ELBE-LABE spatial planning flood management strategy Modellgestützter Nachweis der Auswirkungen von geplanten Rückhaltemaßnahmen in Sachsen und Sachsen-Anhalt auf Hochwasser der Elbe ELBE -LABE Vorsorgende Hochwasserschutzmaßnahmen durch transnationale Raumordnung (ELLA) IMPRESSUM ELBE-LABE spatial planning flood management strategy Lead Partner: Sächsisches Staatsministerium des Innern Abteilung Landesentwicklung, Vermessungswesen, Verfassungsschutz Wilhelm-Buck-Straße 2, 01097 Dresden als Lead Partner des INTERREG IIIB-Projektes ELLA „Vorsorgende Hochwasserschutzmaßnahmen durch transnationale Raumordnung” Verantwortlich: Dr. Edgar Trawnicek Projektpartner: Sächsisches Staatsministerium des Innern Bundesministerium für Verkehr, Bau und Stadtentwicklung Bundesministerium für Ernährung, Landwirtschaft und Verbraucherschutz Ministerium für Landesentwicklung und Verkehr des Landes Sachsen-Anhalt Sächsisches Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft Sächsisches Landesamt für Umwelt und Geologie Zusammenarbeit mit: Gemeinsame Landesplanungsabteilung Institut für Raumentwicklung der Tschechischen Republik Berlin-Brandenburg Regionaler Planungsverband Oberes Elbtal/Osterzgebirge Landkreis Stendal Regionaler Planungsverband Chemnitz/Erzgebirge Bundesanstalt für Gewässerkunde Thüringer Ministerium für Bau und Verkehr Deutscher Verband für Wohnungswesen, Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Städtebau und Raumordnung e.V. Naturschutz und Umwelt Ministerium für Regionalentwicklung Internationale Kommission zum Schutz der Elbe Umweltministerium (Arbeitsgruppe Hochwasserschutz) Bezirk Aussig Bezirk Südböhmen Bezirk Pilsen Koordination Bezirk Königgrätz und fachliche Gesamtsteuerung: Bezirk Zentralböhmen Bezirk Reichenberg INFRASTRUKTUR & UMWELT Professor Böhm und Partner Bezirk Pardubitz Darmstadt und Potsdam Wasserverband Elbe Bundesministerium für Land- und Forstwirtschaft, Umwelt Das Projekt wurde durch die EU teilfinanziert. und Wasserwirtschaft Regionale Entwicklungsagentur Breslau Wasserbehörde Mittlere Theiß - Bericht- Modellgestützter Nachweis der Auswirkungen von geplanten Rückhaltemaßnahmen in Sachsen und Sachsen-Anhalt auf Hochwasser der Elbe Bearbeiter: Dipl.-Met. N. Busch Dipl.-Ing. M. Hammer Fachliche Begleitung: Dipl.-Ing. E. Bielitz, Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen Dipl.-Ing. I. Runge, Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt Koblenz, den 24. November 2006 ELLA, WP3.13 – SZENARIENMODELLIERUNG ELBE Inhaltsverzeichnis 1 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG ................................................................................ 1 2 ALLGEMEINE WIRKUNG VON RETENTIONSMAßNAHMEN............................................. 1 3 WERKZEUGE ZUR ERMITTLUNG DER AUSWIRKUNG.................................................................. 3 3.1 DAS WAVOS- MODELL DER ELBE ........................................................................................................... 3 3.2 MODELLLAYOUT WAVOS-ELBE .............................................................................................................. 4 3.3 MODELLHOCHWASSER .............................................................................................................................. 5 3.4 BERÜCKSICHTIGTE MAßNAHMEN .............................................................................................................. 8 4 WIRKUNG DER HOCHWASSERRÜCKHALTEMAßNAHMEN ........................................................ 9 4.1 WIRKUNG EINER MAßNAHME VOR ORT..................................................................................................... 9 4.2 WIRKUNG DER MAßNAHMEN IM NAH- UND FERNBEREICH...................................................................... 11 5 ERGEBNISSE IM ÜBERBLICK ....................................................................................................... 14 6 ZUSAMMENFASSUNG........................................................................................................................ 16 7 LITERATUR ............................................................................................................................................. 18 Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Wasserstandsmindernde Maßnahmen am Gerinne (aus: Ruimte voor de Rivier)............................. 1 Abbildung 2: Prinzipielle Wirkung einer Deichrückverlegung und eines Flutpolders vor Ort............................... 2 Abbildung 3: Gegliederte Querschnitte................................................................................................................... 3 Abbildung 4: Polder in WAVOS ............................................................................................................................ 3 Abbildung 5: WAVOS Elbe, Modelllayout und Lage der berücksichtigten Maßnahmen ...................................... 4 Abbildung 6: MHw Genese 2002 am Pegel Aken .................................................................................................. 6 Abbildung 7: MHw Genese 2006 am Pegel Aken .................................................................................................. 6 Abbildung 8: Vergleich der Wasserstandsganglinie ohne/mit Berücksichtigung der Maßnahme: Flutpolder Dautzschen für das MHw DD100_02............................................................................................. 10 Abbildung 9: Vergleich der Wasserstandsganglinie ohne/mit Berücksichtigung der Maßnahme: Flutpolder Dautzschen für das MHw DD100_06............................................................................................. 10 Abbildung 10: Wirkung der Maßnahmen beim MHw DD100_02 auf den Wasserstand am Pegel Wittenberg ... 12 Abbildung 11: Wirkung der Maßnahmen beim MHw DD100_02 auf den Wasserstand am Pegel Wittenberge.. 12 Abbildung 12: Wirkung der Maßnahmen beim MHw DD100_06 auf den Wasserstand am Pegel Wittenberg ... 13 Abbildung 13: Wirkung der Maßnahmen beim MHw DD100_06 auf den Wasserstand am Pegel Wittenberge.. 13 Abbildung 14: Scheitel-Wasserstandsminderung der MHw bei Einsatz aller 19 Maßnahmen............................. 14 Abbildung 15: Maximale Wasserstandsminderung der MHw bei Einsatz aller 19 Maßnahmen.......................... 15 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Faktoren und Abflussscheitelwerte der generierten Modellhochwasser ................................................ 7 Tabelle 2: Berücksichtigte Maßnahmen im Simulationsmodell.............................................................................. 8 Tabelle 3: Maßgebliche Wasserstände zur Steuerung der Ein- und Auslaufbauwerke an den Flutpoldern............ 9 Tabelle 4: Berechnete Wasserstandsminderung ∆ W [cm] für Modellhochwasser............................................... 16 Tabelle 5: Berechnete Abflussminderung ∆Q [m3/s] für Modellhochwasser........................................................ 16 II ELLA, WP3.13 – SZENARIENMODELLIERUNG ELBE 1 Einleitung und Aufgabenstellung Im vorliegenden Bericht werden die Untersuchungen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) im Rahmen des ELLA-Projektes, Arbeitspaket 3.13 “Wirkungsanalyse alternativer Strategien“ kurz zusammengefasst. Aufgabenstellung war die Szenarienmodellierung für eine Einschätzung der Wirkung von im Aktionsplan Hochwasserschutz Elbe der Internationalen Kommission zum Schutz der Elbe enthaltenen Maßnahmen zur Schaffung zusätzlicher Retentionsräume auf den Wellenablauf in der Elbe. Für die mathematisch-hydraulische Modellierung wurde das in der BfG entwickelte eindimensionale hydrodynamische numerische Wasserstandsvorhersagemodell (WAVOS) der Elbe für die Aufgabenstellung angepasst und als Simulationsmodell verwendet. Um die Wirkung der berücksichtigten Maßnahmen aussagekräftig darzustellen, wurden 12 Modellhochwasserereignisse generiert. Die Genese der Modellereignisse beruht auf den historischen Hochwassern von August 2002 und April 2006. Für den Wirkungsnachweis wurden die Simulationen des IST- Zustands (2001) mit denen des die Maßnahmen enthaltenen Soll- Zustands verglichen. Alle Untersuchungen wurden in enger Abstimmung mit den Wasserwirtschaftsverwaltungen Sachsens und Sachsen-Anhalts durchgeführt, die auch die benötigten Daten zu den modellierten Rückhaltemaßnahmen lieferten. 2 Allgemeine Wirkung von Retentionsmaßnahmen Es existieren vielfältige Möglichkeiten den Wasserstand innerhalb eines Gewässersystems zu verringern. Abbildung 1 zeigt mögliche Methoden zur Wasserstandsminderung. Abbildung 1: Wasserstandsmindernde Maßnahmen am Gerinne (aus: Ruimte voor de Rivier) Im ELLA-Projekt wurden die Maßnahmenarten: • Deichrückverlegung und • gesteuerte Flutpolder vertieft untersucht. Durch die als Flutpolder bezeichneten Maßnahmen können durch eine Steuerung flexibel einsetzbare zusätzliche Retentionsräume zur Verfügung gestellt werden. Die Füllung bzw. Entleerung der Polder wird über Ein- und Auslassbauwerke geregelt. 1 ELLA, WP3.13 – SZENARIENMODELLIERUNG ELBE Deichrückverlegungen sind nicht steuerbare Maßnahmen, bei denen vorhandene Deichlinien geändert, teilweise sogar komplett entfernt werden. Hierdurch können vielfältige Wirkungen auf Abflüsse und Wasserstände erzielt werden, die nicht nur von der Größe der bereitgestellten Räume abhängen, sondern auch von der Lage der zusätzlich geschaffenen Räume innerhalb des Durchflussprofils. Deichrückverlegungen führen somit auch zu einer Verbesserung der lokalen Durchflussverhältnisse. Im Rahmen der vorgenommenen Untersuchung wurde davon ausgegangen, dass die vorhandenen Deiche im Bereich der Maßnahmen komplett rückgebaut