Planung von Hochwasserrückhaltebecken

Abstract

Diese Diplomarbeit befasst sich mit der Planung von Hochwasserrückhaltebecken. Ausgehend von vorhandener Literatur wird auf die unterschiedlichen Bauwerksteile sowie die für die Planung wesentlichen Aspekte näher eingegangen. Dazu gehören u.a. die Bestimmung des Bemessungshochwassers und die Beurteilung der Wirtschaftlichkeit. In dieser Arbeit nicht enthalten sind geotechnische Aspekte, der Betrieb selbst und die existierenden rechtlichen Rahmenbedingungen.Hochwasserrückhaltebecken können nach ihrer Lage zum Gewässer, dem Befüllungszeitraum ihres Beckens und einer evtl. Steuerungsmöglichkeit unterschieden werden. Jede Ausführungsvariante weist verschiedene Vor- und Nachteile auf, die im Zuge der Planung zu berücksichtigen sind. Je nach örtlichen Gegebenheiten und sonstigen Rahmenbedingungen ist von Fall zu Fall zu entscheiden, welche Variante vorzugsweise eingesetzt werden soll.Eine zentrale Rolle während der Planung spielt die Bestimmung des Bemessungshochwassers. Es existieren unterschiedliche Möglichkeiten dieses zu berechnen, wobei das Vorhandensein einer repräsentativen und langen Datenreihe von entscheidender Bedeutung ist. Grundsätzlich ist die Grundgesamtheit nicht bekannt und auch mögliche Messfehler von vorhandenen Daten sind zu berücksichtigen. Daraus ergibt sich eine grundsätzliche Unsicherheit der Ergebnisse. Zusätzlich ist im Sinne der Wirtschaftlichkeit ein vollkommener Schutz nicht angestrebt. Aus diesen Faktoren ergibt sich ein verbleibendes Restrisiko. Ein vollkommener Schutz ist somit nicht möglich.Die Anlage selbst besteht aus einem, durch ein Absperrbauwerk abgegrenzten, Stauraum, einem Auslassbauwerk und einer Hochwasserentlastungsanlage. Liegt ein Hochwasserrückhaltebecken im Nebenschluss vor, ist ein Einleitungsbauwerk erforderlich.Für den Stauraum sind die Bemessungsgrundlagen in Anlehnung an die Österreichische Staubeckenkommission zu beachten. In der DIN 19700 finden sich außerdem drei Bemessungsfälle, die herange-zogen werden können. Die ersten beiden Bemessungsfälle betrachten die Bemessung der Hochwasserentlastungsanlage und den Nachweis der Stauanlagensicherheit bei Extremhochwasser und be-ziehen sich somit auf die Anlagensicherheit. Der dritte Bemessungsfall beschäftigt sich mit der Bemessung des gewöhnlichen Hochwasserrückhalteraums und ist somit dem Hochwasserschutzgrad für Unterlieger zugeordnet.Für einen optimalen Betrieb sind zusätzlich auch Steuerungseinrichtungen vorzusehen. Zu den Mindestanforderungen zählen Stauspiegel- und Abflussmessungen sowie Messungen der Regelarmaturenstellung. Ein Hochwasserrückhaltebecken kann ungesteuert, gesteuert auf eine konstante Abgabe oder durch eine adaptive Steuerung betrieben werden, welche unterschiedliche Anforderungen an die Steuerungseinrichtungen stellen.

This diploma thesis deals with the planning of flood retention basins. Based on available literature, the different parts of the construction and the essential aspects for planning are discussed in more detail. These include, inter alia, the determination of the design flood and the evaluation of the economic efficiency. This work does not contain geotechnical aspects, the operation itself and existing legal framework.Flood retention basins can be differentiated according to their location in relation to the water body, the period of the filling of the basin and possible control options. Each design variant exhibits different advantages and disadvantages which have to be considered in the course of planning. It has to be decided which variant should preferably be used on a case-by-case basis depending on the local circumstances and other relevant conditions.The determination of the design flood plays a central role while planning. There are several possibilities to calculate this, whereby the existence of a representative and long data series is of crucial importance. In general, the basic population is not known and possible measurement errors of existing data must be considered. This results in a basic uncertainty of results. In addition, a complete prevention is not intended according to economic efficiency. As a result of these factors there is a residual risk. Consequently, a complete prevention is not possible.The layout itself consists of a dam structure which defines the storage space, an outlet structure and a spillway. An inlet structure is required for flood retention basins in the bypass.The design bases according to the Austrian Reservoir Panel have to be considered concerning the storage space. Furthermore DIN 19700 has three design cases which can be used. The first two design cases regard the assessment of the spillway and the verification of the system safety during extreme floods. The third design case addresses the assessment of the general flood retention area and is thus assigned to the degree of flood protection of the lower lying areas.Control equipment has to be provided for an optimized operation. The minimum requirements include the measurement of the water level and the discharge as well as the measurement of the position of the control fittings. Flood retention basins can be operated uncontrolled, controlled for a constant release or via adaptive control. These options need to meet different requirements of the control equipment.