Hochwasser-Handbuch

1 Einführung in die Thematik.- 2 Hinweise zur Verwendung.- 2.1 Verbesserung des Wasserrückhalts.- 2.2 Überregionales Denken und Handeln.- 2.3 Arten von Hochwasser.- 2.4 Hochwasservorhersage, Vorwarnzeiten.- 2.5 Gewässergröße, Wirtschaftliche Bedeutung.- 2.6 Europäische Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL).- 3 Hydrologische Grundlagen.- 3.1 Hochwasser — Naturereignis oder hausgemacht?.- 3.2 Datengrundlagen.- 3.2.1 Einzugsgebiet.- 3.2.2 Niederschlag.- 3.2.2.1 Messnetz.- 3.2.2.2 Gebietsniederschlag.- 3.2.2.3 Niederschlagshöhen.- 3.2.3 Gebietsrückhalt.- 3.2.3.1 Speichermedien.- 3.2.3.2 Abftussbeiwert.- 3.2.4 Hochwasser.- 3.2.4.1 Wasserstände.- 3.2.4.2 Überschwemmungsftächen.- 3.2.4.3 Hochwasserabftüsse.- 3.3 Bestimmung von Hochwasserabftüssen.- 3.3.1 Statistik von Hochwasserabftüssen.- 3.3.1.1 Hochwassertrend.- 3.3.1.2 Hochwasserwahrscheinlichkeit.- 3.3.2 Bestimmung von Hochwasserabftüssen aus Niederschlägen.- 3.3.2.1 Abftussbildung und Abftusskonzentration.- 3.3.2.2 Black-Box-Modellierung.- 3.3.2.3 Flächendetaillierte Modellierungs.- 3.3.3 Ablauf von Hochwasserwellen in Gewässern.- 3.3.3.1 Muskingum-Verfahren.- 3.3.3.2 Kalinin-Miljukov-Verfahren.- 3.3.4 Komplexe Niederschlag-Abfluss-Modelle.- 3.3.5 Regionalisierung.- 3.3.5.1 Hochwasserabflüsse bestimmter Wahrscheinlichkeit.- 3.3.5.2 Höchstabflüsse.- 3.3.5.3 Hochwasserganglinien.- 3.4 Hinweise zur Anwendung.- 3.4.1 Sicherheit und Risiko.- 3.4.2 Hochwasservorhersage.- 3.4.2.1 Vorhersagemethoden.- 3.4.2.2 Akzeptanz der Vorhersage.- 3.4.3 Hochwassermanagement und Hochwasserflächenmanagement.- 4 Hydraulische und wasserbauliche Grundlagen.- 4.1 Physikalische Grundgrößen.- 4.2 Ruhendes Wasser.- 4.2.1 Hydrostatischer Druck.- 4.2.2 Wasserdruckkräfte.- 4.2.2.1 Wasserdruck auf ebene Bodenflächen.- 4.2.2.2 Wasserdruck auf ebene Seitenflächen.- 4.2.2.3 Wasserdruck auf geneigte ebene Seitenflächen.- 4.2.2.4 Wasserdruckkraft auf gekrümmte Seitenflächen.- 4.3 Fließendes Wasser.- 4.3.1 Kontinuitätsgleichung.- 4.3.2 Bernoulli-Gleichung.- 4.3.2.1 Instationäre und stationäre Strömungen.- 4.3.2.2 Ein- und mehrdimensionale Strömungen.- 4.3.2.3 Eindimensionale stationäre Strömungen.- 4.3.2.4 Berücksichtigung der Strömungsverluste.- 4.3.2.5 Radiale Druckgleichung.- 4.3.3 Impulsgleichung.- 4.3.4 Druckkräfte aus Wasserströmungen.- 4.3.4.1 Rohrströmungen.- 4.3.4.2 Gerinneströmungen.- 4.4 Bestimmung des Abflusses.- 4.4.1 Rohrströmungen.- 4.4.1.1 Kontinuierliche Verluste.- 4.4.1.2 Lokale Verluste.- 4.4.2 Gerinneströmungen.- 4.4.2.1 Allgemeines Fließgesetz.- 4.4.2.2 Manning-Strickler-Fließformel.- 4.4.2.3 Hydraulisch günstige Querschnittsformen.- 4.4.2.4 Betrachtungen zur Energiehöhe.- 4.4.2.5 Örtlich konzentrierte (lokale) Verluste.- 4.5 Kontrollbauwerke.- 4.5.1 Ausfluss aus Öffnungen.- 4.5.1.1 Freier Ausfluss.- 4.5.1.2 Ausfluss unter Gegendruck.- 4.5.2 Überströmte Bauwerke.- 4.5.2.1 Vollkommener Überfall.- 4.5.2.2 Unvollkommener Überfall.- 4.5.2.3 Überfallformen.- 4.5.3 Streichwehre.- 4.5.4 Durchlässe, Verrohrungen.- 4.5.4.1 Konstruktive Hinweise.- 4.5.4.2 Hydraulische Bemessung.- 4.6 Feststofftransport und Gewässersohle.- 4.6.1 Feststofftransport.- 4.6.1.1 Transportierte Materialien.- 4.6.1.2 Bewegungsbeginn.- 4.6.1.3 Transportkörper.- 4.6.1.4 Feststofftransportformeln.- 4.6.2 Geschiebetransport und Höhenlage der Gewässersohle.- 4.6.2.1 Eintiefung oder Anhebung?.- 4.6.2.2 Möglichkeiten der Beeinflussung.- 4.6.2.3 Hydraulisch-sedimentologische Bewertung.- 4.6.3 Lokale Kolke.- 4.6.3.1 Kolktypen.- 4.6.3.2 Natürlich vorkommende lokale Kolke.- 4.6.3.3 Kolke an Einengungen.- 4.6.3.4 Kolke an einzelnen Bauwerken.- 4.7 Pumpenanlagen.- 4.7.1 Anlagenbestandteile.- 4.7.2 Pumpenbauarten.- 4.7.2.1 Pumpenaufstellung, Pumpenantrieb.- 4.7.2.2 Kreiselpumpen.- 4.7.2.3 Verdrängerpumpen.- 4.7.3 Charakteristische Kennlinien.- 4.7.3.1 Q-h-Linie, Wirkungsgrad.- 4.7.3.2 Arbeitspunkt.- 4.7.3.3 Betrieb mehrerer Pumpen.- 4.7.3.4 Regulierung von Pumpen.- 4.7.4 Auswahlkriterien.- 4.8 Bestimmung der Wasserspiegellinien.- 4.8.1 Theoretische Grundlagen der Wasserspiegellinienberechnung.- 4.8.1.1 Flachwassergleichungen (FWG).- 4.8.1.2 Nummerische Lösungsverfahren.- 4.8.1.3 1d-stationär-ungleichförmige Verfahren.- 4.8.1.4 Instationäre Verfahren.- 4.8.2 Beispiel für die Anwendung eines 2d-Simulationsmodells.- 4.8.2.1 Grundlagendaten und Diskretisierungsvorgang.- 4.8.2.2 Kurze Beschreibung des 2d- Simulationsmodells FLOODSIM.- 4.8.2.3 Charakteristische Ergebnisse.- 4.8.3 Zukünftige Aspekte.- 5 Geotechnische und hydrogeologische Grundlagen.- 5.1 Die Bodenarten und ihre relevanten Eigenschaften.- 5.2 Einteilung der Bodenarten.- 5.3 Eigenschaften der Böden.- 5.3.1 Dichte, Porenanteil, Wassergehalt, Wichte.- 5.3.2 Lockerste und dichteste Lagerung, Lagerungsdichte.- 5.3.3 Konsistenz.- 5.3.4 Wasserdurchlässigkeit.- 5.3.5 Mechanische Eigenschaften der Böden.- 5.3.6 Bodenklassen.- 5.3.7 Erfahrungswerte der Bodeneigenschaften und Korrelationen.- 5.4 Wasser und Wasserströmungen im Boden.- 5.4.1 Begriffe (OIN 4021).- 5.4.2 Eindringen von Niederschlagswasser in den Boden.- 5.4.3 Passage des Wassers durch den Boden.- 5.4.4 Grundwasserströmung.- 5.4.4.1 Differentialgleichung der Grundwasserströmung.- 5.4.4.2 Strömungsnetze und Randbedingungen.- 5.4.4.3 Wassermengen.- 5.5 Strömungskräfte.- 5.5.1 Wasserdruck und Wasserüberdruck, Sohlenwasserdruck und Auftrieb.- 5.5.2 Ansatz von Wasserdruck und -überdruck bei Standsicherheitsberechnungen.- 5.6 Einwirkungen von Grundwasserströmungen auf die Bodenstruktur.- 5.6.1 Suffosion, Kolmation und Erosion.- 5.6.2 Rückschreitende Erosion.- 5.6.3 Fugenerosion und Kontakterosion.- 5.6.4 Hydraulischer Grundbruch und Bodenaufbruch.- 6 Baustofftechnologische Grundlagen.- 6.1 Beton.- 6.1.1 Feuchtetransport.- 6.1.2 Wasserdurchlässigkeit.- 6.1.3 Rissbildung.- 6.1.3.1 Rissbildung infolge Abfließens der Hydratationswärme.- 6.1.3.2 Austrocknungsschwinden (drying shrinkage).- 6.1.4 Beanspruchungen des Betons.- 6.1.4.1 Frostbeanspruchung.- 6.1.4.2 Beanspruchung durch Witterung.- 6.1.5 Anforderungen an den Beton entsprechend der Regelwerke.- 6.2 Bitumen und Asphalt.- 6.2.1 Bitumen.- 6.2.1.1 Härte von Bitumen.- 6.2.1.2 Verformungsverhalten.- 6.2.2 Asphalt.- 6.2.2.1 Gussasphalt.- 6.2.2.2 Asphaltbeton.- 6.2.3 Bitumenbahnen.- 6.3 Mauer- und Putzmörtel.- 6.3.1 Mauermörtel.- 6.3.2 Putzmörtel.- 6.4 Natursteinmauerwerk.- 6.5 Aluminium.- 6.5.1 Eigenschaften.- 6.5.2 Verarbeitung.- 6.6 Stahl.- 6.7 Holz.- 6.8 Kunststoffe.- 7 Hochwasserschutzmaßnahmen.- 7.1 Bauvorsorge.- 7.1.1 Allgemeine Hinweise.- 7.1.1.1 Sicherstellung des Hochwasserschutzes, Schutzziele.- 7.1.1.2 Städtebau, Freizeit- und Erholungsvorsorge.- 7.1.1.3 Denkmalschutz.- 7.1.1.4 Bauleitplanung, Stadtplanung.- 7.1.1.5 Naturnahe Gestaltung und ökologische Unterhaltung der Fließgewässer.- 7.1.1.6 Akzeptanzförderung durch Bürgerbeteiligung.- 7.1.2 Wasserrückhalt und Abflussleistung.- 7.1.2.1 Verbesserung des Wasserrückhalts.- 7.1.2.2 Steigerung der Abflussleistung.- 7.1.2.3 Gerinneentlastungen (Ableitungen, Überleitungen, Umleitungen, Abflussaufteilung).- 7.1.2.4 Wirkung und Bewertung von Maßnahmen am Gerinne.- 7.1.2.5 Größenordnung der maßnahmenbedingten Veränderungen.- 7.1.2.6 Rechnerische Nachweise.- 7.1.2.7 Hochwasserschutzlinie und Ausbauwasserstand.- 7.1.2.8 Anbindung von Nebengewässern.- 7.1.3 Hochwasserschutzdeiche.- 7.1.3.1 Deichtrasse und Deichhöhe.- 7.1.3.2 Deichquerschnitt.- 7.1.3.3 Hochwasserpolder.- 7.1.3.4 Schutz der Böschungen.- 7.1.3.5 Wasserseitige Befestigungen.- 7.1.3.6 Überlaufstrecken.- 7.1.3.7 Bauwerke im Deich.- 7.1.3.8 Schutzzonen.- 7.1.3.9 Anforderungen an den Deichuntergrund und den Deichbaustoff.- 7.1.3.10 Deichsicherheit.- 7.1.3.11 Suffosion und Erosion.- 7.1.3.12 Deichverstärkungen.- 7.1.3.13 Deichunterhaltung.- 7.1.3.14 Entstehung von Deichschäden.- 7.1.4 Hochwasserschutzwände.- 7.1.4.1 Bauformen.- 7.1.4.2 Sollhöhe.- 7.1.4.3 Lastansätze.- 7.1.4.4 Konstruktive Regeln.- 7.1.5 Bewegliche und mobile Hochwasserschutzkonstruktionen.- 7.1.5.1 Hochwasserschutzwände und Hochwasserschutztore.- 7.1.5.2 Mobile Hochwasserschutzwände.- 7.1.5.3 Dammbalkensysteme.- 7.1.5.4 Sandsackdeiche.- 7.1.5.5 Mobile Deichsysteme bzw. Sandsack-Ersatzsysteme.- 7.1.5.6 Hinweise zur Auswahl eines Hochwasserschutzsystems.- 7.1.6 Schutzmaßnahmen gegen Grundwasser.- 7.1.6.1 Grundwasserspiegelhöhen.- 7.1.6.2 Grundwasseraustritte.- 7.1.6.3 Deichrückverlegungen.- 7.1.6.4 Schutz vor Drängewasser.- 7.1.6.5 Grundwasserqualität und Vorkehrungen gegen Verunreinigungen.- 7.1.7 Maßnahmen im Abwasserkanalnetz.- 7.1.7.1 Schnittstellen zwischen Stadtentwässerung und Gewässer.- 7.1.7.2 Die zwei Hochwasserarten bei der Stadtentwässerung.- 7.1.7.3 Hinweise zur hydraulischen Bemessung des Kanalnetzes.- 7.1.7.4 Maßnahmen gegen Überflutung und Überlastung der Kanalisation bei Starkniederschlägen.- 7.1.7.5 Abwehrmaßnahmen gegen das Eindringen von Hochwasser in die Kanalisation.- 7.1.8 Hochwasserschutz von Gebäuden.- 7.1.8.1 Hochwassersichere Kellerbereiche.- 7.1.8.2 Wasserundurchlässige Betonkonstruktion.- 7.1.8.3 Schutzmaßnahmen gegen Oberflächenwasser.- 7.1.8.4 Vorkehrungen gegen Hochwasser in Gebäuden.- 7.1.9 Hinweise zum Planungsablauf.- 7.1.9.1 Planungsablauf.- 7.1.9.2 Risikomanagement.- 7.1.9.3 Kosten-Nutzen-Aspekte.- 7.2 Organisations- und Verhaltensvorsorge.- 7.2.1 Einsätzkräfte.- 7.2.1.1 Struktur der Einsatzkräfte und Aufgabenverteilung.- 7.2.1.2 Verfügbarkeit und Ausbildungsstand der Einsatzkräfte.- 7.2.2 Einsatz- und Führungsorganisation.- 7.2.2.1 Einsatzorganisation.- 7.2.2.2 Führungsorganisation.- 7.2.2.3 Führungsvorgang.- 7.2.2.4 Hochwasservorschriften, Katastrophenschutzvorschriften.- 7.2.2.5 Alarmierung der Einsatzkräfte.- 7.2.2.6 Warnung der Bevölkerung (Hochwasserwarndienst, Hochwassermeldedienst).- 7.2.2.7 Hochwassereinsätze - Routineeinsätze, besondere Einsätze.- 7.2.2.8 Bereitstellung von Ausrüstung.- 7.2.2.9 Organisations- und Verhaltensvorsorge der Hochwasserbetroffenen.- 7.2.2.10 Betreuung der Hochwasserbetroffenen und Einsatzkräfte.- 7.2.3 Medienarbeit.- 7.2.3.1 Allgemeine Hochwasserinformationen - Umwelterzieherische Komponente.- 7.2.3.2 Pressearbeit - Pressezentrum.- 7.2.3.3 Information und Beratung der Gewässeranlieger.- 7.3 Maßnahmenmanagement.- 7.3.1 Hochwasserpegel.- 7.3.2 Entscheidungsfindung in der Hochwasserschutzzentrale.- 7.3.3 Routinemaßnahmen.- 7.3.3.1 Vor dem Hochwasser.- 7.3.3.2 Während des Hochwassers.- 7.3.3.3 Nach dem Hochwasser.- 7.3.4 Pumparbeiten, Deichverteidigung.- 7.3.4.1 Pumparbeiten in Gebäuden.- 7.3.4.2 Deichverteidigung.- 7.3.5 Allgemeine Verbesserungsvorschläge.- 8 Landschaftspflegerische Aspekte beim Hochwasserschutz.- 8.1 Natürliche Fließgewässer.- 8.1.1 Dynamische Ökosystembausteine.- 8.1.1.1 Abflussgeschehen.- 8.1.1.2 Feststoffbaushalt.- 8.1.1.3 Morphologie.- 8.1.1.4 Wasserqualität.- 8.1.1.5 Besiedelungsdynamik.- 8.1.1.6 Ökosystembausteine und Hochwasser.- 8.1.2 Biotische Faktoren.- 8.1.2.1 Nahrungskette.- 8.1.2.2 Organische Strukturen.- 8.1.2.3 Ökologische Durchgängigkeit (Fließgewässerkontinuum).- 8.1.3 Landschaftsbild und Erlebniswert.- 8.2 Ausgebaute Fließgewässer.- 8.2.1 Dynamische Ökosystembausteine von Fließgewässer.- 8.2.2 in urbanen Bereichen.- 8.2.3 Biotische Faktoren.- 8.2.4 Unterhaltung.- 8.3 Ortsbild und Erholungswert.- 8.4 Teillebensräume urbaner Fließgewässer.- 8.5 Stadtbild, Freizeit und Erholung.- 8.5.1 Gewässerpflege und Gewässerentwicklung.- 8.5.1.1 Revitalisierung zur Verbesserung des Lebensraumangebotes.- 8.5.1.2 Freies Fließwasser.- 8.5.1.3 Fließgewässersohle.- 8.5.1.4 Ufer und Uferstreifen.- 8.5.1.5 Deiche.- 8.5.1.6 Seitenbäche.- 8.5.2 Gesamtes Fließgewässer.- 8.6 Gerinneentiastungen.- 8.6.1 Pflege und Unterhaltung der Fließgewässer.- 8.6.1.1 Mechanische Unterhaltungsmethoden.- 8.6.1.2 Mähen.- 8.6.1.3 Krauten.- 8.6.2 Räumen.- 8.6.2.1 Biologische Unterhaltungsmethoden.- 8.6.2.2 Schafbeweidung.- 8.6.3 Konkurrenzstarke Pflanzen.- 9 HochwasserschädenGehölzpflege.- 9.1 Quantifizierung von Hochwassergefahren.- 9.2 Hochwasserschadenspotenziale.- 9.2.1 Strukturierung der Nutzungsarten und Hochwasserschäden.- 9.2.2 Ableitung von Wasserstand-Schadens-Funktionen.- 9.2.3 Ableitung von Schadenspotenzialen.- 9.3 Kosten-Nutzen-Untersuchung.- 9.3.1 Finanzmathematische Grundlagen.- 9.3.2 Ökonomische Bewertung.- 10 Versicherung von Hochwasserschäden.- 10.1 Schäden und Schadenpotenziale.- 10.2 Arten von Überschwemmungen.- 10.3 Gründe für zunehmende Überschwemmungsschäden.- 10.3.1 Siedlungspolitische Rahmenbedingungen.- 10.3.2 Verhalten der Betroffenen.- 10.3.3 Zunahme der Werte.- 10.3.4 Subjektives Risikobewusstsein.- 10.4 Die Risikopartnerschaft zwischen Staat, Betroffenen und Versicherungen.- 10.4.1 Der Staat.- 10.4.2 Die Betroffenen.- 10.4.3 Die Versicherungen.- 10.5 Problem der Antiselektion.- 10.6 Prämienstruktur und Prämienkalkulation.- 10.7 Selbstbehalte.- 10.8 Modelle zur Gefährdungszonierung.- 10.8.1 Zonierungssystem für Flussüberschwemmungen.- 10.8.2 Zonierung für Witterungsniederschäge bzw. Sturzfluten.- 10.9 Kumulproblematik.- 10.9.1 Modell zur Überschwemmungskumul-Analyse.- 10.9.2 Kumulschadenzonen in Deutschland.- 10.10 Schadenregulierung.- 10.11 Schadenanalysen.- 10.12 Schadendatenbanken.- 10.13 Überschwemmungsversicherung in anderen Ländern.- 10.13.1 Frankreich.- 10.13.2 Schweiz.- 10.13.3 USA.- 11 Rechtliche Grundlagen des Hochwasserschutzes.- 11.1 Vorsorgender Hochwasserschutz.- 11.1.1 Hochwasserschutz und räumliche Planung.- 11.1.2 Hochwasserschutz und Bauleitplanung.- 11.1.2.1 Hochwasserschutz in der Flächennutzungsplanung.- 11.1.2.2 Hochwasserschutz in der Bebauungsplanung.- 11.1.3 Hochwasserschutz im Bauordnungsrecht.- 11.1.3.1 Hochwasserschutz auf der Grundlage der bauordnungsrechtlichen Generalklausel.- 11.1.3.2 Spezielle Ermächtigungsnormen für Maßnahmen des Hochwasserschutzes.- 11.1.3.3 Möglichkeit und Verpflichtung zur Regenwasserversickerung nach Bauordnungsrecht.- 11.1.4 Hochwasserschutz und Verkehrsanlagen.- 11.1.5 Wasserrechtliche Instrumente des Hochwasserschutzes.- 11.1.5.1 Festsetzung von Überschwemmungsgebieten.- 11.1.5.2 Die Pflicht zum Ausgleich der Hochwasserführung.- 11.1.5.3 Gewässerausbau sowie Deich- und Dammbauten.- 11.1.5.4 Dezentrale Regenwasserbeseitigung.- 11.1.6 Bodenschutzrecht und Hochwasserschutz.- 11.2 Hochwasserbekämpfung.- 11.2.1 Hochwassermeldedienste, Hochwasserwarndienste.- 11.2.2 Wasserrechtliche Spezialvorschriften zur Hochwasserbekämpfung.- 11.2.3 Allgemeine rechtliche Regelungen der Gefahrenabwehr.- 11.2.3.1 Gesetz über den Feuerschutz und Hilfeleistung.- 11.2.3.2 Polizeigesetz.- 11.3 Hochwassernachsorge.- DIN Normen.- Rechtsnormen.- Symbolverzeichnis.- Abkürzungsverzeichnis.- Bildnachweis.