Erschließungen und Bauvorhaben vor Starkregen sichern

Überflutungsnachweise mit HYDRO_AS-2D

Ausschnitt aus dem vorhabenbezogenen Bebauungsplan (Quelle: Bundesstadt Bonn, Bonava)

Überflutungsnachweise werden zunehmend direkt in die Planung von Bauvorhaben integriert. Damit stellen Bauträger und Investoren sicher, dass ihre Bauobjekte bei einem Starkregen geschützt sind und nicht überflutet und beschädigt werden. Hydrotec erstellt Überflutungsnachweise mithilfe des 2D-Hydronumerik-Programms HYDRO_AS-2D.

Die 2D-Modelle beruhen auf den Planungsdaten für Gebäude, Gelände und Entwässerungssysteme und berechnen die bei einem Starkniederschlag entstehenden Fließwege, Abflüsse, Fließgeschwindigkeiten und Wassertiefen.

Von Überflutungen gefährdete Bereiche lassen sich mit der 2D-Modellierung direkt erkennen. Die Planung kann bei Bedarf um entsprechende Maßnahmen ergänzt werden, um eine Gefährdung von Gebäuden und Infrastruktur im Vorhinein auszuschließen.

Barrierefreies und überflutungssicheres Wohnen

Die Bonava Deutschland GmbH plant in Abstimmung mit der Stadt Bonn und dem Landschaftsverband Rheinland ein neues Wohnquartier, in dem Menschen mit und ohne Behinderung gemeinsam leben können. Viele der Gebäude müssen deshalb barrierefrei zugänglich sein. Gleichzeitig ist ein Schutz vor Überflutungen durch Starkregen zu gewährleisten. Mit Geländemodulierungen sollen diese beiden Anforderungen eingehalten und in Einklang gebracht werden.

Hydrotec ergänzte die Planungen mithilfe von hydraulischen Berechnungen mit HYDRO_AS-2D um den Nachweis der Überflutungssicherheit. Ziel der Modellierung war es,

• die Gefährdung zu ermitteln, die durch Abflüsse innerhalb des Bebauungsplangebiets oder von außerhalb zufließendem Wasser entsteht,
• evtl. negative Auswirkungen auf die außerhalb gelegenen Bereiche festzustellen,
• ggf. Maßnahmen zum Schutz vor Überflutungen zu entwickeln und
• die Erschließungs- und Freiraumplanung so anzupassen, dass keine Gefährdungen auftreten.

Modellierung identifiziert gefährdete Bereiche

Mit HYDRO_AS-2D berechnete maximale Überflutungstiefen bei Tn = 20 a mit Berücksichtigung der Kanalisation (Skala 1 cm (blau) bis 20 cm (gelb))

Für das Baugebiet und die davon beeinflussten Netzbereiche erfolgt eine Überflutungsbetrachtung mit einem Modellregen Euler ll (Dauer 60 min) für die zwei folgenden Wiederkehrzeiten:

•  Tn = 20 a (nach DIN EN 752 empfohlener Überflutungsschutz für Wohngebiete)
• Tn = 100 a (erweiterte Risikobetrachtung)

Die Entwässerungswirkung des Kanalnetzes wurde dabei indirekt berücksichtigt, indem die Höhe des Niederschlages, den das Kanalnetz ableiten kann, ohne überlastet zu sein, vom Bemessungsniederschlag abgezogen wird.

Für die Wiederkehrzeit Tn = 100 a erfolgt zusätzlich eine 2D-Modellierung des Oberflächenabflusses ohne Berücksichtigung der Kanalisation, um die Fließwege und Wassertiefen des Oberflächenabflusses zu identifizieren und die potenziell überflutungsgefährdeten Bereiche bei extremen Regenereignissen zu lokalisieren.

2D-Ergebnisse verbessern die Planung

In der ersten Stufe der Überflutungsbetrachtung zeigte sich, dass die Hauptfließwege im Planungsbereich auf den Straßen entstehen. Die Fließgeschwindigkeiten erreichen dort je nach Wassertiefe bis zu 1 m/s.

Beim Szenario Tn = 100 a (mit Berücksichtigung des Kanalnetzes) werden einige Gebäude vom Wasser angeströmt, weil das Gelände stellenweise zum Gebäude hin abfällt. Dort treten lokal gefüllte Senken an den Gebäudeaußenseiten auf, die zu Mauerwerksschäden oder Kellerflutungen führen können.

Diese Gefährdung einzelner Gebäude wurde durch eine Anpassung der Erschließungs- und Außenanlagenplanung im Rahmen der Ausführungsplanung abgemindert oder beseitigt. Die Wirksamkeit dieser Maßnahmen wurde mit einer wiederholten 2D-Simulation (zweite Stufe der Überflutungsbetrachtung) mit angepasstem Modell nachgewiesen.

Die 2D-Simulationen zeigten, dass vom Erschließungsgebiet keine Gefahren für Flächen außerhalb ausgehen. Gleichzeitig kann dem Gebiet von außerhalb über eine Straße Wasser zufließen, das aber über die geplanten Straßen zu einem Bach abgeleitet wird.

Die Ergebnisse des Überflutungsnachweises wurden in „Überflutungsplänen“ mit Darstellung der maximalen Wassertiefen auf der Oberfläche dokumentiert.

Dr.-Ing. Oliver Buchholz, Dipl.-Ing. Robert Mittelstädt