Ertüchtigung von Flussdeichen – Theorie und Praxis · • Ökologisch hochwertige...

Dr.-Ing. Ronald HaselsteinerFachgebietsleiter WasserbauBjörnsen Beratende Ingenieure GmbH, Koblenz

E-Mail: [email protected]: +49 261 8851 359

Ertüchtigung von Flussdeichen – Theorie und Praxis

2Ertüchtigung von Flussdeichen – Theorie und PraxisDeiche planen, bemessen, bauen und unterhalten!16.10.2017, Karlsruhe

Einführung

� Instandsetzung

� Sanierung

� Ausbau eines Deiches entsprechend a.a.R.d.T.

� Unterhaltung

Die Deichertüchtigung umfasst Maßnahmen innerhalb


Einführung

� Notsicherungsmaßnahmen

� Sofortmaßnahmen

� Teilertüchtigungsmaßnahmen

� Vorwegmaßnahmen

� Komplettmaßnahmen

Unterteilung/Arten von Ertüchtigungsmaßnahmen


Gliederung

� Einführung

� Rahmenbedingungen

� Maßnahmenkatalog

� Hinweise für die Praxis

� Beispiele aus der Praxis

Quelle:WasserwirtschaftsverwaltungBayern


Gliederung

� Einführung







Einführung

� Hydrologische und/oder hydraulische Randbedingungen �Schutzgrad (Hochwasserereignis)

� verändertes Schutzziel (Schadenspotential)

� Reaktion auf die festgesetzten Überschwemmungsgebiete

� bauliche Veränderungen

� Veränderung der Eigenschaften des Deichkörpermaterials

� Veränderung der Eigenschaften des Untergrundes

� Auftreten von unkontrollierbarem Bewuchs

� bereits aufgetretene Schäden

Notwendigkeit von Ertüchtigungsmaßnahmen Vortrag:Prof. Dr. Pohl


Gliederung

� Einführung







Rahmenbedingungen

� Bestehender Altdeich

� Platzverhältnisse

� Naturhaushalt/Ökologie

� Landschafts- und Städtebild

� Zeitplan / Ausführungszeit

� Deichüberwachung / Deichverteidigung

� Unterhalt

� Rechtliche Vorgaben

Keine bundesweit einheitlichen Regelungen!Aktuelle Entwicklung in der Rechtsprechung!

Quelle:WWAMünchen

Quelle:WWARosenheim

Quelle:WWARosenheim

Quelle:TU München


Rahmenbedingungen

� Mehrfacher Aus- und Umbau

� Inhomogener Aufbau (Bautechnik, Bauweise, Baumaterialien …)

� Begrenzte Kenntnis trotz Erkundung� unbekannter Aufbau

� Wiederverwertung des Materials � Belastung?

Bestehender Altdeich

Inhomogener Querschnitt eines Deiches an der Mangfall im Bereich von Bad Aibling(Quelle: WWA Rosenheim)

Vortrag:Dr. Bieberstein


Rahmenbedingungen

• Bestehende Deiche grenzen i. d. R. wasser- wie landseitig am Grundeigentum Dritter.

• Kosten- und Verwaltungsaufwand

a) Einspruchsrecht � erhebliche Verzögerungen

b) Aufwendung zum Grunderwerb

• Wasserseitige Verlegung bzw. Ausbreitung widerspricht den Forderungen des Erhalts von Retentionsraum im WHG

• Flächenverfügbarkeit frühzeitig prüfen � Planfeststellungsverfahren

• Urbane Bereiche besonders betroffen (!) � Frühe Einbindung der Betroffenen und Eigentümer (Platzsparende HWS-Bauwerke)

Platzverhältnisse/Flächenverfügbarkeit


Rahmenbedingungen

• Bewuchs in Form von Gehölzen im Normalfall nicht zulässig �Ausnahmen möglich

• Ökologisch hochwertige Ansaatmischungen �

Trockenstandorte wie z. B. Magerrasen oder extensives bewirtschaftetes Grünland auf Böschungen

• Flächenbeanspruchung – dauerhaft und temporär, Ersatz- und Ausgleichsmaßnahmen �Deichrückverlegungen

Naturhaushalt – Bewuchs, Gehölze

Völlig zugewachsener Deich in einem Naturschutzgebiet an der Donau bei Dillingen (Quelle: StUGV)

Zugewachsener Deich an der Iller bei Altenstadt mit Trampelpfad auf der Deichkrone (Quelle: TUM)


Rahmenbedingungen

• Schutzgebiete

• Naturdenkmal

• Archäologisches Denkmal

• Baudenkmal

• FFH-Gebiete / Natura 2000

• Vogelschutzgebiet

• Biotope

• Wasserschutzgebiet

• Alleenschutz

• etc.

� Trassenführung, Querschnittsgestaltung, geringe Flächeninanspruchnahme

Umwelt- und naturschutzfachliche RestriktionenVortrag:Herr Lerchbaumer


Rahmenbedingungen

• Wühltiere, wie z. B. Maulwurf, Wanderratte, Kaninchen, Bisam, Biber, Wildschweine (!) � Wühltierschutz

• Biber: Geschützte Tierart, direkte Schädigung durch Bau von Gängen, Bauen und Burgen (Angstburgen!)

• Konstruktive Sicherungsmittel wie z. B. grobkörniges Schüttmaterial, Wühltiergitter, Kohärente Deckwerke, Geosynthetische Geflechte oder Dichtwände (vgl. DVWK 247/1997)

• Taktik der „Vergrämung“ oder Umsiedlung

Naturhaushalt – Fauna

Einbrüche an der wasserseitigen Deichböschung aufgrund eines Wühltierbaues an einem Deich an der Donau (Quelle: WWA Deggendorf)

Einbruch auf der Deichkroneinfolge innerer Erosion(aus Pflug u. Hacker 1999)


Rahmenbedingungen

• Freie Gewässerstrecken: naturnahe Gestaltung/Einbindung in Umgebung

• Urbane Bereiche: technische Lösungen

• Kostensteigerung:

(1) Erdbau mit Rasenböschungen: 300 – 4.000 €/lfm

(2) Gehölze: Stat. wirksame Dichtwand 750 – 2.000 €/lfm(EP = 35 – 200 €/m²)

(3) Stadtbereich: > 3.000 €/lfm

Landschafts- und Städtebild


Rahmenbedingungen

Landschafts- / Städtebild

Urbane Bereiche

• Besondere Anforderungen an Stadt- und Freiraumplanung

• Beengte Platzverhältnisse

• Kreuzungsbauwerke, Leitungen

• Binnenentwässerung

• Mauern, Stützelemente, Mobile Systeme

• Kosten > 3.000 – 6.000 €/lfm

Rhein

Mosel


Rahmenbedingungen

• Bau während „hochwasserarmer“ Jahreszeiten (regional unterschiedlich)(z. B. Winterhochwasser am Rhein, Sommerhochwasser an den Alpenflüssen)

• Notsicherungsmaßnahmen für festgelegte Schutzfunktion

• Bauzeitliches Hochwasser festlegen

• Bauzeitlicher Hochwasser- & Alarmplan

• Kleine Teillose bzw. Arbeitsabschnitte � Lückenschluss

• Deichrückverlegung: Altdeich bauzeitlich belassen � „Schlitzen“ und ggf. Nutzung als ungesteuerten Polder

• Witterungsbedingungen (Regen, Frost, Schnee, Hitze…)

• Finanzhaushalt der öffentlichen Hand (!)

Zeitplan / Ausführungszeit


Rahmenbedingungen

• Überwachung im Hochwasserfall � Wege

• Austritt von Sickerwasser im unteren Drittel der landseitigen Böschung

• Zugang für Deichverteidigung � befestigte Wege, Ausweichstellen, Lagerflächen, Zuwegungen

Deichüberwachung / Deichertüchtigung

Deichkörper

S, g, u

Durchlässige Schicht

G, s

Deichüberwachung

Auelehm T, s,g

Sandsäcke

HW

Sickerlinie

Sickerströmung

Austritt von Sickerwasser

Quelle:TU München


Rahmenbedingungen

1. Wahl einer geeigneten Ansaatmischung (Vegetationspflege)

2. Flache Böschungsneigungen

3. Ausreichend Zugangswege

4. Vermeidung von Gehölzen

5. Sicherung von mit Gehölzen bewachsenen Deichen

6. Gestaltung der Deichgeometrie und –lage/-trasse

Unterhalt„Flussdeiche sind so zu unterhalten, dass ihre Sicherheit ständig gegeben ist.“ (DIN 19712)

Herstellung günstiger Zustände für die Maßnahmen zum Unterhalt

Anmerkungen:In Mesopotamien erließ König Hammurabi (1728 bis 1686 v. Chr.) einen Gesetzeskodex mit 282 Paragraphen. § 52 war ein Strafparagraph, der im Zuge der Vernachlässigung der Deichunterhaltung Anwendung fand:

„Wenn jemand es unterlässt, seinen Deich in einem guten Zustand zu erhalten, und wenn dann dieser Deich bricht und alle Felder werden überschwemmt, dann soll der, in dessen Deich dieser Bruch geschah, für Geld verkauft werden und das Geld soll das Getreide ersetzen, dessen Zerstörung er verursacht hat.“

Vortrag:Herr Schlüß


Rahmenbedingungen

Rechtliche Vorgaben – Unterhaltung/Ausbau

• „Die Herstellung, Beseitigung oder wesentliche Umgestaltung eines Gewässers oder seiner Ufer (Gewässerausbau) bedarf der Planfeststellung durch die zuständige Behörde.“ WHG

• § 31 Abs. 2 WHG: „Deich- und Dammbauten, die den Hochwasserabfluss beeinflussen, [stehen] dem Gewässerausbau gleich“.

• Die Unterhaltung dient nach § 28 WHG dem „Erhalt eines ordnungsgemäßen Zustandes für den Wasserabfluss“.

• Was ist im Rahmen der Unterhaltung möglich?Einbau von Dichtungen und Dräns, Bewuchspflege / -entfernung, Anschüttungen auf der Landseite, Abtrag und sofortiger Neubau des Deiches in den alten Abmessungen

• Was fällt unter den Ausbau-Tatbestand?Deichrückverlegungen und Deicherhöhungen, wasserseitige, wesentliche Änderungen am Deich


Gliederung

� Einführung







Maßnahmenkatalog

� Deich(rück)verlegung

� Erdbauliche Maßnahmen

� Bauwerke & Dichtungen

� Materialverbesserung

� Oberflächensicherung

� Sicherung von Deichen mit Gehölzen

Quelle:TU München

Quelle:WWARosenheim

Quelle:WWAIngolstadt

Quelle:WWAIngolstadt


Maßnahmenkatalog

Trassenfestlegung:

Naturschutzfachliche AspekteRetentionsraum

Anbindung WegenetzEigentumsverhältnisse

GewässerlageHydraulische Auswirkungen!

Deich(rück)verlegung


Maßnahmenkatalog

Erdbauliche Maßnahmen – Verbreiterung und ErhöhungVerwendbarkeit des Altdeiches oder von Abbruchmaterialien prüfen!

Auswirkungen auf die Kosten.

Vortrag:Herr Bielitz


Maßnahmenkatalog

Erdbauliche Maßnahmen - Dränkörper


Maßnahmenkatalog

Oberflächendichtungen

13

31

31Altdeich

DVW

Tondichtungsbahn

Bindige Deckschicht

Kronenweg

DurchlässigeKiese

UD (z. B. Spundwand)Tonplombe

Unterlage (z. B. 20 cm Sand)

Geosynthetische Tondichtungsbahn

Schutzschicht (z. B. 50 cm Sand)

Oberboden / Vegetationsschicht (ca. 20 cm)

Undurchlässiger Untergrund

Aufbau:

Aufbau

13

31

31Altdeich

DVW

NatürlicheOberflächendichtung

Bindige Deckschicht

Kronenweg

DurchlässigeKiesablagerungen

Untergrunddichtung(UD)

SpornDetail:

Detail

eD > 0,5 m eSp > 1,0 m

bSp > H‘/4

H‘

eD : Einbindetiefe DichtungeSp: Einbindetiefe SpornbSp: Sohlbreite Sporn

Neuburg an der Donau(WWA Ingolstadt)

Mailing an der Donau(WWA Ingolstadt)

Vortrag:Prof. Dr. Schüttrumpf


Maßnahmenkatalog

Innendichtungen

13

DVW

31

31

Dichter Untergrund

Durchlässige Untergrundschicht

DeichkörperDrän

Kronenweg

Innendichtung (z. B. Spundwand, Schmalwand,Schlitzwand, Bodenvermörtelung …)

Niederaltaich an der Donau(TUM)

Deich an der „Kleinen Donau“(WWA Ingolstadt)

Winterdeiche an Rhein und Main(DWA 2005)

Vohburg an der Donau(WWA Ingolstadt)

Kunststoffspundwand(Firma g²)

Achtung: Neue DIN-Norm!

Vortrag: Dr. Schröder

Vortrag:Prof. Dr. Schüttrumpf


Maßnahmenkatalog

Bodenverbesserung mit Geokunststoffen

1

3

2,2

Altes Deichlager

KronenwegDeichbestand

> 3,0 m

Altdeich

1

31

DVW

> 3,0 m

1

Weicher Untergrund

Neues Deichlager

Bewehren (z. B. Geogitter)

2 Filtern / Dränen (z. B. Vlies)

3 Vegetationshilfe / Schutz (z. B. Maschenware)

4 Trennen / Filtern bei Deckwerken (z. B. Vlies)

Deckschicht

Vortrag:Herr Wilke


Maßnahmenkatalog

Befestigung der Deichoberfläche

• „Der wirtschaftlichste und natürlichste Schutz für den Deichkörper ist eine stark verwurzelte und geschlossene Grasnarbe.“ (DIN 19712)

• Bei großer Belastung � Sicherungsmaßnahmen wie z. B. Steinsicherung, ingenieurbiologische Bauweisen, Deckwerke, Geokunststofflösungen, etc.

• Möglichkeiten: Fertigrasen, organische Matten und Gewebe und andere organische Bauweisen sowie Geotextilien (� oberflächiger Wühltierschutz)


Maßnahmenkatalog

Sicherung von Deichen mit Gehölzen

Quelle: BCE

Vortrag:Prof. Dr. Carstensen


Gliederung

� Einführung







Aktuelle Hinweise

Technische Planung

• Wühltierschutz - Polymerummantelte Stahldrahtgeflechte

�Widerstandsfähiges und kostengünstiges Produkt

Vorteile von Geokunststoffen und Stahlgitter kombiniert

Vortrag:Herr Arndt


Aktuelle Hinweise

Technische Planung

• Betonformsteine – Wühltierschutz und Überströmstrecken

� Resilienzstrecken

zur Berücksichtigung von Klimawandel, Systemsicherheit, Risikominimierung, etc.

Vortrag:Frau KrebsHerr Schmidt


Aktuelle Hinweise

Technische Planung

• Urbaner HochwasserschutzRandbedingungen / Planungsziele!!(Politik)Mobile Systeme

Quelle: AquaFence


Aktuelle Hinweise

Randbedingungen

• Hydrologie und Klimawandel –Binnenentwässerung

Bemessung auf zukünftige Wasserstände(z. B. unter Berücksichtigung eines Klimafaktors auf die Bemessungsabflüsse)

Berücksichtigung von Starkniederschlagsereignissen bei der Betrachtung der Binnenentwässerung

� Überlagerung von Hochwasser. und Starkniederschlagsereignissen

Rekordhochwasser an der Ahr(Rheinland-Pfalz, 2016)

Quelle:www.wetteronline.de

Foto:Verena Leyendecker

StarkniederschlägeGemeinde Simbach(Bayern, 2016)

Quelle:www.tagesschau.de

Braunsbach(Baden-Württemberg, 2016)

Quelle: www.merkur.de

Foto:dpa


Aktuelle Hinweise

Alterung von Deichen


Aktuelle Hinweise

Genehmigungsverfahren und rechtliche Rahmenbedingungen

• Planfeststellung oder Plangenehmigung?Planfeststellung, wenn u. a.

• eine UVP-Pflicht besteht (� Grundwasser),

• die Flächenverfügbarkeit nicht eindeutig vorhanden ist bzw. Eigentum Dritter in Anspruch genommen werden muss,

• etc.

• EuGH-Urteil zum Weserausbau 2015

• Qualitativen Aussagen zum Grundwasser reichen nicht mehr

• Quantitative Bestimmung der wasserwirtschaftlichen Güteparameter erforderlich (� Grundwasser)


Aktuelle Hinweise

Ausschreibung, Vergabe, Kosten und Ausführung

• Negative Einheitspreise der Unternehmer

• Reduktion vom Angebotspreis

• Leistung wird nicht ausgeführt! � Mehrkosten!

• Aufklärung, jedoch kein Ausschluss möglich (ohne Konsequenzen)

• Kostensteigerungen bei „Altplanungen“

• a.a.R.d.T sind seit 1997 und in den 2000er strikter gefasst worden

• größere Sicherheiten bedeuten auch größere Investitionen (!)


Gliederung

� Einführung







Praxisbeispiele

Deich an der Mangfall nahe Rosenheim

Quelle: WWA Rosenheim

• Inhomogener Deichkörper � Komplettabtrag• Wiederaufbau des Deiches mit geänderter

Geometrie (Wiederverwertung!)• Gehölzentfernung• Reine Erdbaulösung

8cm Splitt-Sandgemisch 5 cm Humusbankett

OK Unterbauplanum

5cm Humus

Urgelände

10cm Humus

Urgelände

Deichschüttung

0,250,25 1,25 1,25

3,00

1 : 2 1 : 2

3 % OK Planum

Kosten:< 500 € pro Meter


Praxisbeispiele

Deich an der Mangfall nahe Rosenheim

Quelle: WWA Rosenheim

Kosten:450 € pro Meter

• Inhomogener Deichkörper• Beengte Platzverhältnisse• Innendichtung (Bodenvermörtelung)

3,00

1,50

0,70

470,15

466,15

HQ100

1 : 1,9

1 : 1,8

4 %

3 % 3 cm Mutterboden10 cm Mutterboden mit Magerrasen

3 cm Mutterboden

FMI-Dichtwand mit eingestellten IPE-Trägern(d min = 40 cm; z = 300 kg/m³; k F,28,max = 10*E-07 m/s, βD,28,min = 4,0 MN/m²; IPE 160)

Bestand

15 cm Schottertragschicht 0/45

15 cm Schottertragschicht 0/32

Splitt- / Sandgemisch 0/5

0,25 0,25

1,70

Alle Längenangaben in Meter [m].Kotenangaben in Meter über Meeresspiegel [m+NN].

GOK

5 m0 1 32 4

11


Praxisbeispiele

Illerdeich bei Dietenheim/Balzheim

Quelle: BCE

Kosten:530 € pro Meter

• Einbau einer MIP-Wand• Anpassung der Deichkrone• Schutz von vorhandenen Bewuchsstrukturen


Praxisbeispiele

Isardeich im Stadtbereich München Kosten:≈ 1.000 € pro Meter

• Beibehaltung von Gehölzbewuchs• Beibehaltung der Deichgeometrie• Statisch wirksame Innendichtung (MIP)• Bereichsweise Deicherhöhung

0,30

min. 2.5 m

0,60

1,0

0

0,2

0

1,50

523,08

525,64

Freibord

Weg

10 cm Mineralstoffgemisch (mit max. 3 % Zementzumischung)

MIP Erdbetonwand, d=0,4 mbis 1 m unter Vorlandniveau(βR=1,2 MN/m2)

519,39

HEB 600, l=6 mAbstand 3,0 m

HHW 525,15 müNN

γ [kN/m³]

γ' [kN/m³]

ϕ' [°]

c[kN/m²]

kf

[m/s]

γ [kN/m³]

γ' [kN/m³]

ϕ' [°]

c[kN/m²]

kf

[m/s]

γ [kN/m³]

γ' [kN/m³]

ϕ' [°]

c[kN/m²]

kf

[m/s]

1

2

3 G,s´

U, s 20 11 30 2

21 12 37,5 0

20 11 32,5 0G,s´,u´

3

2

1

5*10 E -3 b is 1*10 E-5

1*10 E -6 b is 1*10 E-7

5*10 E -3 b is 1*10 E-4

2

1

3

1,0

0

12,5

1

5,5

2,01

Quelle: WWA München

Quelle: BCE


Praxisbeispiele

Ulsterdeich bei Buttlar

Quelle: BCE

Kosten:1.100 € pro Meter

• Erhöhung Schutzgrad von BHQ50 auf BHQ100

• Gewässeraufweitung• Vorlandabsenkung auf MW + 0,50 m• Deichabtrag + Neuaufbau auf alter Trasse• Sohl- und Böschungssicherung• Durchlassbauwerk (!)


Praxisbeispiele

Donaudeich bei Vohburg

353,00

Z.B Larssen 603 k L=7.50

Wasserbausteine Klasse 1 verklammert,ca.70L/m2

Stahlspundwand

1,70 >

1,0

0

356,79HQ = HW 5/99

356,61

Donau

Geländer

• Straße auf dem Deich• Keine Änderung der Geometrie möglich• Einbau einer Spundwand• Freibord durch Betonwand abgedeckt

Kosten:1.350 € pro Meter


Praxisbeispiele

Rheindeich in Koblenz

• Mobile Elemente und Tore• HWS-Mauern• Deiche mit Innendichtungen• Untergrunddichtung/Gründung (Spundwand, Bohrpfähle)• Innerstädtischer Bereich

o Binnenentwässerung (3 Pumpwerke)o Glaselementeo Wegekonzept (Radwege, Verkehrsanbindung, etc.)o Gestaltung der Bauwerke

Kosten:> 3.000 € pro Meter

Quelle: BCE

„Der Kampf gegen Gipfel vermag ein Menschenherz auszufüllen. Wir müssen uns Sisyphos als einen glücklichen Menschen vorstellen.“

(„Le Mythe de Sisyphe“, Albert Camus, 1942)

Nach dem Hochwasser ist vor dem Hochwasser.

Hochwasserschutz ist eine Sisyphos-Aufgabe.

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