Vortrag TUHH auf der Auftaktveranstaltung am 27.09.2016

Auftaktveranstaltung für die Fachöffentlichkeit
Dienstag, 27. September 2016, Elmshorn
Vorstellung der geplanten Untersuchungen
Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle
Dipl.-Ing. (FH), M. Sc. Josef Oberhofer
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KAREL-Untersuchungsgebiet
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KAREL-Arbeitspakete (AP)
AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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KAREL-Arbeitspakete (AP)
AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Analyse der Auswirkungen
des Klimawandels
• Erfassung und Beschreibung des Ist-Zustandes des
Entwässerungssystems im KAREL-Untersuchungsgebiet
• Erforderliche Erweiterung der Datengrundlage
• Kalibrierung und Validierung der bestehenden Modelle
• Entwicklung einer Kopplung zwischen den bestehenden Modellen
• Darstellung der Auswirkungen des Klimawandels auf die
Entwässerung in die Krückau auf Grundlage des bestehenden
Wissens und der Modellergebnisse
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Erforderliche Erweiterung
der Datengrundlage
Niederschlagsmessungen im Einzugsgebiet
Wasserstands- und Abflussmessungen
im Bereich der Einleitungsbauwerke
Bestimmung der wasserstandsabhängigen
Pumpleistung der Schöpfwerke
Aufmessung von Gräben, Durchlässen und
einzelnen Entwässerungsbauwerke
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Entwicklung einer Kopplung zwischen
den bestehenden Modellen
NiederschlagAbfluss-Modell des
Krückau-Einzugsgebiets
Kanalnetzmodell
der Stadt Elmshorn
TUHH
Stadt Elmshorn
2DStrömungsmodell der
Krückau
TUHH
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Auswirkungen des Klimawandels
Projizierte jährliche und saisonale Änderungen des Niederschlags gegenüber 1971 – 2000
für das Gebietsmittel des Landkreises Pinneberg mit Elmshorn
Niederschlag [%] 2071 - 2100
50
50
40
40
Niederschlagsänderung [%]
Niederschlagsänderung [%]
Niederschlag [%] 2036 - 2065
30
20
10
0
-10
-20
-30
Jahr
DJF
MAM
JJA
30
20
10
0
-10
-20
-30
Jahr
SON
DJF
MAM
JJA
SON
B1: 3xREMO, 2x CLM
A1B: 3xREMO, 2xCLM
A2: 3xREMO
B1: 3xREMO, 2x CLM
A1B: 3xREMO, 2xCLM
A2: 3xREMO
Daten: Rechid et al. (2014): Klimaprojektionen für die Metropolregion Hamburg. Berichte aus den KLIMZUG-NORD Modellgebieten, Band 1.
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Auswirkungen des Klimawandels
Bandbreite der simulierten Änderungen der Niederschlagstage ≥ 10 mm pro Jahreszeit
gegenüber 1971 – 2000 für das Gebietsmittel der Metropolregion Hamburg
2036 - 2065
2071 - 2100
Daten: Rechid et al. (2014): Klimaprojektionen für die Metropolregion Hamburg. Berichte aus den KLIMZUG-NORD Modellgebieten, Band 1.
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Auswirkungen des Klimawandels
Bandbreite der simulierten Änderungen der Niederschlagstage ≥ 20 mm pro Jahreszeit
gegenüber 1971 – 2000 für das Gebietsmittel der Metropolregion Hamburg
2036 - 2065
2071 - 2100
Daten: Rechid et al. (2014): Klimaprojektionen für die Metropolregion Hamburg. Berichte aus den KLIMZUG-NORD Modellgebieten, Band 1.
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Auswirkungen des Klimawandels
Beobachtete und projizierte Änderung des MSL* gegenüber 1990
Die blauen Kreise mit den vertikalen Linien stellen die Projektionen für den regionalen Anstieg bis 2020, 2050 und 2080 dar.
Die graue Fläche umfasst den Bereich zwischen der 5%- und der 95%-Perzentile der Projektionen des IPCC.
Die rote Linie stellt den dazugehörigen Median dar.
* MSL: Mean Sea Level = Mittlerer Meeresspiegel
Quelle: Weisse et al. (2014)
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Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf das Elbe-Ästuar
Differenz des mittleren Tidehochwassers (durchgezogen) und Tideniedrigwassers (gestrichelt) zwischen
Ist-Zustand und MSL-Szenario entlang der Fahrrinne der Unterelbe, QOW = 350 m³/s
Quelle: Nehlsen (2016) in Anlehnung an Seiffert et al. (2014)
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Auswirkungen des Meeresspiegelanstiegs auf
das Entwässerungssystem an der Krückau
Auswertung der Thw und Tnw am Pegel Krückau-Sperrwerk-BP (11/1980 – 06/2015)
Derzeitiges Entwässerungssystem: ausgelegt für max. Krückau-WST von 2,1 m u. NN
(Schadlose Abführung eines 2-jährlichen Regenereignisses)
Anzahl der Thw pro Jahr > 2,1 m ü. NHN
Anzahl der Tnw pro Jahr > 2,1 m ü. NHN
700
5
84,1 %
600
4
500
400
3
300
2
200
100
1
9,6 %
0
0
Hinweis: Anzahl der Tiden pro Jahr: ca. 706
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Auswirkungen des Klimawandels
Zusammenfassung
Zukünftig ist zu erwarten, dass die Regenentwässerung in
Elmshorn in besonderem Maße durch den Klimawandel
betroffen sein wird. Die erwarteten Auswirkungen und Folgen
des Klimawandels sind:
•
Zunehmende Intensitäten von Niederschlagsereignissen und eine jahreszeitliche Umverteilung der
Niederschläge, die dazu führen, dass mehr Wasser in der
gleichen Zeit entwässert werden muss.
•
Ein Anstieg des mittleren Meeresspiegels und damit
auch der Tidewasserstände in der Krückau, wodurch das
Zeitfenster verringert wird, in dem eine Entwässerung in
die Krückau stattfinden kann.
 Im ungünstigen Fall können dann schon mittlere
Regenereignisse zu einem Überstau der Kanalisation mit
Überschwemmungen tiefliegender Stadtgebiete führen, die
entsprechende Schäden verursachen.
Foto: Stadt Elmshorn
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KAREL-Arbeitspakete (AP)
AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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KAREL-Arbeitspakete (AP)
AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Entwicklung und Quantifizierung
von Anpassungsmaßnahmen
Erarbeitung und
Diskussion
denkbarerer
Lösungsvorschläge
(im engen Austausch
mit Experten vor Ort)
• Stadt Elmshorn:
Detailkenntnisse, daher
federführend, um
zielgerichtet praktikable
Lösungen zu entwickeln
• TUHH: Erfahrungen zu
grundsätzlichen
Anpassungsmaßnahmen
Implementierung
einer Auswahl
geeigneter
Lösungsansätze in
die numerischen
Modelle
Analyse und
Bewertung auf der
Grundlage von
Simulationsergebnissen
• NiederschlagAbfluss-Modell
des KrückauEinzugsgebiets
• Kanalnetzmodell
der Stadt Elmshorn
• 2D-Strömungsmodell der Krückau
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Entwicklung und Quantifizierung
von Anpassungsmaßnahmen
Grundsätzlich denkbare Lösungsansätze
Aktionsplan
Unterlauf
Aktionsplan
Stadt Elmshorn
Aktionsplan
Oberlauf
•
Optimierung des
Grabensystems
•
Schadlose Ableitung des
Regenwassers über das Umland
•
•
Optimierung des
Schöpfwerkbetriebes
•
Gekoppelte Gräben- und
Grünstreifensysteme
Anpassung des Betriebs
der Piening‘schen Mühle
(Elmshorn)
•
•
Leistungserhöhung der
Schöpfwerke
•
Schadlose Ableitung des
Oberflächenwassers über Straßen
Potenziale zum
Wasserrückhalt im
Einzugsgebiet
•
Polderflächen zur
Zwischenspeicherung von
Niederschlagswasser
•
Gründächer
•
…
•
Regenwassernutzung
•
Multifunktionale Räume
•
…
•
…
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AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
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Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Beteiligung von Akteuren
Beteiligte (wasserwirtschaftliche) Akteure im KAREL-Untersuchungsgebiet
Stadt Elmshorn
Stadtentwässerung, Amt
für Stadtentwicklung,
Flächenmanagement
Politik /
Fraktionen
MLUR
Ministerium für
Energiewende,
Landwirtschaft, Umwelt
und ländliche Räume
LLUR
Landesamt für
Landwirtschaft, Umwelt
und ländliche Räume
Verbände
Deich-, Siel-, Wasserund Abwasserzweckverbände
LKN
Landesbetrieb für
Küstenschutz,
Nationalpark und
Meeresschutz
Grundeigentümer
Wasser- und
Naturschutzabteilungen
(Landwirtschaft,
Unternehmen, …)
SUK
(Stadt-UmlandKooperation
 Gemeinden)
Fischerei
NGOs
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WSA
(Wasser- und
Schifffahrtsamt
Hamburg)
(Landkreise
Pinneberg und
Steinburg)
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Beteiligung von Akteuren
Dialog in Form von Experten-Veranstaltungen vor Ort:
•
Erläuterung der zu erwartenden Auswirkungen des
Klimawandels auf die Entwässerung im Untersuchungsgebiet
•
Vorstellung und Diskussion potentieller Lösungsansätze
•
Gemeinsame Bewertung von Anpassungsmaßnahmen:
Realisierungschancen (Machbarkeit / Wirtschaftlichkeit),
Umsetzungshindernisse, Anregungen und Verbesserungsvorschläge
Informationsbroschüre(n); Zielgruppe: Verbandsmitglieder / Grundeigentümer
 Erläuterung der Problematik + Zusammenfassung von Lösungsvorschlägen
Nach KAREL: Fortführung des begonnenen fachlich-politischen Dialogs
über die erste Phase der Vorplanung hinaus bis zur Umsetzung von Anpassungsmaßnahmen (vgl. SUK*)
*SUK: Stadt-Umland-Kooperation, seit 2009
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AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Integration von Einzelmaßnahmen
Aktionsplan
Unterlauf
Aktionsplan
Stadt Elmshorn
Aktionsplan
Oberlauf
•
Zunächst getrennt für jeden Aktionsplan: Zusammenführung von Einzelmaßnahmen
•
Grundlage:
•
Modelltechnische Implementierung und Analyse der Wirksamkeit von
Maßnahmenkombinationen
Analyse der Auswirkungen des Klimawandels,
Entwicklung von Anpassungsmaßnahmen,
Akteursbeteiligung.
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AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Aktionsplan Unterlauf Krückau
Grundsätzlich denkbare Lösungsansätze
•
Optimierung des Grabensystems
(Gestaltung + Unterhaltung)
•
Optimierung des Schöpfwerkbetriebes:
Vermeidung des Betriebs während der
Sperrzeiten / Thw  Zwischenspeicherung
in Rückhaltebecken
•
Leistungserhöhung der Schöpfwerke
•
Polderflächen zur Zwischenspeicherung
von Niederschlagswasser:
 Ausbildung als Überlaufpolder
(Überströmung ab definiertem
Wasserstand); zweite Deichlinie nötig
•
…
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KAREL-Arbeitspakete (AP)
AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Aktionsplan Stadt Elmshorn
Grundsätzlich denkbare Lösungsansätze
•
Schadlose Ableitung des Regenwassers
über das Umland
•
Gekoppelte Gräben- und
Grünstreifensysteme  praktische
Aspekte (z.B. Unterhaltungsaufwand)
•
Schadlose Ableitung des
Oberflächenwassers über Straßen
 Bespiel: Hamburger Straße
•
Gründächer
•
Flächendeckende Regenwassernutzung
•
Ableitung von Überstauwasser in
multifunktionale Räume (Parkplätze,
Sport- und Spielplätze, …)
•
…
- 31 -
Langfristige Ansätze
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Aktionsplan Stadt Elmshorn
Empfohlene Überstauhäufigkeiten von Neubauten
Quelle: DIN EN 752 (2008): Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden
Wie verändert sich die statistische Sicherheit in Abhängigkeit der Jährlichkeit des
angesetzten tideabhängigen Außenwasserstandes?  Derzeit in keiner Norm geregelt
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KAREL-Arbeitspakete (AP)
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Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
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Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
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Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
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Aktionsplan Oberlauf Krückau
Grundsätzlich denkbare Lösungsansätze
•
Anpassung des Betriebs der
Piening‘schen Mühle (Elmshorn)
 Wasseraufstau zur Entlastung des
Stadtgebietes bei geschlossenem
Krückau-Sperrwerk
•
Potenziale zum Wasserrückhalt im
Einzugsgebiet (z.B. Rückhaltebecken)
•
…
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Ziele für die Aktionspläne
Aktionsplan
Unterlauf
Aktionsplan
Stadt Elmshorn
Aktionsplan
Oberlauf
•
Einstieg in den Dialog mit Experten vor Ort: Dauerhafte Vernetzung Stadt - Umland
•
Informationsbroschüren für die Experten vor Ort:
Darstellung von gebietsspezifischen Problemstellungen und Lösungsansätzen
•
Grundsätzliche Maßnahmenempfehlungen zur Anpassung der TeilgebietsEntwässerungssysteme an den Klimawandel
•
Wichtige Bestandteile der Vorplanung (z.B. hydraulische Eckdaten):
Unterlauf: anzusetzende Binnen- / Außenwasserstände, erforderliche Leistungsfähigkeit von Bauwerken, …
Stadt Elmshorn: erforderliche Querschnitte und Mindestgefälle von Entwässerungsgräben, …
Oberlauf: Stauverhältnisse, Volumina von Rückhaltebecken, …
•
Kopplung bestehender Modelle
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KAREL-Arbeitspakete (AP)
AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
AP 4 Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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AP 1 Koordination, Projektmanagement und Öffentlichkeitsarbeit
AP 2 Aktionsplan
Unterlauf Krückau
AP 3 Aktionsplan
Stadt Elmshorn
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Oberlauf Krückau
Analyse der
Auswirkungen
des Klimawandels
Entwicklung
und Quantifizierung von
Anpassungsmaßnahmen
Kapazitätsaufbau und
Beteiligung
von
Akteuren
Integration
von Einzelmaßnahmen
AP 5 Integrativer Aktionsplan Entwässerung Krückau
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Integrativer Aktionsplan
Entwässerung Krückau
Aktionsplan
Unterlauf Krückau
Aktionsplan
Stadt Elmshorn
Aktionsplan
Oberlauf Krückau
Integriertes und räumlich
übergreifendes Klimaanpassungskonzept für die Regenentwässerung
der Stadt Elmshorn und der
Umlandgemeinden innerhalb des
KAREL-Untersuchungsgebiets
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Integrativer Aktionsplan
Entwässerung Krückau
 Erstellung einer Gesamtschau zur Entwässerungssituation im Untersuchungsgebiet
mit Fokus auf den Wechselwirkungen zwischen den Teilgebieten
Außenwasserstände der
Krückau
Entwässerungsmöglichkeiten im
Unterlauf
Wasserbewirtschaftung im
Stadtgebiet
Nutzung und
Steuerung der
Schöpfwerke im
Unterlauf
Entwässerungsmöglichkeiten für
das Stadtgebiet
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Wasserbewirtschaftung im
Oberlauf
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KAREL: Innovationsgehalt
und Mehrwert
Produkte / Methoden
•
Abgestimmtes, gebietsübergreifendes Konzept zur Entwässerung in die Krückau
•
Ansatz zur Berücksichtigung schwankender Außenwasserstände im Vorfluter
•
•
bei der Entwässerung über Kanalnetze
•
bei der Dimensionierung von Regenrückhaltungen
Kopplung zwischen den Modellen:
Niederschlag-Abfluss-Modell  2D-Strömungsmodell  Kanalnetzmodell
Qualitativ
•
Aufbau einer Expertise im Bereich Anpassung an den Klimawandel bei den Akteuren in
Elmshorn und den umliegenden Gemeinden
•
Förderung der interkommunalen Planung und Zusammenarbeit in der Region durch
Erweiterung der SUK um den Aspekt Anpassung an den Klimawandel
•
Etablierung eines Dialoges mit den Experten vor Ort als dauerhafte Einrichtung zur
Begleitung der Planung und Umsetzung von (Klimaanpassungs-)Maßnahmen
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Überleitung zur Diskussion
FRAGEN
•
Wo sehen Sie die zentralen Herausforderungen hinsichtlich
der Niederschlagsentwässerung an der Krückau?
•
Welche Lösungsmöglichkeiten gibt es? Wo?
 Bitte direkt in den Karten
markieren und beschriften!
 Für längere Texte: DinA4-Blätter
ausfüllen (Kontaktdaten freiwillig)
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Vielen Dank!
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