^{Baumaßnahmen in der Altstadt, Köln 2006}

Baulicher/technischer Hochwasserschutz sollte als "Second-Best-Solution" verstanden werden, ist in den meisten Fällen allerdings nicht vermeidbar.

Hochwassergefährdete Gebiete sind oft attraktives Bauland und beherbergen mittlerweile viele Menschen und einen unschätzbaren Sachwert.

Ein Rückbau solcher Areale ist undenkbar und somit keine wirtschaftliche Lösung. In solchen Fällen muss konstruktiver baulicher Hochwasserschutz geschaffen werden, um diese Werte zu schützen.

Vorsorge

Welche Strategien zur Hochwasservorsorge gibt es?

Die wirtschaftliche Entwicklung und der zunehmende Siedlungsdruck haben dazu geführt, dass die Flussauen häufig als Siedlungsfläche genutzt werden.

Die Schutzwirkung technischer Hochwasserschutzanlagen wie Mauern, Deichen oder Hochwasserrückhalteanlagen wirkt nur bis zum jeweiligen Bemessungshochwasser. Darüber hinausgehende Hochwasser überfluten die geschützten Gebiete und Schäden entstehen. Ein absoluter Hochwasserschutz kann daher niemals garantiert werden.

Einem präventiven Hochwasserschutz kommt, aufgrund der potentiellen Gefahr eines Extremhochwassers, welches die Schutzeinrichtungen übersteigt, eine große Relevanz zu. Dieser gliedert sich in folgende Komponenten:

Verhaltensvorsorge

Menschen, die in unmittelbarer Flussnähe wohnen und arbeiten, sollten sich der Gefährdung durch Hochwasser bewusst sein. Sobald die schrecklichen Bilder eines Hochwasserereignisses aus den Köpfen der Menschen verschwunden sind, reduziert sich das Gefahrenbewusstsein rapide. Eine stetige Aufrechterhaltung dieses Bewusstseins trägt auch zu angepasstem Verhalten der Bürgerinnen und Bürger bei, um in einer Notsituation richtig handeln zu können.

Informationen, Ausbildung und Vorbereitung sind notwendig, damit jeder betroffene seine Handlungsmöglichkeiten kennt und zur Schadensminderung effektiv beitragen kann.

Flächenvorsorge

Wirksamer präventiver Hochwasserschutz ist durch eine effektive Flächenvorsorge gekennzeichnet, die sowohl Art, als auch Ausmaß der baulichen Nutzung in Überschwemmungsgebieten festlegt. Zur Reduzierung der Hochwassergefahr in dicht besiedelten Arealen, muss dem Fluss zuvor möglichst viel Ausbreitungsfläche bereitgestellt werden, um das Maximum der Hochwasserwelle abflachen zu können. Eine bewusste Freihaltung entsprechender Flächen ist somit wichtiges Element zur Schadensminderung.

Risikovorsorge

Ziel der Risikovorsorge ist es, Schadensausmaß und Schadenslast bei sehr seltenen Ereignissen zu begrenzen. Hierzu dienen die Gefahrenabwehr, der Katastrophenschutz und – wenn staatliche Unterstützungen fehlen – die Versicherungen.

Für den Fall, dass trotz geeigneter Vorsorge- und Abwehrmaßnahmen ein Hochwasserschaden eintritt, helfen private Rücklagen oder der Abschluss einer Versicherung, die wirtschaftlichen Folgen zu mindern.

Mit der sogenannten "Erweiterten Elementarschadenversicherung" ist es möglich, sich gegen Überschwemmung und weitere Gefahren zu versichern. Solche Versicherungen sind freiwillig und können vom Bürger im Bedarfsfall in Anspruch genommen werden. Ähnliches gilt für den Versicherer, dem es frei steht, einem Kunden aufgrund seiner exponierten Gefährdungssituation den Versicherungsschutz zu verwehren.

Wie kann Wasser in das Gebäude eindringen?

Wie schütze ich das Gebäude vor Kanalisationswasser?

Im Hochwasserfall steigt der Wasserspiegel im Kanalnetz an, weil die Kanäle bei Überlastung durch große Regen- und Grundwassermengen (bei undichten Kanälen) oder durch den hohen Wasserstand des Vorfluters zurück gestaut werden.

Dieser Anstieg des Wasserspiegels im Kanalnetz setzt sich durch die Abflussleitungen und Hausanschlüsse bis ggf. ins Gebäudeinnere fort.

Liegen keine Sicherungseinrichtungen, wie z.B. Rückstauklappen oder Abwasserhebeanlagen vor, steigt der Wasserspiegel im Leitungsnetz des betreffenden Gebäudes bis zur Höhe des Wasserspiegels im Kanalnetz an.

Dies kann zu Wasseraustritten aus den Sanitäranlagen o.ä. im Gebäude führen.

Wie schütze ich das Gebäude vor eindringendem Grundwasser?

Schwarze Wanne / Innendichtung

Bei wasserdurchlässigen Bodenarten wie Sand oder Kies ist im Hochwasserfall mit einem Ansteigen des Grundwasserspiegels zu rechnen. In Flussnähe kann vereinfacht angenommen werden, dass der Grundwasserspiegel=Hochwasserstand ist. Die nachfolgenden Animationen zeigen Möglichkeiten zum Abdichten eines Gebäudes.

Retentionspotential

Wasserrückhaltung im Einzugsgebiet

Um präventiven Hochwasserschutz betreiben zu können, muss man die lokale Betrachtungsebene verlassen und die gesamte Problematik auf regionaler, nationaler und ggfs. internationaler Skala wahrnehmen. Die Frage nach der Hochwassergefährdung eines bestimmten Raumes wird unmittelbar mitbestimmt durch die Art und Weise, wie flussaufwärts mit dem Gewässer umgegangen wird. Da an einem Fluss die Grundregel gilt "Jeder Unterlieger ist auch ein Oberlieger" ist ein verantwortungsvoller Umgang an jedem Flusskilometer notwendig und eine Zusammenarbeit bei der Konzeption von Schutzmaßnahmen unerlässlich.

Zur Verringerung eines Hochwassers ist die Rückhaltung von Niederschlagswasser im Einzugsgebiet überaus wichtig. Folgende Einflussfaktoren wirken sich in unterschiedlichem Maße auf den Wasserstand aus und können darüber hinaus durch gezielte Förderung einen wesentlichen Beitrag zum Umweltschutz leisten.

Vegetation

Vegetationsbedeckung ist in dreierlei Hinsicht zur Reduzierung des raschen Oberflächenabflusses positiv zu bewerten.

• Interzeption
  Organisches Material auf der Erdoberfläche erzeugt einen Puffereffekt, der in einer Verzögerung des Abflusses resultiert. Pflanzen können in Abhängigkeit ihrer Oberfläche bis zu 50% des Niederschlagswassers für einen bestimmten Zeitraum abfangen und erst verzögert an den Boden abgeben. Ein geringer Teil dieses abgefangenen Wassers wird unmittelbar an die Atmosphäre durch Evaporation zurückgegeben, der Hauptanteil jedoch nach kurzer Verweildauer an den Boden bzw. die Oberfläche weitergegeben. Eine Versiegelung des Bodens durch Verschlemmung aufgrund zu starken Niederschlages wird so verhindert und die Bodenspeicherkapazität erhöht.
• Durchwurzelung
  Neben der stabilisierenden Wirkung von Wurzeln beeinflussen sie maßgeblich die Infiltrationskapazität eines Bodens. Dichter Vegetationsbestand, beispielsweise in Waldgebieten, weist eine signifikant höhere Infiltrationsrate auf als Freiflächen oder gar bewuchsfreie Ackerflächen. Oberflächenabfluss und damit ein rapides Zuführen großer Wassermengen zum Vorfluter wird so reduziert.
• Rauhigkeit
  Aus rein mechanischer Perspektive führt eine erhöhte Oberflächenrauhigkeit zu einer Verringerung der Abflussgeschwindigkeit. Vegetationsbestand erzeugt solch eine Rauhigkeit und kann zur Rückhaltung von Oberflächenwasser ebenfalls effektiv beitragen.

Boden

Böden sind eine häufig unterschätzte Ressource, die dem Menschen neben der landwirtschaftlichen Produktion weitere außerordentliche Dienste erweist (Trinkwassergewinnung & -reinigung, Lebensraum, etc.). Hinsichtlich der Relevanz für die Wasserrückhaltung haben Böden ein enormes Potential. In Kombination mit der Vegetation bilden sie einen der größten Speicher im hydrologischen System. Die Infiltrationskapazität hängt jedoch von einigen Variablen ab, die sich räumlich und zeitlich unterscheiden können. Neben der Porengröße ist besonders der Zustand des Bodens von Bedeutung:

• Frost
  Im Winterhalbjahr kann der Oberboden kontinuierlich oder temporär gefroren sein und in diesem Zustand kein Wasser aufnehmen. Der auftreffende Niederschlag wird vollständig in Oberflächenabfluss umgesetzt und führt zu einem rasanten Pegelanstieg im Vorfluter.
• Sättigung
  Sobald der Boden, beispielsweise durch ein vorhergehendes Niederschlagsereignis gesättigt ist, kann er keine zusätzlichen Wassermengen mehr aufnehmen.
• Verschlemmung
  Trifft der Niederschlag ungebremst auf bewuchsfreien Boden kommt es innerhalb weniger Augenblicke zu einem Verschluss der Poren im Oberboden, wodurch trotz ausreichender Kapazitäten im Untergrund kein Wasser mehr eindringen kann.

Sobald das Wasser in den Boden infiltrieren konnte, perkuliert es der Schwerkraft folgend nach unten, wird u.U. als Zwischenabfluss in Richtung Vorfluter transportiert oder erreicht irgendwann den Grundwasserspiegel und steht dann als Basisabfluss mit dem Gewässer in Kontakt. Eine tiefgreifende Versickerung von Niederschlagswasser kann den Abfluss z.T. um Tage verzögern und ist hinsichtlich eines präventiven Hochwasserschutzes wünschenswert.

Versiegelung

Besonders in städtischen Gebieten ist der Anteil versiegelter Flächen enorm hoch. Die Beeinträchtigung der natürlichen Infiltrationskapazität einer Oberfläche durch Versiegelung (Verkehrswege, Bebauung, etc.) führt unmittelbar zur Erhöhung des oberflächlichen Abflusses. Die Rückhaltekapazitäten des Bodens, die eine starke zeitliche Verzögerung des Abflusses erzeugen können, werden vollständig entkoppelt. Das Fließgewässer muss innerhalb kürzester Zeit enorme Mengen Wasser aufnehmen und abführen, woraus ein steigender Wasserstand mit nicht auszuschließenden Überflutungen resultieren kann.

Ein Rückbau versiegelter Flächen, beispielsweise durch die Wahl entsprechend durchlässiger Pflastersteine, einem größeren Grünflächenanteil und der Renaturierung kleinerer Bäche und Flussläufe, kann den Oberflächenabfluss reduzieren und die eigentlichen Retentionsmechanismen der Natur wieder in Gang setzen.

Topographie/Relief

Das Relief und die geologische Struktur des oberflächennahen Untergrundes entscheiden über die Ausdehnung des Einzugsgebietes. Je stärker die Reliefenergie eines Geländes, desto geringmächtiger die Bodenauflage und mit ihr die Speicherkapazität dieses hydrologischen Parameters. Der oberflächliche Abfluss nimmt somit zu, womit die Niederschlagsmengen weniger Zeit benötigen um den Vorfluter zu erreichen.

Lokal betrachtet können sich somit aus kleinen (Mittelgebirgs-)Bächen überproportional große Ströme entwickeln, die ein Vielfaches ihrer üblichen Wassermenge zu Tal bringen. Gleichzeitig kommt es neben dieser linienhaften Beeinträchtigung auch zu flächenhaftem Bodenabtrag, der die ohnehin schon geringe Bodenbedeckung entsprechender Gebiete weiter reduziert.

Bewegt man sich von der lokalen auf eine der höheren Ebenen, so führen Niederschlagsereignisse, deren Abflüsse in kürzester Zeit den Fluss erreichen,  zu Sturzfluten und Hochwasserwellen, die sich u.U. mit anderen Zuflüssen überlagern und aufaddieren können. Besonders Unterlieger größerer Einzugsgebiete sehen sich einer solchen Gefährdung ausgesetzt.

Retention

Rückhaltung von Wasser zur Hochwasserminderung

Der Rückhaltung von Wassermassen kommt auch beim technischen Hochwasserschutz, ähnlich dem natürlichen Retentionspotential, eine zentrale Stellung zu.

Im Folgenden erfahren Sie mehr über die unterschiedlichen Möglichkeiten der Wasserrückhaltung und ihrem Potential zur Hochwasserreduzierung.

Talsperren

Zum Aufstauen großer Wassermengen in morphologisch stärker ausgeprägtem Gelände (bspw. Mittelgebirge) eigenen sich Talsperren, die als Stauanlage das gesamte Querprofil eines durchströmten Tals verschließen. Sie befinden sich häufig im Oberlauf von Flüssen, da hier das Relief mit tief eingeschnittenen Tälern ideale Bedingungen bietet. Der Bau einer Talsperre ist im Flachland jedoch nicht ausgeschlossen, muss allerdings beim Verhältnis von Höhe & Breite der Anlage an die lokalen Bedingungen angepasst werden.

Das aufgestaute Wasser bildet mit der Zeit einen Stausee, der weite Teile des Hinterlandes langsam überflutet und auf diese Weise ehemals terrestrische Ökosysteme zu Aquatischen umformt, was einen massiven Eingriff in natürliche Prozesse darstellt (eine genauere Betrachtung ökologischer Folgen von Hochwasserschutzmaßnahmen wird folgen). Das Wasser kann bei Bedarf kontrolliert abgegeben werden, womit der Wasserstand des Abflusses auf gleichbleibendem Niveau gehalten wird. Häufig liegt die primäre Nutzung solch einer Anlagen in der Trinkwasser- und Elektrizitätsgewinnung, kann aber auch effektiv zum Hochwasserschutz genutzt werden. Solange die Kapazitäten des Stausees ausreichen, können Niederschläge abgefangen werden, die ansonsten unmittelbar einen Pegelanstieg im Fluss erzeugt hätten. Eine vorausschauende Steuerung der Anlage basiert auf entsprechender Vorhersage und kann dem Hochwasserschutz wichtige Dienste erweisen.

Einer der größten Stauseen Deutschlands ist der Biggesee im Sauerland, Nordrhein-Westfalen. Die Talsperre hat eine Gesamthöhe von 52m und eine Breite von 640m. Das Volumen des Stausees ist mit 172 Mio m³ außerordentlich und damit der 5. größte Stausee Deutschlands. Die Bigge ist ihrerseits ein Zufluss der Ruhr, die schließlich eines der am dichtesten besiedelten Gebiete Europas durchquert und aufgrund der Steuerung eine deutlich geringere Gefährdung darstellt.

Rückhaltebecken

Hochwasserrückhaltebecken haben in ihrer Funktion als Stauanlage eine besondere Funktion. Solange der Fluss mit normalem Wasserstand sein Bett durchfließt, quert er das Bauwerk ohne Probleme. Erhöht sich jedoch während eines Hochwasserereignisses der Abfluss über einen bestimmten Grenzwert, staut das Rückhaltebecken die überschüssigen Wassermassen auf und lässt nur einen bestimmten Grundabfluss durch. Der Unterlauf wird somit vor Hochwasserspitzen geschützt und erhält lediglich eine kalkulierbare maximale Abflussmenge.

Bauwerke dieser Art sind, ähnlich der Talsperren, aufgrund der topographischen Bedingungen häufig im Oberlauf angesiedelt und dienen ausschließlich dem Hochwasserschutz. Ähnliche Anlagen wie Regenrückhaltebecken finden sich vorrangig im städtischen Kanalbau.

Spezielle Varianten von Rückhaltebecken werden im alpinen Raum zum Schutz vor Muren und Schlammlawinen eingesetzt. Bauwerke müssen hier plötzlich auftretenden Fluten mit einem hohen Feststoffanteil (Bäume, Steine, Bodenmaterial, etc.) standhalten, was besondere konstruktive Anforderungen stellt.