ZU DEN BEREICHEN
Wildbachgefährdungsbereiche hydraulisch modelliert
Messpunkte für ein digitales Überflutungsgeschehen in 2 D
Der Freistaat Bayern hat für alle größeren Gewässer eine numerische Modellierung möglicher Überschwemmungen angedacht. Für größere Gewässer sind diese Überschwemmungsberechnungen schon weitestgehend abgeschlossen. Im komplexeren Bergland werden die sogenannten Wildbachgefahrenkarten gerade erstellt. Das WWA Kempten hat daher WipflerPLAN beauftragt, für die Gewässer Trettach, Stillach und Breitach sowie einige Zuflüsse (u.a. Faltenbach, Mühlbach) Gefahrenbereiche auszuweisen. Dabei werden völlig unterschiedliche Flusstypen behandelt - von steilen, natürlichen Wildbächen über verbaute Bachverläufe in den Siedlungsbereichen bis hin zu den breiten Flüssen mit großen Wehren.
Genauigkeit, Geduld und Präzision bei der Vermessung
Bei der Vermessung des 13,5 km² großen und komplexen Untersuchungs-
gebietes und der 21 km langen Flussabschnitte sind Präzision, Geduld und Genauigkeit erforderlich. Nach den Vorgaben des Wasserwirtschaftsamts Kempten wurden in mindestens 50 Meter Abständen ein Regelprofil mit Parametern wie Böschungen, Sohlbereiche, Wassertiefe aufgenommen. Zusätzlich wurden Brücken, Wege, Dämme, Abstürze, Wehranlagen und verrohrte Abschnitte exakt vermessen.
Vermessungspunkte für eine genaue Repräsentation der Geländegeometrie
Dabei ist die Vermessung der insgesamt 70 Bauwerke wie Brücken oder Wehre anspruchsvoll und aufwändig. Um verschiedene Überströmungshorizonte festzulegen, werden sie mit mindestens 6 Sonderprofilen und zahlreichen Details aufgenommen: vom Geländer über Abstürze und Widerlager bis zu Rauigkeiten und Schwellen, die das Gerinne verengen.
Das alpine Untersuchungsgebiet umfasst verschiedene Nutzungen mit Siedlungen, Wäldern und Weideland, breite Täler und enge Schluchten sowie sehr detailreiche Gewässerstrukturen. Das alpine Relief mit seinem natürlichen Bewuchs erschwert außerdem die Zugänglichkeit. Auch Timing im Jahresverlauf spielt eine Rolle: Der Wasserstand darf bei der Vermessung der Gewässer nicht zu hoch sein, wie zum Beispiel nach Niederschlägen oder bei der Schneeschmelze.
Spannende Abenteuer bei der Vermessung
Der Vermessungsprozess war ein schönes Abenteuer für unsere Fachexperten. „So ein großes Projekt mit nicht nur einem, sondern vier Gewässern ist schon etwas Besonderes! Es war auch ein Abenteuer für mich als alpinaffinem Sportler durch den steilen Allgäuer Wildbach zu gehen – eine sehr abwechslungsreiche Landschaft in der alpinen Vermessung. Spannend war auch das Profilmessen in bestimmten Formaten für komplexe Bauwerke wie Wehre, bei denen jeder Punkt erfasst wird.“, erzählt begeistert unser Vermessungsingenieur.
Echte Maßarbeit: die Geodaten-Experten am Werk
Nachdem unsere Vermessung alle Messpunkte der Gewässer aufgenommen hat, übernehmen unsere Geodaten-Expert:innen diese in ein geographisches Informations-System (GIS). Leicht gesagt, aber nicht leicht getan: Es steckt eine ganze Menge Arbeit dahinter, um aus den einzelnen Vermessungspunkten ein Regelprofil mit sehr vielen Zusatzinformationen zu generieren.
Um die Daten in das vom LfU geforderte HIPPO-Format zu wandeln, wurden im Rahmen einer Abschlussarbeit bei WipflerPLAN Python-Skripte entwickelt, um die Arbeitsschritte möglichst zu automatisieren. Damit werden die wichtigen Informationen zu einem Regelprofil – von der Flussnummer über die Höhenangaben und Koordinaten bis hin zum Vermessungs-Datum und dazugehörige Fotos in einen Datensatz gepackt. Nach Aufbereitung dieser Daten können die Regelprofile ohne Informationsverlust an die Wasserwirtschaftsämter übermittelt werden und dort 1:1 für Planungszwecke weiterverwendet werden.
Für die Modellierung kommt die Hydraulik ins Spiel
Aus der Punktwolke der Vermessung bauen die Hydrauliker:innen schließlich das Überschwemmungsmodell auf. Dafür werden die exakt vermessenen Strukturen im Gerinne mit Daten eines Digitalen Geländemodells (DGM1) zusammengeführt und mit hydraulischen Eigenschaften hinterlegt. Bei der hydraulischen 2-D-Modellierung ist das Regelwerk des Landesamts für Umwelt „Verfahrensbeschreibung Hydraulik 2020“ einzuhalten.
In diesen vier Bildern werden die verschiedenen Phasen des Prozesses anschaulich dargestellt:
1. Vermessungsdaten: Extrahierung, Aufbereitung und Implementierung ins Modell
2. Vermaschung: Erstellung des Überschwemmungsmodells mit den detaillierten Strukturen des Gerinnes und Verknüpfung mit dem Flussvorland aus Daten des Digitalen Geländemodells (DGM)
3. Eigenschaften: Strukturen und hydraulische Eigenschaften des Geländes und des Flusses werden durch Zuweisung verschiedener Rauigkeiten abgebildet
4. Berechnung: Das Überflutungsgeschehen wird für verschiedene Abflussszenarien berechnet, visuell aufbereitet und in Plänen dargestellt
Aus den Ergebnissen der hydraulischen Modellierung werden Pläne erstellt, in denen die Hochwassergefahren aus den alpinen Wildbächen anhand der überschwemmten Bereiche dargestellt und Betroffenheiten abgeleitet werden. Diese Ergebnisse dienen der bayerischen Wasserwirtschaft als Grundlage zur amtlichen Festsetzung von Überschwemmungsgebieten.