Veranlassung und Projektorganisation

Veranlassung

Das Ministerium für Umwelt und Naturschutz, Landwirtschaft und Verbraucherschutz lässt entsprechend einer LAWA-Empfehlung von 1999 (LAWA, 1999) für alle größeren Gewässer in NRW Hochwasser-Aktionspläne erarbeiten. Mit dem Erlass IV-10-4290 vom 5. April 2002 wurde festgelegt, dass ein Hochwasser-Aktionsplan für die Emscher erarbeitet werden soll. Die Federführung für die Bearbeitung liegt bei der EMSCHERGENOSSENSCHAFT, Essen.
Im Gegensatz zu den meisten anderen Gewässern in NRW werden Hochwasserereignisse der Emscher von den (direkten) Emscheranliegern meist wenig oder gar nicht bemerkt. Hochwasser in der Emscher findet im Regelfall zwischen den Deichen statt, es werden keine Flächen außerhalb der Emscherdeiche in Anspruch genommen. Der Grund dafür ist, dass die Emscher von der Mündung in den Rhein bis zur Einmündung des Schellenbruchgrabens (Station 32,6) bis zu einer Jährlichkeit HW200 hochwasserfrei ausgebaut ist. Oberhalb des Schellenbruchgrabens bis Castrop-Rauxel-Ickern (Station 47,5) hat die Emscher z. Z. einen Ausbaugrad von HW50, der aber noch weiter bis auf HW100 erhöht werden soll, bis Dortmund-Dorstfeld liegt der Ausbaugrad bei HW100. Oberhalb liegt der Ausbaugrad aufgrund geringerer Abflussfülle der Emscher bei HW20 bis HW50.

Bedingt durch den in weiten Bereichen hohen Ausbaugrad ist das Überflutungsgebiet der Emscher klein und Überflutungen führen zu vergleichsweise geringen Schäden.

Bei Versagen oder Überströmung der Hochwasserschutzeinrichtungen treten Schäden in den potenziellen Überflutungsgebieten hinter den Deichen auf. Die Ermittlung dieser potenziellen Überflutungsgebiete sowie die Beurteilung möglicher Auswirkungen der Überflutung dieser Flächen ist ein Aspekt des HWAP Emscher.

Da nicht ausgeschlossen werden kann, dass größere Ereignisse als das Bemessungshochwasser auftreten, wurden auch die Auswirkungen eines extremen Hochwasserereignisses untersucht. Der HWAP Emscher gibt Hinweise, wie Schäden soweit wie möglich vermindert werden können und wie eine Hochwasser­vorsorge strategisch ausgerichtet werden kann.

Die Auswirkung von Emscherhochwasser auf die Nebenläufe sowie Hochwasserereignisse der Nebenläufe werden im HWAP Emscher nicht behandelt.

Aufgabenstellung

Die Aufstellung des HWAP Emscher stützt sich auf die „Handlungsempfehlungen zur Erstellung von Hochwasser-Aktionsplänen" der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser vom August 1999.

Entsprechend den Handlungsempfehlungen enthalten Hochwasser-Aktionspläne Hinweise bzw. Vorschläge zur

  • Minderung der Schadensrisiken,
  • Minderung der Hochwasserstände,
  • Verstärkung des Hochwasserbewusstseins,
  • Verbesserung des Hochwassermeldesystems.

Für die vollständige Bearbeitung wurden umfangreiche Daten erhoben bzw. erarbeitet. In Anlehnung an die Empfehlungen der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser gliedert sich die Bearbeitung eines Hochwasser-Aktionsplanes im Allgemeinen in folgende Bereiche auf:

1. Schritt

Bestandsaufnahme der vorhandenen Daten

2. Schritt

Ergänzung der vorhandenen um die fehlenden erforderlichen Daten

3. Schritt

Ermittlung von Defiziten und Maßnahmen zur Verbesserung des Hochwasserschutzes

4. Schritt

Wirkungsanalyse der ermittelten Maßnahmen und Ermittlung der Kosten der Maßnahmen.

Bearbeitungsschritte

Die für die Aufstellung des HWAP Emscher erforderlichen Daten wurden von der Emschergenossenschaft i. W. digital zur Verfügung gestellt. Das vorhandene Datenmaterial wurde gesichtet und soweit ergänzt, dass hochwassergefährdete Bereiche erkannt und beschrieben werden konnten. Abzuschließen war Schritt 2 mit der Ermittlung der Hochwasserschadenspotenziale. D.h. es wurden Schadensfunktionen bestimmt und damit Schadenserwartungswerte abgeschätzt. Zur Ermittlung der Werte wurde das Programmsystem HWS-GIS (Hydrotec, 2003) verwendet. Ferner wurden die digitalen Daten mittels des geografischen Informationssystems ArcView aufbereitet.

Im 1. Schritt der Bearbeitung sind im Wesentlichen Übersichten über die grundlegenden Daten im Gesamteinzugsgebiet nach einheitlichen Kriterien erarbeitet worden. Damit einher geht eine Dokumentation der Defizite der Bestandsdaten.

Im 2. Schritt wurden im Arbeitspunkt Hydraulik die verschiedenen vorhandenen Hydraulikmodelle zusammengefasst und ein zusammenhängendes hydraulisches Modell erstellt. Verbleibende Defizite wurden dokumentiert. Die potenziellen Überflutungsgebiete, die sich als Ergebnis verschiedener Deichversagensszenarien ergeben, wurden teilweise mit Hilfe eines 2D-Strömungsmodelles ermittelt. Der 2. Bearbeitungsschritt endet mit der Ermittlung des jeweiligen Schadens.

Im 3. Arbeitsschritt werden Defizite im Hochwasserschutz ermittelt und Maßnahmen zur Minderung dieser Defizite vorgeschlagen.

Die möglichen Maßnahmen werden im 4. Schritt hinsichtlich ihrer Wirkung und - soweit möglich - ihrer Kosten bewertet.

Der HWAP Emscher ist als ein Baustein im Hochwasserschutzkonzept für den Emscherhauptlauf zu verstehen. Er soll

  • das Bewusstsein für das Restrisiko des Versagens von Hochwasserschutzeinrichtungen schärfen,
  • über Hochwasserereignisse an der Emscher informieren,
  • mögliche Defizite bis zum Bemessungs­ereignis darstellen,
  • Anstöße für den geplanten Emscherumbau geben.
  • Maßnahmen zur Schadensminderung für extreme Hochwasserereignisse aufzeigen und

im Zuge des Fortschreitens der Umbaumaßnahmen sind die Aussagen des HWAP Emscher in kürzeren Zeitabständen zu überprüfen.

Methodik/Vorgehensweise

Hier folgt ein kurzer Überblick über die Methodik und Vorgehensweise im HWAP Emscher. Detailliertere Informationen sind den jeweiligen Berichtskapiteln zu entnehmen.

Grundlage für die hydraulischen Berechnungen war die Hochwasserstatistik von 1993. Für die Ermittlung von Einlaufwellen in Poldergebiete wurde die Hochwasserwelle des Ereignisses von 1995 herangezogen. Die Abflussmengen für das untersuchte Extremereignis basieren ebenfalls auf der Hochwasserstatistik von 1993 und einer Faktorisierung der Zuflüsse aus Nebenläufen, Pumpwerken und Dükern.

Die hydraulischen Berechnungen für das HW100 und das HW200 wurden mit dem Wasserspiegellagenprogramm Jabron, Version 6.3, durchgeführt. Die Berechnungsergebnisse sind in hydraulischen Längsschnitten dargestellt.

Auf Basis der hydraulischen Berechnungen und eines digitalen Geländemodells wurden die Überflutungsgebiete ermittelt.

Mit der üblichen Technik einer Verschneidung der Wasserspiegellagen aus den hy-draulischen 1D-Berechnungen mit dem digitalen Geländemodell wurden die potenziellen Überflutungsgebiete hinter den Deichen ermittelt. Dabei stellte sich heraus, dass diese Technik speziell für größere Bergsenkungsgebiete nicht angewendet werden konnte, da die sich so ergebenden Einstauvolumina deutlich höher liegen, als das Abflussvolumen der Emscher. Aus diesem Grund wurden die vier großen Polderbereiche Herne Nord/Schalke, Karnap, Boye und Alte/Kleine Emscher mit einer 2D-Strömungsmodellierung und einem Deichversagensszenario ermittelt. Dieses Verfahren erlaubt detailliertere Auswertungen (z. B. Aussagen zu Fließwegen und –zeiten). Das Deichversagen wurde dort angenommen, wo die Situation möglichst ungünstig war (niedrige Geländehöhen hinter dem Deich).

Für alle Überflutungsgebiete und potenziellen Überflutungsgebiete wurden die Schäden an Objekten (Wohn-, Gewerbe-, Industriegebäude etc.), an der Infrastruktur und der landwirtschaftlich genutzten Fläche ermittelt und dargestellt.

Die im Hochwasserschutz bis zur Bemessungsgrenze vorhandenen Defizite wurden ermittelt. Es stellte sich heraus, dass die Hochwasserschäden an der Emscher gering sind, solange die Deiche intakt sind.

Ein Überflutungsgebiet mit größerem Schaden kann durch den Umbau eines Brückenbauwerkes in Zukunft vor Überflutungen geschützt werden.

Auf Basis der Ergebnisse der vorangehenden Berechnungen wurden Empfehlungen für einen verbesserten Hochwasserschutz ausgesprochen. Die Empfehlungen setzen verstärkt im Bereich der genossenschaftlichen Organisations-, Daten- und Entscheidungsstrukturen der Emschergenossenschaft an.

Auch im Falle einer Überlastung des Systems durch ein extremes Hochwasserereignis – oberhalb der Bemessungsgrenze – sollen den Zuständigen durch den HWAP Emscher Mittel an die Hand gegeben werden, Schäden nach Möglichkeit zu minimieren.
Dazu wurden verschiedene Szenarien eines Extremereignisses – mit und ohne Versagen des Systems – untersucht. Für die Szenarien wurden die Schäden ermittelt.

Auch die Minderung von Schäden bei einem Extremereignis wurde im HWAP Emscher betrachtet. Drei Maßnahmen – Pöppinghauser Riegel, Notfallpolder Resser Mark und Überströmsicherung der Deiche - wurden untersucht und bewertet.

Die vorgeschlagenen Maßnahmen werden bei den Planungen zum Emscherumbau geprüft und gegebenenfalls umgesetzt.