Forschungsprojekt StucK

Sicherstellung der Entwässerung küstennaher, urbaner Räume unter Berücksichtigung des Klimawandels

LSBG - Forschungsprojekt - Sicherstellung der Entwässerung - Hamburg - FHH

In küstennahen urbanen, also städtischen, Binnengewässern ist der Abfluss von Wasser teilweise durch Rückstau beeinträchtigt – mit negativen Auswirkungen auf die Binnenentwässerung. In Hamburg gilt das zum Beispiel für die Nebenflüsse der Elbe. Ein Rückstau kann mehrere Ursachen haben. vergrößern Binnenwasserstand der Dove-Elbe und Tidewasserstand der Elbe im Januar 2012 Binnenwasserstand der Dove-Elbe und Tidewasserstand der Elbe im Januar 2012 (Bild: LSBG) Er entsteht z.B. direkt durch den Einfluss der Tide, wenn zu Hochwasserzeiten nicht entwässert werden kann, weil der Wasserstand der Elbe höher ist als der Wasserstand der Binnengewässer. Der Rückstau kann auch indirekt erfolgen, wenn Binnenwasserstände in tiefliegenden Gebieten durch Wehre, Rückhaltebecken, Durchlässe usw. gesteuert werden. Dies kann zu einem Rückstau im Oberlauf der Gewässer führen. Wenn nun starker Regen, der die Wasserstände der Binnengewässer schnell ansteigen lässt, und zeitgleich erhöhte Tidewasserstände in der Elbe auftreten, entsteht für die betroffenen Städte ein ernstes Problem. Der Klimawandel birgt die Gefahr von häufigeren oder stärkeren Regenereignissen, Meeresspiegelanstieg und höhere oder länger andauernde erhöhte Tidewasserstände. Dies stellt eine Herausforderung für die Binnenentwässerung dar, zumal Forschungsprojekte in diesem Bereich bisher selten sind.

Ziele

Ziel von StucK ist es, mehrere Fachbereiche zusammenzubringen und gemeinsam nachhaltige und allgemeingültige Lösungsansätze für die Gewässerbewirtschaftung küstennaher urbaner Fließgewässer zu entwickeln. Im Rahmen des Projekts soll eine Informationskette von der kleinräumigen Niederschlagsvorhersage bis zur optimierten Binnenentwässerung vollständig methodisch erarbeitet und die Bewirtschaftungspraxis der Gewässer nachhaltig unterstützt werden. Weitere Ziele sind:

  • Vertiefung des Wissensstandes zu hydrologischen und hydrodynamischen Prozessen. Betrachtet werden zum Beispiel die Zusammenhänge zwischen Abflussbildung und Niederschlag bezüglich maximalem Wasserstand, Abflussmenge und -dauer sowie der dabei überschwemmten Fläche. Die Betrachtung eines Rückstaus durch erhöhte Tidewasserstände macht die Besonderheit der Arbeit aus.
  • Bestmögliche Anpassung von Wasserbauwerken, wie zum Beispiel Schöpfwerke und Deichsiele, hinsichtlich ihrer baulichen Größe und Leistungsfähigkeit an die lokalen Abfluss- und Tideverhältnisse.
  • Optimierte Steuerung von Wehren, Deichsielen, Schöpfwerken und ihren Pumpen zur Verbesserung des Hochwasserschutzes, des ökologischen Zustandes und der ökonomischen Folgen hinsichtlich Unterhaltung, Flächennutzung und Schadenspotenzial.
  • Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für die Bewirtschaftung küstennaher, urbaner Binnengewässer.

Umsetzung in die Praxis

Die fünf Projektpartner von StucK stehen im engen Austausch mit Vertretern aus der wasserwirtschaftlichen Praxis, die mit vergleichbaren Aufgaben betraut sind. vergrößern Hochwasser an der Kollau Hochwasser an der Kollau (Bild: LSBG) Hier sind insbesondere die beratenden Partner von StucK zu nennen, für die die Umsetzung der Ergebnisse im Vordergrund steht. Genauere Niederschlagsprognosen verbessern die Vorhersagen des Warndienstes Binnenhochwassser Hamburg. Die entwickelten Bewirtschaftungsstrategien fließen in Betriebsvorschriften zur Steuerung von wasserwirtschaftlichen Anlagen der Stadt Hamburg ein.

Betrachtete Modellregionen

vergrößern Übersicht der Modellregionen Übersicht der Modellregionen (Bild: LSBG) Betrachtet werden zwei Modellregionen im Bereich der Metropolregion Hamburg. Eine davon ist das Einzugsgebiet der Dove-Elbe, hier wird die Binnenentwässerung direkt von den Außenwasserständen der Tideelbe beeinflusst. Die zweite Modellregion ist das Einzugsgebiet der Kollau. Hier besitzt die Tideelbe einen geringen Einfluss, dafür ist die Entwässerung über eine Vielzahl an Rückhaltebecken steuerbar.

Projektpartner

An StucK sind fünf Verbundprojektpartner aus Wissenschaft und Praxis beteiligt:

  • Freie und Hansestadt Hamburg - Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer (Verbundprojektkoordination)
  • Hamburgisches WeltWirtschaftsInstitut gGmbH, Hamburg
  • hydro & meteo GmbH & Co. KG, Lübeck
  • Technische Universität Hamburg-Harburg, Institut für Wasserbau
  • Universität Hamburg
    • Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit, Institut für Bodenkunde
    • Biozentrum Klein Flottbek, Abteilung Angewandte Pflanzenökologie

Darüber hinaus engagieren sich im Projekt StucK als beratende Partner:

  • Deutscher Wetterdienst
  • Hamburg Wasser
  • Hansewasser Bremen
  • Freie Hansestadt Bremen, Senator für Umwelt Bau und Verkehr, Hochwasserschutz – Risikomanagement
  • Bremischer Deichverband am rechten Weserufer K.ö.R.
  • Niedersächsische Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz
  • Deich- und Hauptsielverband Dithmarschen
  • Stadt Elmshorn
  • Hochschule Bochum
  • BUND Hamburg e.V.
  • NABU Hamburg e.V.
  • Bezirksamt Eimsbüttel

Detaillierte Arbeitsschritte

Das Projekt gliedert sich in acht Arbeitspakete: Das erste Paket konzentriert sich auf die Verbesserung der Kurzzeitvorhersage von Niederschlägen. Dies erfolgt durch eine Kombination von Niederschlagsmessung und -modellierung in sehr kurzen zeitlichen Abständen und in sehr hoher räumlicher Auflösung.

Im zweiten Paket fließen die Vorhersagen in die Berechnung von Abflussmengen, Wasserständen und Überschwemmungsflächen ein. Parallel wird im dritten Arbeitspaket das bisherige Hochwassermanagement der Stadt durch Auswertung von hydrologischen und meteorologischen Daten über lange Zeiträume analysiert.

Darauf aufbauend wird eine Bewirtschaftungsstrategie entwickelt, die durch weitere Berechnungen im zweiten Arbeitspaket auf ihre Wirksamkeit untersucht wird. Dieser Vorgang wird bis zum Erreichen einer optimierten Binnenentwässerung wiederholt.

Im vierten Arbeitspaket untersuchen die Verbundprojektpartner die Auswirkungen des aktuellen Hochwassermanagements und der entwickelten Bewirtschaftungsstrategien auf die Natur. Die Ergebnisse fließen in die Optimierung der Steuerung wasserwirtschaftlicher Anlagen ein.

Im fünften Arbeitspaket werden die erarbeiteten Ergebnisse genutzt und in den beiden Modellregionen umgesetzt.

Im Arbeitspaket sechs steht die ökonomische Analyse im Mittelpunkt. Die finanziellen Auswirkungen der entwickelten Bewirtschaftungsstrategien auf angrenzende Ökosysteme und das mögliche Schadenspotenzial in urbanen Bereichen werden hier untersucht.

Die übrigen Arbeitspakete sieben und acht widmen sich den Themen Öffentlichkeitsarbeit, Vernetzung sowie Projektsteuerung.

Weitere Informationen zum Projekt finden Sie unter: www.stuck-hh.de