Hydraulische Berechnungen der Rheinebene

Die Überflutungsbereiche für die vielfältig verzweigten Gewässer in der Rheinebene in Rheinland Pfalz können mit einem hydraulischen 1-D-Strömungsmodell nicht verlässlich berechnet werden. Da sie eine Grundlage für die Hochwassergefahrenkarten darstellen, die im Rahmen des Interreg-Projekt „TIMIS flood“ und des Ergänzungsprojekts „TIMIS flood RLP“ für 91 Gewässer in Rheinland-Pfalz und Luxemburg gefordert sind, wurde Hydrotec von der SGD Süd, Regionalstelle Neustadt an der Weinstraße, beauftragt, für die Gewässer Erlenbach, Klingbach, Queich sowie das Speyerbachsystem hydraulische 2-DBerechnungen für die Bemessungsabflüsse durchzuführen.

Östlich von Neustadt an der Weinstraße bilden Speyerbach und Rehbach ein komplexes Gewässersystem, das sich nur mit einem 2-dimensional rechnenden hydraulischen Modell korrekt abbilden lässt.

Ein Blick auf die Karte zeigt: Sobald die Bäche den Pfälzerwald verlassen haben, teilen sie sich oftmals in größere und kleinere Gräben auf und sind vor allem in Ortslagen auf längeren Strecken verrohrt. Äußerst komplex ist das Speyerbachsystem, wo Verzweigungen, Gewässerkreuzungen, Über- und Rückleitungen zwischen den Hauptgewässern vorliegen. Keine einfache Aufgabe für einen 2-D-Modellierer!

Eine weitere Herausforderung bestand darin, dass die Modelle anhand von aufgezeichneten Pegel- Ganglinien am Modellein- und -ausgang geprüft werden sollten. Können die dynamischen Prozesse auf den bis zu 30 km langen Fließstrecken plausibel abgebildet werden?

Kleine Gräben spielen wichtige Rolle

Insgesamt wurden für rund 161 Gewässerkilometer zweidimensionale hydraulische Berechnungen mit dem Programm HYDRO_AS-2D durchgeführt. Die Netzerstellung basierte auf aktuellen Laserscan-Daten, ergänzt um Querprofile aus terrestrischer Vermessung. Zusätzlich war eine große Anzahl von Gräben bei der Modellierung abzubilden, da sie insbesondere bei Ausuferungen die Überflutungsflächen begrenzen können. Um hier den Vermessungsaufwand zu reduzieren, wurden die Gräben in das Berechnungsnetz mit plausiblen Profilgeometrien eingearbeitet. Das erhöht die Elementanzahl und damit die Rechenzeiten, führt aber zu genaueren Ergebnissen.

Ausschnitt aus dem Rechennetz aus HYDRO_AS-2D mit den berechneten Überschwemmungsgebieten für das HQ 100. Der abzweigende Graben (Bildmitte) wurde in das Netz eingearbeitet.

2-D-Simulation liefert fundierte Überflutungsbereiche trotz komplizierter hydraulischer Verhältnisse

Die Gewässer Klingbach, Queich und das Speyerbachsystem haben sowohl beim Eintritt in die Rheinebene als auch vor der Mündung in den Rhein jeweils gut betriebene Pegel. Es lag also nahe, die Modelle anhand abgelaufener Hochwasserereignisse zu plausibilisieren. Der hydrologische Längsschnitt wurde aus einem hydrologischen Rahmenplan sowie aus einem Regionalisierungsverfahren generiert, ist aber nicht geeignet, zulaufende Wellen und Zuflusszeitpunkte aus den Nebengewässern zu rekonstruieren.

Dennoch ist es gelungen, mit wenigen synthetischen Wellen und Iterationsschritten zu sinnvollen Mengenbilanzen zu kommen und die Abflussretention auf den Fließstrecken plausibel abzubilden.

Damit liegen auch für die Rheinebene mit ihren schwierigen hydraulischen Verhältnissen fundierte Überflutungsbereiche für die Hochwassergefahrenkarten vor.

Dipl.-Ing. Robert Mittelstädt, Dipl.-Ing. Dirk Sobolewski, Dr.-Ing. Alpaslan Yörük