Vergleich Historischer Und Aktueller Hochwasserniveaus Der Werra

Vergleich historischer und aktueller Hochwasserniveaus der Werra

Einleitung Seit je her sind Hochwasserereignisse eine starke Belastung für die Bevölkerung in den Auegebieten von Flüssen. Durch ihren Ursprung im Thüringer Wald übersteigt die Werra so gut wie jedes Jahr bei Tauwetter ihre Ufer. Zur Abschätzung der dabei entstehenden Risiken für Natur und Menschen ist es notwendig die Entwicklung der Hochwasserpegel, insbesondere im Bezug auf die Neubebauung und Versiegelung von Flächen, zu beobachten. Zu diesem Zwecke wurde sowohl der Flussverlauf der Werra als auch die Besiedelung im Stadtgebiet Breitungen in der Zeit von 1850 bis 2015 betrachtet und verschiedene historische Hochwasserniveaus modelliert. Diese wurden wiederum mit den heutigen höchsten Hochwassern (HQ20, HQ100 und HQ200) verglichen.

Wurde das Siedlungsgebiet auch in potentielle Überflutungsflächen ausgeweitet und inwiefern wurden Maßnahmen zum Hochwasserschutz ergriffen? http://images.fotocommunity.de/bilder/thueringen/schmalkalden-meiningen-landkre/breitungen-werra-018cb3a6-a1a6-4bef-aa4b- 0e8cbdc921cf.jpg

Methodik

Historisches Kartenmaterial - Gescannte Topografische Karten (Maßstab: 1:10.000) von 1960 wurden in das Koordinatensystem Pulkovo 1942 Adj 1983 (Krassowski Ellipsoid) georeferenziert und später in das ETRS89 UTM Zone 32N transformiert - Topografische Karten (Maßstab: 1:25.000) von 1989 lagen als georeferenziertes Raster im Koordinatensystem ETRS89 UTM Zone 32N vor  Digitalisierung aller notwendigen Informationen (Höhenlinien, Höhenpunkte, Flüsse, Seen, Geländeböschungen und Landnutzung) 342.432 m ü. NN 342.363 m ü. NN (! Pegelhaus Breitungen 312.623 m ü. NN Profil 239.474 m ü. NN 240.475 m ü. NN 242.503 m ü. NN  Interpolation in ein Geländemodell (Abb. 2 und 3) Abb. 2: DGM aus der TK10 von 1960 Abb. 3: DGM aus der TK25 von 1960 Abb. 4: DGM aus den aktuellen LIDAR- Daten

aktuelles Digitales Höhenmodell (DGM 2015) Abschnitt I Abschnitt II Abschnitt III Abschnitt IV Abschnitt V - lag in Form von LIDAR-Daten als xyz-Files im ASCII-Format vor 242,3 m 242,7 m 242, 9 m 243,5 m 244,4 m  Umwandlung in Punkvektordaten und Zuweisung der Z-Werte  Interpolation in ein Geländemodell (Abb. 4)

Ermittlung der Überschwemmungsflächen - auf den alten Topografischen Karten waren keine Höheninformationen des Flussbettes vorhanden (Pegelnullpunkt am Pegelmessstand (242.659 m ü. NN))

 Berechnung eines Gefälles aus dem aktuellen DGM (siehe Abb. 5) Werra / = Pegelnullpunkt = Flussbetthöhe (alte TK´s) 312.623 m ü. NN - Überschwemmungspegel = Pegelnullpunkt + Pegelstand = Flussbetthöhe (aktuelles DGM) 242.503 m ü. NN Abb. 5: Profilschnitt durch das Untersuchungsgebiet zur Ermittlung der Pegelnullpunkte der Abb. 6: Einteilung der Gefälleabschnitte - Reklassifizierung der Geländemodellabschnitte um eine Fläche mit allen Höhen jeweiligen Abschnitte unterhalb des Überschwemmungspegels zu erhalten Legende

Werra Flusslauf

Legende Pegel: 183 cm mehrjähriger mittlerer Wasserstand

Werra Flusslauf Pegel: 370 cm Meldebeginn

Pegel: 183 cm mehrjähriger mittlerer Wasserstand Pegel: 400 cm Alarmstufe 1

LegendeSiedlungsfläche Pegel: 370 cm Meldebeginn Pegel: 430 cm Alarmstufe 2 Auswertung Werra Flusslauf Pegel: 400 cm Alarmstufe 1 Pegel: 460 cm Alarmstufe 3 Pegel: 183 cm mehrjähriger mittlerer Wasserstand Pegel: 430 cm Alarmstufe 2 Pegel: 480 cm Maximaler Wasserstand seit 1964

Werraverlauf 2015 Pegel: 370 cm Meldebeginn Pegel: 460 cm Alarmstufe 3

Werraverlauf um 1850 Pegel: 400 cm Alarmstufe 1 Pegel: 480 cm Maximaler Wasserstand seit 1964 1850 Pegel: 430 cm Alarmstufe 2

1960 Pegel: 460 cm Alarmstufe 3

1989 Pegel: 480 cm Maximaler Wasserstand seit 1964 2015

1850 1960 351.050,18 m² 1.353.115,48 m² 1989 2015 1.843.511,89 2.618.100,40 m² m² Abb. 6: Veränderungen des Flussverlaufes und Entwicklung der Siedlungsflächen von 1850 bis 2015 1960 1989 2015

1 2 3

HQ Wassertiefen > 0 - 0,5 m > 0,5 - 1,0 m > 1,0 - 2,0 m > 2,0 - 4,0 m > 4,0 m HQ Wassertiefen > 0 - 0,5 m > 0,5 - 1,0 m > 1,0 - 2,0 m > 2,0 - 4,0 m > 4,0 m HQ Wassertiefen > 0 - 0,5 m > 0,5 - 1,0 m > 1,0 - 2,0 m > 2,0 - 4,0 m > 4,0 m HQ Wassertiefen > 0 - 0,5 m > 0,5 - 1,0 m > 1,0 - 2,0 m > 2,0 - 4,0 m > 4,0 m HQ Wassertiefen > 0 - 0,5 m > 0,5 - 1,0 m > 1,0 - 2,0 m > 2,0 - 4,0 m > 4,0 m Abb. 8: Vergleich unterschiedlicher Überflutungsniveaus und Abgleich der überschwemmten Flächen mit den heutigen höchsten Hochwassern (HQ20, HQ100 und Abb. 7: Wassertiefen der heutigen höchsten Hochwasser im Vergleich (1 = HQ20, 2 = HQ100, 3 = HQ200) HQ200)

Zusammenfassung Als mäandrierender Fluss zeigt die Werra im Laufe der Zeit nur geringe Veränderungen, welche auf Erosion am Prallhang und Sedimentation am Gleithang zurückzuführen sind. Diese Änderungen haben scheinbar keinen gravierenden Einfluss auf die Entwicklung des Hochwassers. Die Siedlungsgebiete hingegen haben sich stark verändert. Besonders im Bereich der Flussaue konnte ein erhöhtes Wachstum beobachtet werden. Der Vergleich historischer Hochwasserniveaus mit heutigen Hochwasserrisikoabschätzungen (HQ) zeigt eine Zunahme der überfluteten Gesamtflächen. Die Fläche der überfluteten Siedlungsgebiete nahm zwischen 1960 und 1989 zu, jedoch in der Modellierung von 2015 wieder ab. Dies ist vor allem auf Hochwasserschutzanlagen (Deiche) zurückzuführen, welche besonders im nordwestlichen Gebiet am Ufer der Werra angelegt wurden. In den interpolierten Geländemodellen der historischen Karten konnten solche Geländeinformationen, anders als in dem 1m aufgelösten aktuellen DGM aus LIDAR-Daten, nicht mit ihren tatsächlichen Höhen einbezogen werden. Somit ist die Modellierung in diesen Fällen nur bedingt aussagekräftig. Die Tendenzen lassen sich jedoch gut ablesen.

Quellen: Thüringer Landesanstalt Parameter des verwendeten Koordinatensystems: für Umwelt und Geologie ETRS_1989_UTM_Zone_32N WKID: 25832 Authority: EPSG (TLUG), Bearbeiter: http://www.geoproxy.geoportal- Projection: Transverse_Mercator Geographic Coordinate System: GCS_ETRS_1989 Anne-Kathrin Lehmer, th.de/geoproxy/services? false_easting: 500000.0 Angular Unit: Degree (0.0174532925199433) false_northing: 0.0 Prime Meridian: Greenwich (0.0) Johanna Kleinecke, Datum: D_ETRS_1989 http://193.175.1.203:8080/wms/ central_meridian: 9.0 Helene Ursel scale_factor: 0.9996 Spheroid: GRS_1980 hk25_fo/? latitude_of_origin: 0.0 Semimajor Axis: 6378137.0 Alle dargestellten Kartenausschnitte sind genordet abgebildet. Linear Unit: Meter (1.0) Semiminor Axis: 6356752.314140356 Aktualtitätsstand: August 2015 Inverse Flattening: 298.257222101