Technische Universitiit Dresden - Fakult3t BauingenieurwesenInstitut fur Wasserbau und Technische Hydromechanik

Wasserbaukollequium 2003

„Gew sser in der Stadt"

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Das Augusthochwasser an der Mulde 2002 - besserer

Objektschutz durch neue Deichkonzepte

Dipl.-Ing. Axel Bobbe

Dr.-Ing. Rosmarie Scholz

DipI.-ing. Torsten Noack

1 Verlauf und Auswirkungen des Augusthochwassers 2002

Im August 2002 kam es im Einzugsgebiet der Mulde zu auBergew6hnlich star-

ken Niederschiagen. In der Folge stiegen die Wasserstande und Durchflusse im

gesamten Flussgebiet der Mulde sebr schnell an. Die Hochwasserwellen der

Zwickauer Mulde und der Freiberger Mulde uberlagerten sich scheitelgleichund verursachten in der Vereinigten Mulde einen lang gestreckten Hochwasser-

scheitel. Dieser erreichte den Pegel Golzern am fruhen Abend des 13.08. und

den Pegel Bad Dill,en am 14.08. um 10:00 Uhr. Die Scheitelwasserstiinde an der

Mulde lagen weit uber den 118chsten bisher beobachteten Werten. In einem vor-

laufigen Kurzbericht des Slichsischen Landesamtes far Umwelt und Geologieuber die meteorologisch-hydrologische Situation vor und withrend der Ereignis-ses wird die Hochwasserwalirscheinlichkeit fur das Flussgebiet der VereinigtenMulde mit 500 Jahren geschatzt.

Im Regierungsbezirk Leipzig kam es an ca. 90 Stellen zum Bruch der bestehen-

den Deiche bzw. zur Zerstorung von Hochwasserschutzanlagen entlang der

Mulde und infolgedessen zu einer groBrhumigen Uberflutung der Aue und darin

liegender Siedlungsgebiete. Der entstandene Schaden im RegierungsbezirkLeipzig wird mit uber 1,0 Mrd. € beziffert.

Die Ursachen fur die extremen Oberschwemmungen und Schaden lagen im Er-

eignis selbst begriindet aber auch in der Art des bestehenden Hochwasser-

schutzsystems. Die im Muldentalkreis beginnende und sich im Landkreis De-

litzsch fortsetzende uferbegleitende Eindeichung der Mulde schrdnkt den

Hochwasserabilussbereich stark ein, wodurch es zu hohen Belastungen der

Schutzsysteme kommt. Streckenweise kam es zu Uberstr6mungen der Deiche

init nachfolgendem Bruch oder zu Bruchen bei Schwachstellen im Deichkdrper.Im Ergebnis der Schadensaufnahme und Analyse der Bruchbilder mussen je-doch weitere Ursachen unterschieden und bei der Planung des zukunftigen

197

Hochwasserschutzes beachtet werden. Die festgestellten vier hautigsten Ursa-

chen fur das Versagen werden nachfolgend diskutiert.

I. Starke Einengungen des Hochwasserabflussquerschnittes

Abschnittsweise wird der Hochwasserabilussquerschnitt durch Bauwerke stark

eingeengt. Der dadurch bewirkte Aufstau oberhalb und die erhdhten FlieBge-schwindigkeiten im Bereich der Engstellen fahrten wiihrend des Ereignisses im

August 2002 an mehreren Stellen zum Versagen der Hochwasserschutzantagen.Beispiele hierfur sind Deichbruche im Stadtgebiet von Eilenburg und im Be-

reich Wurzen - Bennewitz. In der nachfolgenden Abbildung ist die Ober-

schwemmungssituation im Bereich der Eisenbahnbrticke Wurzen dargestellt.Die starke Einengung durch das Brtickenbauwerk und die beidseitigen Deiche

verursachte einen extremen Aufstau, in dessen Folge es zu einer Uberstimungund zum anschlieBenden Bruch der linksseitigen Deiche oberhalb der Brucke

kam. Durch die im Eisenbahndamm vorhandenen Offnungen far Verkehrswegewurde die gesamte Ortslage Bennewitz auch aus sudlicher Richmng (ibetflutet,

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Abbildung 1 Oberschwemmungsgebiet der Mulde im Bereich Wurzen - Bennewitz: Ne-

ben den durch Pfeile gekennzeichneten Bruchstellen sind die flussnah verlau-

fenden Deiche und die geringe Offnungsweite der Eisenbahnbrucke ersicht-

lich.

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2. Starke Kiummungen mit uferbegleitenden Deichen

Die Mulde weist im Unterlauf einen stark milandrierenden Verlauf auf, dem die

bestehenden Deiche folgen. Im Falle extremer Hochwasserereignisse wie im

August 2002 erfolgt im Krummungsbereich eine geradlinige Abstrumung uber

die Vorliinder. Die Deiche sind in diesen Bereichen grofien Str8mungsbean-spruchungen ausgesetzt.

Beispiele: Bruche bei Erlln, HohenprieBnitz, Glaucha und Bad Dilben.

3. Oberquerung von Altarmen

Zahlreiche Briiche wurden in Querungsbereichen von Altarn·ten festgestellt. Ali

Ursache sind die infolge der bestehenden hydraulischen Verbindungen auftre-

tenden Unterstramungen zu vermuten. Insbesondere in Verbindung mit deich-

nahem Bewuchs kam es zu Erosionen am BdschungsfuB und in der Folge zu

teilweise groBrliumigen verheerenden Deichbrtichen.

Beispiele: Briiche nordlich von Eilenburg, bei Glaucha und Lab-

nitz/-Roitz-schjora

4. Bliume und lokale Flie£hindernisse

Das Hochwasser hat das von Baumen auf und am Deich ausgehende hohe Ge-

fahrenpotential sehr deutlich gezeigt. Zum einen wurden im Bereich der Bruch-

stellen hiiufig starke Durchwurze]ungen auch bel entfernt stehenden Bdumen

festgestellt. Zum anderen war offensichtlich der Umbruch von Bitumen infolgevon starken Wirbelbildungen im FuBbereich die Ursache fur mehrere Deichbrit-

che.

Beispiele: Bruche nlirdlich von Eilenburg, bei Martitz und Gruna

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Abbildung 3 Ubersichtsplan Bruchstellen im Deichabsehnitt Eilenburg-West: Die Lage der

Bruchstellen im Altamibereich ist durch Pfeile markiert.

Abbildung 4 Bruchstelle mit deichnahem Bewuchs und starker Durchwurze ung

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2 Konzeptionelle Untersuchungen zur Neuordnung des Hochwasser-

schutzes

Die an der Mulde bestehenden Hochwasserschutzanlagen wurden durch das

Augusthochwaiser fast vollstindig beschadigt und teilweise komplett zerstort.

Zur Gewlihrleistung des Hochwasserschutzes fur die Bev6lkerung erfolgte un-

mittelbar nach dem Hochwasser eine Reparatur der bestehenden Anlagen und

eine Beseitigung der Schaden an den Gewassern I. und II. Ordnung.

Langfristig kann das Ziel nicht in der unkritischen Instandsetzung und Ertuchti-

gung der bestehenden Hochwasserschutzsysteme bestehen. Vielmehr haben die

abgelaufenen Extremereignisse gezeigt, dass angesichts sich verschikfender

klimatischer Bedingungen neue Konzepte fur einen nachhaltigen Hochwasser-

schutz gefunden werden mlissen, da die Ursachen fur die eingetretenen hohen

Schaden auch in der seit Jahrhunderten stattfindenden und zunehmenden Inan-

spruchnahme der naturlichen Flusstaler durch Siedlungsgebiete, landwirtschaft-

liche und industrielle Nutzungen zu suchen sind.

Noch withrend der Phase der Schadensbeseitigung wurde in Abstimmung mit

dem Staatlichen Umweltfachamt hi Leipzig mit der Ausarbeitung eines neuen

Schutzkonzeptes begonnen, womit langfristig eine Verbesserung des Hochwas-

serschutzes der Mulde erreicht werden soll.

Um eine schadarme Hochwasserabfuhrung bei extremen Ereignissen mit groBenFullen zu erm6glichen, ist eine ungesteuerte oder gesteuerte Flutung weiter Be-

reiche der Muldeaue erforderlich. Ziel ist es, einen Schutz der hochwertig be-

bauten Gebiete zu gewahrleisten und die bei einem Bruch von Hochwasser-

schutzanlagen entstehenden hohen Gefithrdungen fur Eigentum, Leben und Ge-

sundheit von Menschen weitgehend auszuschlieBen.

Ausgehend von einer hydrologisch-hydraulischen Modellierung zur Analysedes Hochwasserabilussverhaltens im Untersuchungsgebiet und unter Beachtungder MaBnahmen in den angrenzenden Flussabschnitten soil fur die Mulde eine

Konzeption fur ein differenziertes flichennutzungsabhingiges Hochwasser-

schutzsystem erarbeitet werden mit dem Ziet

- der Gewahrleistung eines hohen Schutzgrades fur Gebiete mit hoher

Schadenserwartung, d. h, far Siedlungsgebiete, Industrie- und Gewer-

begebiete, Klaranlagen sowie

- der Gewahrleistung eines abgeminderten Schutzgrades fur Gebiete mit

mittlerer bis geringer Schadenserwartung unter Beachtung der beste-

henden Nutzungen in der Muldeaue, mtiglicher administrativer MaBnah-

men sowie raumplanerischer Entwicklungskonzepte.

201

Die Festlegung der Schutz- bzw. Sicherheitsgrade sollte im Ergebnis einer ge-

samtheitlichen Betrachtung des Gebietes unter Berucksichtigung

- gesetzlich festgelegter oder empfohlener Anlialts- und Richtwerte

- der entstehenden Gefihrdungen und Schiiden bei Uberschreitung des

BHQ

- wirtschaftlicher Entwicklungstendenzen

- der Belange von Natur und Landschaft sowie nicht zuletzt

- 8konomischer Gesichtspunkte (Kosten-Nutzen-Verhdlmis)

erfolgen.

Unter Beachtung der Spezifik des Untersuchungsgebietes kommen fiir die Um-

gestaltung des Hochwasserschutzsystems folgende MaBnahmen in Frage:

- Rackverlegung oder Ruckbau von Dei-

chen in Bereichen mit starker Einschran-

kung des Hochwasserabitussbereiches

Anlegen von gesteuerten kind ungesteuer-ten Poldern, die erst ab einem bestimmten

Durchfluss geflutet werden.

- Neubau, Instandsetzung und Ertachti-

gung von Hochwasserschutzanlagen zum

gezielten Schutz der hochwertig bebauten

Bereiche mit hohem Schadenspotential- Instandsetzung und/oder Erweiterung von

Umflutmi glichkeiten

Bei den Untersuchungen zum Hochwasserschutzsind dariiber hinaus die Einfliisse der bestehenden

Bauwerke im und am Fluss zu untersuchen

- Analyse der Abflusssimation und ggf. Um-

bau von bestehenden Wehren bei erh6hten

Gefahrdungen infolge Ruckstau

- Analyse der Abflusssituation und ggf. Er-

weiterung von Abflussquerschnitten im

Bereich der Brucken

- Beseitigung von lokalen FlieBhindemissen

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Eine schematische Darstellung des Bearbeitungsablaufes zeigt die Abbildung 5.

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Abbitdung 5 Schema des Bearbeitungsablaufes

3 Hydraulische Modellierung

Parallel zu den konzeptionellen Untersuchungen zum Hochwasserschutz erfolgteine hydraulische Modellierung fur die Mulde im Untersuchungsgebiet.

Zur Berechnung der Wasserspiegellagen und der hydraulischen Parameter wird

zunachst eine eindimensionale Modellierung des gesamten Untersuchungsge-bietes der Vereinigten, Freiberger und Zwickauer Mulde durchgefuhrt.

Die verwendeten Berechnungsmodelle gestatten die Berechnung der Wasser-

spiegellagen in offenen Gerinnen mit beliebiger Querschnittsform fiir stationar

ungleichf rmigen Abfluss im str6menden und schieBenden FlieBzustand sowie

die Modellierung von instationiiren Strbmungsvorgtingen.

Grundlage der Modellierung ist die Eingabe der den Abflussbereich charakteri-

sierenden Querprofile sowie der zugehdrigen FlieBliingen und Rauhigkeiten.Die Querprofile der Mulde wurden beginnend ab November 2002 aktuell ver-

messen. Die Vorlandbereiche sind durch ein digitales Gelandemodell ftirden

Auenbereich erfasst.

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Querprofile werden aus dem DGM extrahiert und mit der telTestrischen Ver- 6

messung verschnitten 6

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Ausschnitt DGM und ModellprofilAt,bildung 6

Die Modellkalibrierung erfolgt in zwei Schritten:

1. Ermittlung der maBgebenden Rauhigkeiten  ir das Flussbett anhand der

im Zuge der Querprofilvermessung aufgenommen Wasserstande

204

2. Ermittlung der maBgebenden Rauhigkeiten fur die Vorlandbereiche unter

Berticksichtigung der bestehenden Fliichennutzungs- und Bewuchsstruk-

turen anhand bekannter Wasserstiinde far abgelaufene Hochwasserereig-nisse.

Wasserspiegellagenberechnungen werden fur die abgelaufenen Hochwasserer-

eignisse HW(1954) und HW(2002) sowie ausgewiihtte HQ(T) durchgefuhrt.

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Abbildung 7 Berechnete Wasserspiegellage far das HW(1954), Ausschnitt

Die Ergebnisse bilden die Grundlage far Beurtellung der bestehenden At,fluss-

verhaltnisse und die Analyse der Hochwassergefiihrdung. Im Ergebnis der Was-

serspiegeliagenberechnungen werden ermittelt und bewertet:

- das bordvolle Abflussvermogens der Mulde

das Schutzniveaus der bestehenden Hochwasserschutzanlagen

- die Abflusssituation an den bestehenden Briicken

- die Abflusssituation an den bestehenden Wehren

- die Uberschwemmungs- und Gefahrdungssituation fur die HQ(T)

Die Ergebnisse der Berechungen far den Ist-Zustand bilden damit die Grundla-

ge fur die Geflitrdungsanalyse und die Erarbeitung des MaBnahmekonzeptes.

Vorgesehen ist, die Auswirkungen der vorgesehenen MaBnahmen auf den

Hochwasserabfluss mittels des hydraulischen Modells (stationlir/instationar) zu

untersuchen und damit eine Optimierung zu erm6glichen.

205

Fur ausgewlihite Bereiche mit ausgedehnten Abflussbereichell und riiumlich

komplizierten Strbmungsverhaltnissen sollen weitergehende Untersuchungenmittels einer zweidimensionalen Modellierung erfolgen.

4 Umsetzung des Hochwassersehutzkonzeptes

Auf Grund der Komplexitbt des Gesamtvorhabens und der weitreichenden Aus-

wirkungen auf den Naturhaushalt sowie die bestehenden Nutzungen in der

Muldeaue ist eine fachubergreifende Zusammenarbeit mit Naturschutz und

Landwirtschaft sowie mit den betroffenen Kommunen und Landkreisen erfor-derlich. In einer ersten Bearbeitungsphase werden abschnittsweise mbglicheL6sungsansittze fur das Hochwasserschutzsystem erarbeitet und in den Land-kreisen diskutiert:

Landkreis Muldetalkreis:

- Erlln bis Wurzen:

Abstimmung zo einem differenzierten Schut'zkonzept mit Teitruckbau der

muldenahen Deiche - Schutzgrad max. HQ(10) - und Neubau ortsnaherDeiche

- Wurzen bis Landkreisgrenze:

Prafung m6glicher Trassenverlaufe einer groBriiumigen Ruckverlegungdes linken Deiches zwischen Wurzen und Groitzsch

Landkreis Delitzsch:

- Errichtung von Poldern ftir die Bereiche Bad Duben bis Landesgrenze zo

Sachsen-Anhalt und Mi rtitz-Gruna-LauBig- Ortliche Deichrackverlegungen/-riickbau im Bereich Eilenburg bis Bad

Diiben.

- Instandsetzung/Neubau der Hochwasserschutzanlagen im Stadtgebiet Ei-

lenburg

Parallel zu den laufenden konzeptionellen Arbeiten werden eine Reihe von So-

fortmaBnahmen, die dem unmittelbaren Schutz von Siedlungsgebieten dienen

und sich bereits zum gegenwartigen Zeitpunkt erkennbar in das vorgeseheneGesamtkonzept einfagen, planerisch bearbeitet und kurzfristig baulich umge-

setzt.

Dipl.-Ing. Axel Bobbe

Landestalsperrenverwaltung Sachsen, Talsperrenmeisterei Untere PleiBe,Dr.-Ing. Rosmarie Schotz, Dipl.-Ing. Torsten Noack

Dresden Dorsch Consult Ingenieurgesellschaft mbH

206