Institut für Wasserbau

Beschreibung und Ziele

Die Nutzung der norddeutschen Küstenregionen wird sich in den nächsten Jahrzehnten weiter intensivieren. Der Bevölkerungsanteil dieser Regionen wird zunehmen und die ökonomische Bedeutung dieser Regionen wird sich weiter verstärken. Mit diesem Wachstum einhergehend werden sich auch die Anforderungen an den Küstenschutz intensivieren. Mit einer sich verändernden Tidedynamik der Elbe und der zunehmenden Verschlickung von Hafenflächen tritt der Bedarf eines angepassten Ästuarmanagements in den Blickpunkt. Besonders unter der Berücksichtigung diverser Szenarien des klimatischen Wandels mit höheren Wasserständen und stärkeren Windgeschwindigkeiten müssen der regionalen Entwicklung angepasste, flexible Hochwasserschutzmaßnahmen für Küstenregionen, sowie umweltverträgliche strömungsbeeinflussende Maßnahmen entwickelt werden.

Das Teilprojekt „Anpassungsbedarf für den Küstenschutz an der Elbe infolge klimatischer Veränderungen“ des Themenfeldes Ästuarmanagement entwickelt Strategien und Handlungsansätze sowie Möglichkeiten der Umsetzung solcher angepassten und flexiblen Schutzmaßnahmen. Aufbauend auf verschiedenen Szenarien des klimatischen Wandels werden innovative Hochwasserschutzmaßnahmen als generelle Lösung des Überflutungsschutzes an der Unterlebe theoretisch betrachtet und in Onsite-Versuchen experimentell untersucht werden. Deichrückverlegungen, kaskardierende Poldersysteme, überströmbare Deichstrecken und innovative Deckwerke werden konventionellen Praktiken der Deicherhöhung oder Sperrwerkserrichtungen in Bezug auf Effektivität, Effizienz und Umweltverträglichkeit gegenübergestellt.

Zusammenarbeit/Schnittstellen

In Zusammenarbeit mit diversen Kooperationspartnern, zusammengesetzt aus Forschung (TUHH, GKSS, BAW,HCU), administrativen Organen (LKN, HPA, LSBG) und privatwirtschaftlichen Betrieben (Elastogran GmbH, IBA GmbH) erfolgt eine Bündelung des naturwissenschaftlichen, ökonomischen und technischen Fachwissens. Auf einer neu entwickelten Grundlage hydraulischer und morphodynamischer Daten werden Risikobereiche ausgewiesen und bestehende Schutzmaßnahmen bewertet. Durch numerische Simulationen werden neu entwickelte Maßnahmen modelliert und durch diverse Onsite-Versuche experimentell erprobt.

Die besondere Konstellation von Projektbeteiligten aus Forschung, Politik und Wirtschaft bietet eine erfolgsversprechende Plattform zur Entwicklung und Realisierung innovativer Konzepte.

Umsetzung/Projektgebiete

In sieben Arbeitspaketen soll die oben gennannten Zielsetzung realisiert werden. Diese Arbeitspakete basieren auf den in Teilprojekt 1.1 erstellten Klimafolgeszenarien und widmen sich den folgenden Inhalten:

• Erarbeitung hydraulischer und morphodynamischer Grundlagen, basierend auf den Konsortialrechnungen des deutschen Klimarechenzentrums. Ergänzung dieser grundlegenden Daten durch hydrodynamische Komponenten des Elbeästuars (BAW, GKSS)

• Seegangsanalyse und Simulation relevanter Belastungsgrößen für Hafenstandorte wie Hamburg und Cuxhaven und Untersuchung spezifischer Deichabschnitte in Wilhelmsburg, Brunsbüttel und Stade in numerischen Detailmodellen (TUHH).

• Erstellung von Risiko- und Überschwemmungskarten durch probabilistische Analyse der Versagenswahrscheinlichkeiten von hafenbaulichen Anlagen wie Kaimauern, Molen und Uferdeckwerken sowie Hochwasserschutzsystemen wie Deichen und Deichsielen. Diese Analysen werden unterstützt durch Simulation von Überflutungsvorgängen in Gebieten mit hohem Schadenspotential (TUHH)

• Entwicklung innovativer Methoden der Risikominderung durch theoretische Analyse und experimentellen Untersuchungen moderner Hochwasserschutzsysteme. Die neuartigen Schutzmaßnahmen der kaskardierenden Retentionspolder und mit ElastoCoast® befestigten Deichüberlaufstrecken werden in Onsite-Versuchen auf Machbarkeit, Effizienz und Umweltverträglichkeit praktisch simuliert und bewertet (TUHH, HPA, Elastogran GmbH).

• Untersuchung von wasserbaulichen Sicherungsanlagen in Hafenbereichen in Hinblick auf eine Verbesserung der Stabilität gegenüber Wellenbelastungen. In einem weiteren Onsite-Versuch in Form einer Teststrecke auf Sylt wird das Composite ElastoCoast® langfristig auf seine Dissipationseigenschaften gegenüber Wellen erforscht (TUHH, LKN, HPA, Elastgran GmbH).

• Anpassungsstudie neuartiger Hochwasserschutzsysteme an das städtische Entwicklungskonzept Wachsende Stadt an Beispiel Wilhelmsburg. Die aus dem Elbehochwasserschutz resultierende Lösungsansätze wie das kaskardierende Flutkammersystem werden mit den für den Binnenhochwasserschutz erforderlichen Maßnahmen wie dem dezentralen Regenwassermanagement kombiniert und ein grundlegendes Konzept erarbeitet. Diese Grundkonzeption wird pilotartig am Neubaugebiet Haulander Weg realisiert, sodass am Ende des Förderungszeitraumes bereits umgesetzte Beispiele zum Regen-, Hochwasser- und Grundwassermanagement in Teilen vorliegen werden (TUHH, BSU, LSBG, IBA GmbH, Bezirksamt Harburg)

• Weiterentwicklung der einzelnen Risikominderungsmaßnahmen zu einem integrativen Gesamtkonzept. Die verschiedenen Anpassungsmaßnahmen werden in Entwicklungszenarien zusammengefasst und deren Effektivität und Effizienz ganzheitlich für den Unterlauf der Elbe quantifiziert. Der Abstimmungsprozess zur Entwicklung dieser Szenarien erfolgt unter Beteiligung der Stakeholder und wird begleitet durch partizipative Planungsworkshops und diverse ILGs (TUHH, BSU, LSBG, IBA GmbH, Bezirksamt Harburg, HCU).

Die in diesen Arbeitspaketen erarbeiteten Teilergebnisse werden durch ständige Evaluation überprüft und überarbeitet sodass zuverlässige, innovative Gesamtkonzeptionen zum Anpassungsbedarf des Hochwasserschutzes an der Elbe bzgl. klimatischer Veränderungen erstellt werden können.