Hochwasser-Handbuch: Auswirkungen Und Schutz

ISBN-13: 9783642632105 / Niemiecki / Miękka / 2012 / 594 str.

Heinz Patt; W. Bechteler; H. Brombach

Opis

Das Hochwasser-Handbuch liefert Informationen uber die Entstehung von Hochwasser, zum Umgang mit hohen Wasserstanden und zur Reduzierung von Hochwasserschaden. Dazu werden die Grundlagen aus Hydrologie, Hydraulik, Grundbau und Baustofftechnik und in den Kapiteln zur Planung die bauliche Vorsorge sowie die Organisations- und Verhaltensvorsorge behandelt. Die notwendigen Massnahmen bei akut aufkommendem Hochwasser sowie wahrend und nach einem Hochwasser werden ausfuhrlich beschrieben. Erganzend wird die okologische Gestaltung des Hochwasserschutzes und Landschaftspflege behandelt. Der Ermittlung, Auswertung und Versicherung von Hochwasserschaden widmen sich zwei spezielle Kapitel. Den Abschluss bildet eine Darstellung der rechtlichen Aspekte. Berechnungsbeispiele vertiefen das Verstandnis, stellen einen Grossenbezug her und versetzen den Anwender in die Lage, kleinere Berechnungen und Plausibilitatskontrollen selbst auszufuhren."

Spis treści

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.