2D-HN-Modellierung des Schwarzen Schöpses

Lage
Freistaat Sachsen, Landkreis Görlitz, Gewässerabschnitt zwischen der Talsperre Quitzdorf und Reichenbach/O.L.
Bauherr
Landestalsperrenverwaltung des Freistaates Sachsen
Leistungen
2D-HN-Modellierung, Erstellung von Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten sowie weitere besondere Leistungen
Fachbereich
Wasserbau
Planungsteam

Frau Dr. Antje Bornschein (Projektleiterin)
Frau Anne Marleen Seitz

Planungszeitraum
04/2016 bis 09/2021
Planerhonorar
ca. 73.000 EUR netto
Veranlassung

Die Anlieger entlang des Schwarzen Schöpses in den Regionen zwischen der Talsperre Quitzdorf und der Ortslage Reichenbach/O.L. leben mit einem hohen Hochwasserrisiko. Aus diesem Grund befasst sich die Landestalsperrenverwaltung des Freistaat Sachsen, Betrieb Spree/Neiße, bereits seit 2004 mit Untersuchungen und Planungen zur Verbesserung des Hochwasserschutzes entlang des Schwarzen Schöpses.
Im Rahmen der Überprüfung der Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten (HWGK und HWRK) im aktuellen zweiten Zyklus der Umsetzung der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie der Europäischen Union (HWRM-RL, EU-Richtlinie 2007/60/EG) hat sich für den Schwarzen Schöps Überarbeitungsbedarf ergeben. Dieser bezieht sich im Wesentlichen auf geänderte Bemessungshochwasserabflüsse.

Zielstellung

Mit Hilfe eines neuen 2D-HN-Modells und der Überarbeitung der Gefahren- und Risikokarten sollen alternative Hochwasserschutzmöglichkeiten ermittelt werden. Dabei soll auch die Möglichkeit des dezentralen Hochwasserrückhaltes bzw. das Wirken vorhandener Retentionsräume geprüft werden.

Planungsleistung

Basierend auf Vermessungsdaten von 2013 sowie topografischen und Geländedaten wurde ein 2D-HN-Modell für den Schwarzen Schöps im Abschnitt zwischen der Stauwurzel der Talsperre Quitzdorf und Reichbach/O.L. von Fluss-km 34+430 bis F-km 59+940 erstellt.
Das Berechnungsnetz für die Gewässersohle und das Gelände wurde getrennt erstellt. Als Begrenzung dienten hierbei die abgeleiteten Uferlinien. Sohlbereiche wurden grundsätzlich mit an der mutmaßlichen Strömungsrichtung orientierten Viereckelementen modelliert. Als mittlere Abmessungen dieser Elemente wurden eine Länge von 3 m und eine Breite von 1 m gewählt. Auf diese Weise wird eine verhältnismäßig detailgetreue Modellierung der Gewässersohle ermöglicht.
Bei Hochwasser können sich durch Ausuferungen wesentlich größere Abflussprofile ergeben. Mauern sind als überströmbare Strukturen mit sehr steilen Böschungen modelliert worden. Die Umrisse der Gebäude wurden hingegen grundsätzlich aus dem Modellnetz ausgeschnitten und damit als nicht durch- bzw. überströmbare Bereiche definiert.
Angesichts der teilweise relativ großen Überflutungsflächen besitzen auch noch weitere, nicht in der Vermessung erfasste Strukturen im Gelände eine nicht zu unterschätzende Bedeutung bei der Hochwassersimulation. Aus diesem Grund erfolgte die Ableitung von zusätzlichen Bruchkanten aus dem DGM2. Entlang dieser Bruchkanten wurde ein relativ dichtes Berechnungsnetz mit Knotenabständen zwischen 3 und 4 m erzeugt. Auf diese Weise konnten hydraulisch wirksame Strukturen, wie nicht vermessene Dämme, Gräben und andere Stillgewässer modelltechnisch in hoher Qualität erfasst werden. Mit zunehmender Entfernung zu diesen Bruchkanten sind Knotenabstände von etwa 10 m als ausreichend angesehen und umgesetzt worden.
Die Berechnung der Wasserspiegellagen erfolgte für Hochwasserereignisse mit statistischen Jährlichkeiten von 20, 50, 100 und 200 Jahren.
Zur Bestimmung der Überschwemmungsgebiete wurden die ermittelten Wasserspiegellagen aller betrachteten Jährlichkeiten mit dem hydraulischen DGM verschnitten. Dazu wurden die Ergebnisse des letzten Zeitschritts der Wasserspiegellagenberechnung mit der Software ArcGIS 10.3 in ein TIN und anschließend in ein Raster konvertiert. Dieses wurde mit dem Raster des hydraulischen DGMs verschnitten und das Ergebnis auf die überfluteten Bereiche zugeschnitten. Die Flächen wurden anschließend durch Vergleich mit dem Modell plausibilisiert und hydraulisch nicht zusammenhängende Bereiche entfernt.
Für die weitere Bearbeitung wurden die bisher im HWSK 2004 vorgeschlagenen Maßnahmen mit den neuen Überschwemmungsgebieten abgeglichen und plausibilisiert.
Zusätzlich sollten potentielle Rückhalteräume im Einzugsgebiet des Schwarzen Schöpses lokalisiert werden. Dazu wurde mittels GIS das Fließwegnetz ermittelt und unter Berücksichtigung der vorhandenen Landnutzung geeignete Stellen für Stauanlagen gefunden. Das Tal des Schwarzen Schöps ist für den Rückhalt eher weniger gut geeignet, da die Längsneigung flach und die Talbreite groß ist. An den Nebengewässern des Schwarzen Schöpses finden sich jedoch geeignete Flächen für Rückhalteräume.
Unter Berücksichtigung von Schutzgebieten, potentiellen Konflikten mit vom Einstau betroffener Infrastruktur, der Nähe zu einer zu schützenden Bebauung und anderen Faktoren wurden der wasserwirtschaftliche Nutzen sowie die Genehmigungsfähigkeit eingeschätzt.