Lehmann Hydrologie-Wasserbau bietet folgende Leistungen an:
Geschiebeabschätzungen und –berechnungen bilden
eine wichtige Grundlage für Hochwasserschutzkonzepte und wasserbauliche
Fragestellungen sowie für die Risikobeurteilung. Mit der Quantifizierung des Geschiebetransportes
können die Relevanz einzelner Geschiebeherde, Erosions- und Ablagerungsstrecken bezeichnet
und die daraus folgenden Konsequenzen etwa für die folgenden Fragestellungen
abgeleitet werden:
· An welcher Stelle ist ein Geschiebeablagerungsplatz
zu planen und welche Kapazität muss er aufweisen?
· Wie gross ist ein Kanalabschnitt
zu dimensionieren?
· Welche Grösse muss ein Durchlass
aufweisen?
Die Feststofffracht
von Ereignissen verschiedener Grössenordnungen (z. B. 30-, 100- und 300-jährliche
Eriegnisse) hängt von verschiedenen Einflussgrössen ab, welche aufgrund von Szenarien
bis zu einem bestimmten Genauigkeitsgrad quantifiziert werden können. Die
Ergebnisse können durch die verschiedenen Annahmen und je nach angewendeter Methode variieren. Die Berechnung verschiedener
möglicher Szenarien weist den Vorteil auf, dass die Qualität der Aussage durch
die verschiedenen Ergebnisse besser beurteilt werden kann.
Die Analyse des
Feststofftransportes wird nach dem am
Geographischen Institut der Universität Bern und dem damaligen Bundesamt für
Wasser und Geologie (heute BAFU) erarbeiteten Verfahren durchgeführt. Dieses
Verfahren wurde mehrfach publiziert (z.
B. Lehmann 1993, GHO 1996) und seit damals weiterentwickelt und modifiziert.
Für bestimmte Fragestellungen des
Geschiebehaushaltes ist auch die jährliche Geschiebefrscht zu
bestimmen. Dies ist vor allem für ökologische Fragestelungen oder für
die Elektrizitätswirtschaft von Bedeutung. Die dafür angewendete
Methode istin der Anleitung "Abschätzung der
mittleren jährlichen Geschiebelieferung in Vorfluter. Praxishilfe im
Auftrag es Bundesamtes für Umwelt" beschrieben und wurde von Lehmann Hydrologie-Wasserbau mitentwickelt.
Mess- und Beobachtungensnetze sind eine wesentliche
Grundlage für die Erfassung von Abflüssen. Allerdings sind Messstationen teuer
und müssen über lange Zeiträume betrieben werden, um brauchbare Ergebnisse
liefern zu können. Obwohl beispielsweise seit über 100 Jahren Abflussmessungen
durchgeführt werden, sind daraus abgeleitete Schätzmethoden für
Hochwasserabflüsse nur unter speziellen Bedingungen und mit Einschränkungen
brauchbar.
Für
die geomorphologische–hydraulische Betrachtung wird davon ausgegangen,
dass das
Aussehen eines Gewässers seine Aktivität in der jüngeren Geschichte
(d.h. in
den letzten paar hundert Jahren) widerspiegelt, sofern nicht grössere
bauliche Veränderungen stattgefunden haben. Bis etwa 30-jährliche Hochwasser
verändern ein Gerinne in vielen Fällen nicht oder nur geringfügig und
Ausbrüche der Fliessgewässer sind in der
Regel nur an bestimmten Schwachstellen zu erwarten. Mittels
einfachen hydraulischen Berechnungen kann die Wassermenge, welche
gerade nicht
zum Ausbruch führt, abgeschätzt werden. Ein 300-jährliches
Ereignis
hingegen kann den Charakter eines Baches beeinträchtigen, wobei
oft
starke Erosionen und Wasserausbrüche Zeugen von hohen Abflüssen sind.
Beim angewendeten Abflussmodell wird das Gebiet in
einzelne homogene Flächen aufgeteilt. Jede
Abflussfläche erzeugt im Rahmen des Niederschlagsereignisses eine eigene
Abflussganglinie. Ferner ist jede Abflussfläche eine bestimmte Strecke vom
Vorfluter entfernt und weist zusätzlich im Gerinne eine gewisse Distanz zum
jeweiligen Berechnungspunkt auf. Die
„Fliessdauer“ des Wassers ist aus jeder Fläche unterschiedlich
lang, bis
das Wasser den Vorfluter und schliesslich den Berechnungspunkt
erreicht. Die Ganglinie jeder einzelnen Fläche wird nun beim
Beobachtungspunkt superponiert. Auf
diese Weise entsteht für jedes Szenarium eine Ganglinie. (Beispiel Birse bei Reconvilier, 50-jährliches Hochwasser).
Die Daten der Regenmessstationen der Meteoschweiz werden
noch vielerorts täglich erhoben. Für die Hochwasser kleiner Einzugsgebiete ist
jedoch eine Niederschlagsauflösung von 24 h zu weitmaschig, da kleine Bäche in
der Regel kurze Reaktionszeiten haben und innerhalb von Stunden oder kürzer
reagieren. Ebenso braucht es für detaillierte Untersuchungen hochauflösende
Niederschlagsdaten, die anhand zusätzlicher Messstationen, räumlich aber leider
auch nur sehr weitmaschig, bestehen. (z. B. kantonale Stationen, IMIS, usw.). Dennoch
können dort, wo Abflussmessungen bestehen, anhand der Abflussganglinie zeitlich
etwas höher auflösende Niederschlagsereignisse rekonstruiert werden, wie auch
anhand von hochauflösenden Regendaten ein Abflussereignis rekonstuiert werden
kann, sowiet es die Daten erlauben.
Hochwasserschutzmassnahmen werden auf seltene Hochwasser
dimensioniert. Der Schutz wird üblicherweise in Siedlungsgebietenauf ein 100jährliches
Hochwasser ausgelegt. Zusätzlich werden
Vorkehrungen getroffen, die anfallenden Wassermassen bei noch grösseren
Ereignissen, möglichst kontrolliert ableiten zu können (Überlastfall).
Abflussanalysen sind eine wichtige Grundlage, anhand
vorhandener Messreihen und Kenntnissen, Hochwasserabflüsse mit definierten
Jährlichkeiten zu ermitteln. Den statistischen Auswertungen liegt jedoch die
Annahme einer zufälligen Verteilung der extremen Hochwasser zugrunde, und dass
sich dazu deren Häufigkeit über längere Perioden nicht verändert. In der Definition
tritt ein hundertjährliches Hochwasser im Mittel alle 100 Jahre einmal
auftritt. Es kann zufällig verteilt, kann aber über eine längere Periode, z.B. in
500 Jahren 5 Mal erwartet werden.
Bis vor kurzem wurde diese Annahme praktisch nicht in Frage
gestellt. Seit einigen Jahren wird nun aber in verschiedenen Einzugsgebieten
eine Häufung von Hochwassern beobachtet. Dies wirft Fragen auf wie z. B:
Vor
der eigentlichen Auswertug der Daten ist deren Qualität zu überprüfen.
Die Erfahrung mit der Auswertung von Niederschlags- und
Abflussmessreihen und
deren Interpretation, unter Berücksichtigung der aufgetretenen Häufung
grösserer Hochwasser, konnte Lehmann
Hydrologie-Wasserbau in vielfältige Projekte einbringen.
Die Realisierung von Hochwasserschutzprojekten
verlangt eine weitest gehende Rücksichtnahme auf den natürlichen Charakter
eines Gewässers. Deshalb werden Hochwasserschutzmassnahmen und
Revitalisierugsmassnahmen oft zusammen geplant. Dabei sind neben biologischen
und zoologischen Kenntnissen auch die Erarbeitung eines naturnahen Geschiebehaushaltes
gefragt. Im Rahmen von
Revitalisierungsarbeiten an Fliessgewässern erarbeiten wir zusammen mit den
entsprechenden Fachkräften in Anlehnung an die historischen Gegebenheiten Konzepte
für die Durchlässigkeit von Geschiebe und Lebewesen. Dabei werden folgende
Fragestellungen berücksichtigt:
Objektschutz kann als permanente oder als temporäre Massnahme eingeplant werden. Permanente Objektschutzmassnahmen sind in der Regel Bestandteil der Konstruktion (z. B. Ablenkmauer) und sollten für das erwartete Ereignis genügen, ohne weitere Massnahmen treffen zu müssen. Temporäre Massnahmen werden bei Bedarf aufgestellt und setzen dafür eine gewisse Vorwarnzeit voraus. Objektschutz kann gegen Hochwasser als auch gegen andere Naturgefahren eingesetzt werden.
Objektschutzmassnahmen müssen daher wie traditionelle
Hochwasserschutzmassnahmen neben ihrer Wirkung bezüglich der fraglichen
Parzelle auch auf allfällige Negativwirkungen auf die Nachbargebiete geprüft
werden. Dies setzt allerdings die Kenntnis des Prozesses und seiner
Intensitäten, sowie der Grösse (z. B. Menge Wasser) voraus.
Hochwasser und Murgänge verursachen regelmässig Schäden an Siedlung und Infrastruktur. Obwohl Massnahmen gegen Unwetterereignisse getroffen werden, ist es nicht möglich diese vollständig einzudämmen. Technische und ökonomische Limiten sind neben grundsätzlichen Wissenslücken bezüglich Entstehung, dem Ablauf und den Auswirkungen der verschiedenen Prozesse als Hauptgründe zu nennen.
Ein wichtiges Mittel für ein besseres Prozessverständnis ist dabei die Dokumentation des abgalaufenen Ereigbnisses.
Neben zahlreichen Ereignisanalysen hat C. Lehmann auch die Mitteilung Nr. 5 der Arbeitsgruppe für operationelle Hydrologie (GHO) bei der damaligen Landeshydrologie und -geologie (LHG; heute Abt. Hydrologie im Bundesamt für Umwelt).
Die Erstellung von Gefahrenkarten setzt eine
umfassende Gefahrenbeurteilung voraus, bei der
versucht wird, die Entstehung und der Ablauf von Prozessen, ihre
räumliche Wirkung, die
Eintretenswahrscheinlichkeiten und die Intensitäten zu bestimmen.. Die Beurteilungen
erfolgen grösstenteils aufgrund bereits abgelaufener Ereignisse, den
Ergebnissen von Geländebegehungen und,
wo möglich und sinnvoll, mittels
Computer-Simulationen. Lokale Erfahrungswerte spielen eine entscheidende Rolle.
Gefahrenkarten zeigen auf, welche Siedlungsräume durch Hochwasser, Lawinen, Rutschungen oder Felsstürze bedroht sind. Aus ihnen lässt sich ablesen, welche Flächen beim nächsten Unwetter überschwemmt werden könnten, wo Lawinen herunterkommen oder welcher Hang ins Rutschen geraten könnte.