.Auflage

LfU BW (1998): Ermittlung von Hochwasserbemessungsgrößen für kleine Einzugsgebiete bei Fehlen von Messdaten

Ministerium für Umwelt und Verkehr: Hochwasserschutz in Baden- Württemberg

Umweltbundesamt für Mensch und Umwelt: Was sie über vorsorgenden Hochwasserschutz wissen sollten

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