KLEE - Klimaanpassung Einzugsgebiet Este | KLEE - Resümee der … · 2014. 1. 15. · •...

Resümee der Ergebnisse aus KLIMZUG Nord Warum ist es erforderlich, bereits heute mit der

Klimaanpassung zu beginnen?

Hollenstedt, 22.10.2013

Dipl.-Ing. Edgar Nehlsen

Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle

1

• KLIMZUG Nord

• Ergebnisse der Untersuchungen von KLIMZUG Nord

– Auswirkungen des Klimawandels

– Anpassungsmaßnahmen

• Der (noch weite) Weg zur Klimaanpassung

Inhalte

2

Metropolregion

Hamburg

- 5,0 Mio. Menschen

- 17 Kreise, 3 kreisfreie

Städte, 4 Länder

- Bevölkerungswachstum

- Stadt-Land-Gegensätze

KLIMZUG Nord

Modellgebiet

Projektstruktur

KLIMZUG Nord

Projektstruktur

• Entwicklung von Techniken, Methoden und Planungsverfahren zur Abwehr

und Minderung von Klimafolgen.

• Entwicklung von Strategien und Konzepten, mit denen diese Methoden in die

regionalen Planungs- und Entwicklungsprozesse eingebunden werden können.

• Darstellung der Wirksamkeit und der Effizienz dieser Strategien für

Zivilgesellschaft, Umwelt und Wirtschaft.

• Intensiver Dialog mit Entscheidungsträgern und der Öffentlichkeit zur

Förderung der Bereitschaft zur Anwendung der Techniken und

Planungsmethoden.

• Erstellung des Kursbuchs Klimafolgen-Management in der Metropolregion

Hamburg für den Zeithorizont 2050.

KLIMZUG Nord Strategische Anpassungsansätze zum Klimawandel in der Metropolregion Hamburg

5

KLIMZUG Nord

Ziele

• Abschätzung der Auswirkungen des Klimawandels auf den

Hochwasserschutz und den damit das Sedimenttransportgeschehen

• Entwicklung und Analyse von Anpassungsmaßnahmen

• Intensiver Dialog mit Betroffenen und Entscheidungsträgern

• Ausgewählten Pilotgewässer: Este und Krückau

Durchführung von detaillierten Untersuchungen

KLIMZUG Nord Teilprojekt 1.4 Hochwasserschutz an tidebeeinflussten Nebengewässern der Elbe

6

KLIMZUG Nord

Teilprojekt 1.4

KLIMZUG Nord Teilprojekt 1.4

Hochwasserschutz an tidebeeinflussten Nebengewässern der Elbe

7

• Einzugsgebiete :

200 – 400 km² (Geest

und Marsch)

Ländlich geprägt

Ein Mittelzentrum

• Unterlauf:

Tideeinfluss auf ca.

10 km

Intensive

Landwirtschaft

Bundeswasserstraße

Eng eingedeicht

Mündungssperrwerke

KLIMZUG Nord

Teilprojekt 1.4

LF1: Extremes Binnenhochwasser (HQ100)

• Maßgebend im Oberlauf und im Stadtgebiet Buxtehude

• Abfluss: 36 m³/s bei Emmen, 55 m³/s bei Buxtehude (NLWKN)

LF2: Binnenhochwasser mit langer Sperrzeit (HQ10+3Tiden)

• Maßgebend im Stadtgebiet Buxtehude und Unterlauf

• Abfluss: 22,5 m³/s bei Emmen, 35 m³/s bei Buxtehude - entsprechend 62%

des HQ100 (NLWKN)

Relevante Lastfälle für den Hochwasserschutz

8

• Große Unsicherheiten

Globale Projektionen der Temperaturerhöhungen

9

Quelle: IPCC AR4 2007

Betrachtet in KLIMZUG Nord

Ergebnisse aus den Untersuchungen

Klimamodelle

Änderung des saisonalen Niederschlags in % (REMO Szenario A1B)

10

2036-2065 minus 1971-2000 2071-2100 minus 1971-2000

Winter

Sommer

%


Klimamodelle

Auswirkungen auf Hochwasserabflüsse im EZG der Este

11

0

10

20

30

40

50

1 10 100

Ab

flu

ss in

[m³/

s]

Wiederkehrintervall in Jahren

Wahrscheinlichkeitskurven nach Jahreszeiten

A1B Sommer (2070-2100)

C20 Sommer (1970-2000)

A1B Winter (2070-2100)

C20 Winter (1970-2000)

Größe Änderungen

im Sommer

• Starke Variation zwischen Sommer- und Winterhalbjahr


Niederschlag-Abfluss Modelle

Meeresspiegelanstieg

12



Jensen und Müller-Navarra (2008)

Global:

• IPCC (2007): 18-79 cm

• IPCC (2013): 26-98 cm

• Nicholls (2010): bis 200 cm sind

nicht auszuschließen

• Gönnert (2009): Literaturstudie

-5-140cm

Nordsee:

• Deltacomissie (2009): 115 cm

• Gönnert (2009): Literaturstudie

-5-115cm

Meeresspiegelanstieg bis 2100

13

Ohne Dynamik

der Eisschilde



IPCC(2013)

Auswirkungen Meeresspiegelanstieg

14

• Entwicklung der Schließhäufigkeiten

0

100

200

300

400

500

600

700

1,8 2,0 2,2 2,4 2,6 2,8

An

zah

l ges

per

rte

Th

w p

ro J

ahr

Schließwasserstand in mNN

0 0,25 0,4 0,8 1,4 2,0Anstieg des MSL in m



Auswirkungen: Hochwasserschutz im Unterlauf

15

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0

Was

sers

tan

d in

mN

N

Zeit in h

Szenario:76_as_03_01

AE_SPW_BP AE_SPW_AP Estebruegge UW_Granini Bahnlinie Bux_Hafen

+0%


Hydraulische Modelle


16

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0

Was

sers

tan

d in

mN

N

Zeit in h



+30%




17

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0

Was

sers

tan

d in

mN

N

Zeit in h



+0m



18

-2,0

-1,0

0,0

1,0

2,0

3,0

4,0

5,0

6,0

7,0

8,0

0,0 5,0 10,0 15,0 20,0 25,0 30,0 35,0 40,0 45,0 50,0 55,0 60,0

Was

sers

tan

d in

mN

N

Zeit in h



+1,40m



2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

0,002,004,006,008,0010,0012,0014,00

Was

sers

tan

d in

mN

N

Stations km

Längsschnitt von Emmen bis Buxtehude

HQ100 HQ100+plus15m³/s Sohle

Auswirkungen: Hochwasserschutz zwischen Emmen und Buxtehude

19



WSP-Anhebung um

20 bis 50 cm

Auswirkungen: Hochwasserschutz in Buxtehude

20

2

2,5

3

3,5

4

4,5

5

5,5

6

00,250,50,7511,251,51,752

Was

sers

tan

d in

mN

N

Stations km

Längsschnitt Granini Wehr - Marschtorschleuse

Straßenbrücken Q = 55 Q = 66 Q = 71,5 Q=82,5

WSP-Anhebung um

20 bis 80 cm



Sedimentabtrag im Einzugsgebiet

21

6

5

1

2

3

4

• Zunahme des pot. Bodenabtrags

im ges. EZG etwa 20% – 30%

Belastungsschwerpunkte

1. Obere Este

2. ARD-Bäche

3. Appelbeeke

4. Moisburger Bach

5. Staersbach

6. Goldbeck

7. Mittlere Este


Sediment-Modelle

• Beispiel: km 7,55 (Mündung Goldbek) charakteristischer Korndurchmesser: 0,25 mm

– Bewegungsbeginn nach ZANKE: vcr= 0,24 m/s

– Bewegungsbeginn nach HJULSTRÖM: 0,16 < vcr < 0,28 m/s

Sedimenttransport

22

Jährlichkeit

(ca.)

Abfluss

(Emmen) [m³/s]

Fließgeschw.

IST [m/s]

NQ 1,0 0,46

MQ 1,7 0,56

HQ5 10,0 0,97

HQ10 15,0 1,08

HQ50 23,0 1,23

HQ100 36,5 1,29

vcr permanent

überschritten



Unter Annahme der betrachteten Szenario ist für die Este und ihr Einzugsgebiet

mit folgenden Auswirkungen zu rechnen:

• Zunahme extremer Hochwasserabflüsse bis 50% (Pegel Emmen)

• Zunahme der Sperrwerksschließungen durch Meerespiegelanstieg

• Steigende Bemessungswasserstände entlang der gesamten Este

• Zunahme des potentiellen Bodenabtrags im ges. Einzugsgebiet um 20-30%

Weitere Erkenntnisse:

• Sedimenteintrag aus der Elbe hängt von der Lage der Trübungszone in der

Elbe ab

• Sedimenttransport im Gewässer nicht im Gleichgewicht: es findet fast immer

Sedimenttransport statt

Zusammenfassung

23

Anpassung dringend erforderlich!


Zusammenfassung

• Bevorzugung von Maßnahmen, die auf jeden Fall einen umweltpolitischen

und/oder wirtschaftlichen Nutzen bringen, unabhängig vom Ausmaß der

Klimaänderung, (No-Regret-Maßnahmen) z.B.

– Wiederherstellung der natürlichen Funktion des Raumes oder des Gewässers

– Verringerung des Hochwasserrisikos

– Multifunktionale Nutzung

Kriterien bei Auswahl und Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen

24

Risiko = Überflutungswahrscheinlichkeit x Schadenspotential

Aus Hochwasserstatistik Mögliche Schäden an Lebewesen

und Sachgegenständen


Auswahl Anpassungsmaßnahmen

Betrachtete Maßnahmen im Rahmen von KLIMZUG Nord

25

Maßnahme

Optimierung der Sperrwerkssteuerung

Neuer Stauraum hinter dem Deich

Rückhalt von Wasser in der Fläche

Rückhalt Sedimenten in der Fläche

Renaturierung

Zentraler Stauraum im Oberlauf


Auswahl Anpassungsmaßnahmen

• Früheres Schließen des äußeren Sperrwerks

Optimierung der Sperrwerkssteuerung

26

-1,5

-1

-0,5

0

0,5

1

1,5

2

2,5

04.02. 04.02. 04.02. 05.02. 05.02. 05.02. 05.02. 05.02.

BP_I_SPW_gemessen

BP_I_SPW_gemessen

Bisher: Schließung

bei def. Wasserstand

Schließung

bei Kenterung


Auswirkungen Anpassungsmaßnahmen

• Überlauf ab def. Wasserstand in Polder


27



• Auswirkungen auf Wasserstand


28



Kombination aus

– Wasserspeicherung (Bewässerung)

– Überlaufpolder (HWS)

– Renaturierung (Naturschutz,

Tidevolumen)

29




Wasserrückhalt in der Fläche: Flächenentsiegelung

30

Entsiegelung

zu 50%



Sedimentrückhalt in der Fläche: Mulchsaatverfahren

31

• Flächendeckender Einsatz von

Mulchsaat würde fast im ges. EZG

zu einer deutlichen Reduktion des

pot. Bodenabtrags trotz Klimafolgen

führen



• Am Beispiel des Abschnitts: Emmen-Buxtehude

Renaturierung

32



• Auswirkung auf Hochwasserabfluss

Renaturierung

33



• Auswirkung auf Wasserstand

Renaturierung

34

Senkung der Fließ-

geschw. um ca. 50%

WSP-Anhebung

um ca. 3 bis 5 dm



• Auswirkungen Sedimenttransport

• Beispiel: km 7,55 (Mündung Goldbek) charakteristischer Korndurchmesser: 0,25 mm

– Bewegungsbeginn nach ZANKE: vcr= 0,24 m/s

– Bewegungsbeginn nach HJULSTRÖM: 0,16 < vcr < 0,28 m/s

Renaturierung

35

Jährlichkeit

(ca.)

Abfluss

(Emmen) [m³/s]

Fließgeschw.

IST [m/s]

Fließgeschw.

Renat. [m/s]

NQ 1,0 0,46 0,17

MQ 1,7 0,56 0,18

HQ5 10,0 0,97 0,41

HQ10 15,0 1,08 0,46

HQ50 23,0 1,23 0,49

HQ100 36,5 1,29 0,51

vcr permanent

überschritten

vcr bei HW

überschritten



Neuer Stauraum im Oberlauf

36

Sperrung an B73

3 Dämme (Ringe)



• Auswirkungen Hochwasserabfluss


37



• Auswirkungen Wasserstand


38



*) nicht am Beispiel der Este nachgewiesen

• Zur Anpassung an die Folgen des Klimawandels reicht eine Maßnahme allein

nicht aus

• Daher ist ein Mix von Maßnahmen erforderlich, wobei insbesondere auf No-

Regret- Maßnahmen gesetzt werden sollte

Zusammenfassung und Fazit

39

Maßnahme Wirksamkeit

HWS

Wirksamkeit

Sediment

Optimierung der Sperrwerkssteuerung Gering (Negativ)*

Neuer Stauraum hinter dem Deich Sehr hoch (Mittel)*

Rückhalt von Wasser in der Fläche Mittel (Gering) *

Rückhalt Sedimenten in der Fläche Gering Sehr hoch

Renaturierung Keine Hoch

Zentraler Stauraum im Oberlauf Hoch (Negativ)*


Zusammenfassung Anpassungsmaßnahmen

Der (noch weite) Weg zur Klimaanpassung

Anpassungsmaßnahmen mit

Wirksamkeitsanalyse

Systemverständnis Auswirkungen des Klimawandels

Bewusstseinsbildung,

Akteurbeteiligung

Detailplanung Maßnahmen mit

Wirkungsanalyse

Grobkonzept

Bewertung des

wirtschaftlichen und

umweltpolitischen Nutzens Einbeziehung der Akteure,

Akzeptanzförderung Feinkonzept

Ausführungsplanung Flächenerwerb,

Entschädigungen

Umsetzung Entfaltung der Wirksamkeit

KLIMZUG Nord

Ausblick Klimaanpassung

Machbarkeit

Klimaanpassung Einzugsgebiet Este

KLIMZUG

Nord

Danke für die Aufmerksamkeit!

41

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