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Hydraulischer Modellversuch Odertalsperre

Am Südwestrand des Harzes wurde zwischen 1930 und 1933 bei Bad Lauterberg (Niedersachsen) die Odertalsperre errichtet, die dem Hochwasserschutz, der Energieerzeugung und der Niedrigwasseraufhöhung des Unterlaufes der Oder in Trockenzeiten dient. Die Gesamtanlage besteht neben der 56 m hohen Hauptsperre (Erddamm mit Betonkern) aus einem unterhalb gelegenen Ausgleichsbecken (ca. 200 m x 700 m), das wiederum durch einen 7,5 m hohen Erddamm mit integrierter Wehranlage begrenzt wird. Das Reservoir der Hauptsperre und das Ausgleichsbecken wurden bis Anfang der 1990er Jahre als Pumpspeicherkraftwerk betrieben. Zur sicheren Ableitung extremer Hochwasser existiert am linken Hang der Hauptsperre eine Hochwasserentlastungsanlage (HWE) aus Beton, die nach fast 80 Jahren Schäden aufweist, die einer Sanierung bedürfen. Aus Sicherheitserwägungen soll außerdem die Wehranlage des Ausgleichsbeckens umgebaut werden. Für den Betreiber, die Harzwasserwerke GmbH aus Hildesheim, wurden deshalb von Dezember 2008 bis September 2009 zur Vorbereitung der geplanten Sanierungen hydraulische Modellversuche zur HWE, zur Wehranlage am Abschlussdamm des Ausgleichsbeckens und zum Ausgleichsbecken selbst durchgeführt. Unter Leitung von Prof. Jürgen Stamm erfolgten im Hubert-Engels-Labor des Instituts für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) der TU Dresden durch Dipl.-Ing. Holger Haufe und Dipl.-Ing. Thomas Kopp die Untersuchungen an drei Teilmodellen, zwei davon physikalisch im Maßstab M 1:25 für die HWE und M 1:20 für die Wehranlage. Bei dem dritten Teilmodell handelte es sich um ein tiefengemitteltes 2D-hydronumerisches Modell zur Ermittlung der Strömungsverhältnisse im Ausgleichsbecken. Am Teilmodell der HWE wurde im Rahmen mehrerer Versuchsreihen die hydraulische Leistungsfähigkeit und Funktionstüchtigkeit für verschiedene Zustände (vor, während und nach der Sanierung) überprüft und nachgewiesen. Durch Maßstabseffekte bedingte hydraulische Unterschiede zwischen Natur und Modell (Wasser-Luft-Gemischabfluss), die im 'verkleinerten' Modell nicht auftraten, wurden analytische Berechnungen durchgeführt, mit denen nachgewiesen werden konnte, dass die Seitenwände der HWE auch beim vermutlich größten Hochwasser (PMF) nicht überströmt werden. Die Harzwasserwerke GmbH wird voraussichtlich 2010/11 auf Grundlage der Versuchsergebnisse mit den Sanierungsarbeiten beginnen. Die am IWD untersuchten und hydraulisch optimierten Einzelmaßnahmen werden dann zu einer effizienten Bauausführung beitragen und anschließend die Hochwassersicherheit der Odertalsperre für die nächsten Generationen gewährleisten. (Text gekürzt)

Hochwassergefahrenkarte Wuppertal

<p>Die Hochwassergefahrenkarte Wuppertal ist eine im Auftrag der Stadt Wuppertal von der Firma cismet GmbH betriebene interaktive Internet-Kartenanwendung zur Information der Öffentlichkeit über Überflutungsrisiken im Zusammenhang mit Hochwasserereignissen. Sie stellt hierzu die Maximalwerte von Wassertiefen dar, die im Verlauf der drei vom Land NRW für die Wuppertaler Risikogewässer (Wupper, Schwelme, Mirker Bach, Morsbach, Hardenberger Bach, Deilbach) simulierten Hochwasser-Szenarien auftreten. Dazu wird ein Raster mit einer Kantenlänge von 1 m benutzt. Die Wassertiefen werden in der 2D-Kartendarstellung mit einem Farbverlauf visualisiert. In der 3D-Ansicht wird die Wasseroberfläche in den überfluteten Bereichen wie eine zweite digitale Geländeoberfläche in einem transparenten Blauton dargestellt. Sobald die Hochwassergefahrenkarte und die Starkregengefahrenkarte auf einem Endgerät in zwei Fenstern desselben Browsers gestartet werden, sind ihre 2D-Kartenausschnitte (Position und Maßstab) standardmäßig miteinander gekoppelt. Die Implementierung erfolgte ebenfalls durch die Firma cismet als Applikation innerhalb des Urbanen Digitalen Zwillings der Stadt Wuppertal (DigiTal Zwilling). Im Konzept des DigiTal Zwillings implementiert die Hochwassergefahrenkarte einen Teilzwilling, der dem Fachzwilling Klimawandel zuzuordnen ist. Die Hochwassersimulationen des Landes NRW erfolgen nach den Vorgaben der EU-Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (EU-HWRM-RL) in einem Turnus von sechs Jahren für die Risikogewässer des Landes. Derzeit sind die im Dezember 2019 vorgelegten Ergebnisse des zweiten Umsetzungszyklus der EU-HWRM-RL verfügbar. Für die Hintergrundkarten nutzt die Hochwassergefahrenkarte Internet-Kartendienste (OGC-WMS) des Regionalverbandes Ruhr zur Stadtkarte 2.0, des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie zur basemap.de sowie der Stadt Wuppertal (True Orthophoto, Amtliche Basiskarte ABK und Hillshade). Technisch basiert die Hochwassergefahrenkarte auf Open-Source-Komponenten, insbesondere den JavaScript-Bibliotheken React, Leaflet und CesiumJS. Die Hochwassergefahrenkarte Wuppertal ist frei zugänglich für beliebige interne Nutzungen. Die Integration in eine eigene online-Applikation oder Website des Anwenders ist generell vertrags- und kostenpflichtig.</p> <p> </p>

Hochwassergefahrenkarte Wuppertal

<p>Die Hochwassergefahrenkarte Wuppertal ist eine im Auftrag der Stadt Wuppertal von der Firma cismet GmbH betriebene interaktive Internet-Kartenanwendung zur Information der Öffentlichkeit über Überflutungsrisiken im Zusammenhang mit Hochwasserereignissen. Sie stellt hierzu die Maximalwerte von Wassertiefen dar, die im Verlauf der drei vom Land NRW für die Wuppertaler Risikogewässer (Wupper, Schwelme, Mirker Bach, Morsbach, Hardenberger Bach, Deilbach) simulierten Hochwasser-Szenarien auftreten. Dazu wird ein Raster mit einer Kantenlänge von 1 m benutzt. Die Wassertiefen werden in der 2D-Kartendarstellung mit einem Farbverlauf visualisiert. In der 3D-Ansicht wird die Wasseroberfläche in den überfluteten Bereichen wie eine zweite digitale Geländeoberfläche in einem transparenten Blauton dargestellt. Sobald die Hochwassergefahrenkarte und die Starkregengefahrenkarte auf einem Endgerät in zwei Fenstern desselben Browsers gestartet werden, sind ihre 2D-Kartenausschnitte (Position und Maßstab) standardmäßig miteinander gekoppelt. Die Implementierung erfolgte ebenfalls durch die Firma cismet als Applikation innerhalb des Urbanen Digitalen Zwillings der Stadt Wuppertal (DigiTal Zwilling). Im Konzept des DigiTal Zwillings implementiert die Hochwassergefahrenkarte einen Teilzwilling, der dem Fachzwilling Klimawandel zuzuordnen ist. Die Hochwassersimulationen des Landes NRW erfolgen nach den Vorgaben der EU-Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (EU-HWRM-RL) in einem Turnus von sechs Jahren für die Risikogewässer des Landes. Derzeit sind die im Dezember 2019 vorgelegten Ergebnisse des zweiten Umsetzungszyklus der EU-HWRM-RL verfügbar. Für die Hintergrundkarten nutzt die Hochwassergefahrenkarte Internet-Kartendienste (OGC-WMS) des Regionalverbandes Ruhr zur Stadtkarte 2.0, des Bundesamtes für Kartographie und Geodäsie zur basemap.de sowie der Stadt Wuppertal (True Orthophoto, Amtliche Basiskarte ABK und Hillshade). Technisch basiert die Hochwassergefahrenkarte auf Open-Source-Komponenten, insbesondere den JavaScript-Bibliotheken React, Leaflet und CesiumJS. Die Hochwassergefahrenkarte Wuppertal ist frei zugänglich für beliebige interne Nutzungen. Die Integration in eine eigene online-Applikation oder Website des Anwenders ist generell vertrags- und kostenpflichtig.</p> <p> </p>

Wassertiefen zum Lastfall HQhäufig 2. Zyklus

Im Zuge der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (HWRM-RL) 2. Zyklus 2016 - 2021 wurden für 3 Szenarien HQhaeufig (häufig/high), HQ100 (mittel/medium), HQextrem (selten/low) Modellierungen der Wasserstände vorgenommen.Die dargestellten Wassertiefen können in vier Bereiche unterschieden werden.1) Hydraulisch berechnete Wassertiefen in Risikogebieten.2) Hydraulisch berechnete Wassertiefen außerhalb von Risikogebieten (Informelle Darstellung).3) Geschützte Bereiche hinter Hochwasserschutzanlagen mit einem Bemessungswasserstand höher als der dargestellte Lastfall.4) Geschützte Bereiche hinter Hochwasserschutzanlagen mit einem Bemessungswasserstand niedriger als der dargestellte Lastfall. Die geschützten Bereiche sind nicht hydraulisch berechnet, sondern grob zu Orientierungszwecken ermittelt worden.Diese Daten sind auch im INSPIRE Datenmodell „Annex 3: Gebiete mit naturbedingten Risiken“ erhältlich. Die Bereitstellung erfolgt über die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) per Darstellungs- und Downloaddienst, deren URLs in den Transferoptionen angegeben sind.

Hochwasser und Überschwemmungen 2024

Für Gebiete, für die ein Hochwasserrisiko festgestellt wurde, sind HWGK und HWRK zu erarbeiten bzw. aktualisieren und ÜSG festzusetzen. Die HWGK zeigen, welche Flächen bei Hochwasserereignissen unterschiedlicher Eintrittswahrscheinlichkeit betroffen sind. In Berlin werden entsprechend HWRM-RL folgende drei Hochwasserszenarien betrachtet: Hochwasser mit niedriger Wahrscheinlichkeit oder extremes Ereignis (seltenes Ereignis, HQ selten / HQ extrem ) Hochwasser mit mittlerer Wahrscheinlichkeit (mittleres Ereignis, HQ mittel ) Hochwasser mit hoher Wahrscheinlichkeit (häufiges Ereignis, HQ häufig ) Nach den Festlegungen in der Flussgebietsgemeinschaft Elbe sind die Hochwasserereignisse bzw. Hochwasserszenarien wie in Tabelle 1 definiert. In Berlin wurden die HWGK für die verschiedenen Hochwasserszenarien mit den entsprechenden Wahrscheinlichkeiten basierend auf unterschiedlichen Methoden ermittelt. Zum einen war ein abgestimmtes Vorgehen mit dem Land Brandenburg notwendig, da die Gewässer von Brandenburg nach Berlin fließen und die Havel auch wieder das Land Berlin nach Brandenburg verlässt. Zum anderen musste die Methode an die naturräumlichen Gegebenheiten und die Datenverfügbarkeit angepasst werden. Die methodischen Ansätze werden weiter unten zusammenfassend beschrieben, wobei Tabelle 2 einen Überblick über die angewandten Methoden sowie die weiterführenden Studien gibt. Für eine detaillierte Beschreibung der Methode wird auf die entsprechenden Studien verwiesen. HWGK für Hochwasser mit mittlerer Wahrscheinlichkeit stellen die Grundlage der ÜSG dar, die entsprechend behördlich festgesetzt werden. Es findet eine öffentliche Beteiligung statt, um betroffene Bürger und Interessengruppen einzubeziehen. Das ermöglicht es, lokale Kenntnisse und Bedenken zu berücksichtigen und die Akzeptanz der Maßnahmen zu fördern. Müggelspree und Gosener Wiesen Die Berliner Müggelspree und der Gosener Kanal liegen im Rückstaubereich der Stauhaltung Mühlendamm. Die Wasserstände werden maßgeblich durch die Steuerung der Wehre und Schleusen an der Schleuse Mühlendamm, der Schleuse Kleinmachnow und der Oberschleuse bestimmt. Durch die Steuerung und das große Retentionsvermögen der Stauhaltung ist ein direkter Zusammenhang zwischen der Jährlichkeit der Durchflüsse und der Wasserstände nicht immer gegeben. Hochwasserschadensereignisse müssen nicht zwangsläufig mit außergewöhnlich hohen Zuflüssen der Spree im Zusammenhang stehen. In der Vergangenheit erfolgte die Steuerung situationsbezogen bzw. nach anderen Prämissen. In Vorbereitung der Ableitung der HWGK wurden umfassende Untersuchungen zu den Einflussmöglichkeiten einer gezielten Wehrsteuerung durchgeführt, mit dem Ziel, das Risiko negativer Auswirkungen von Hochwasserereignissen zu minimieren. Mit dem hydronumerischen Modell GERRIS/HYDRAX der Bundesanstalt für Gewässerkunde wurden für Hochwasserereignisse aus den Jahren 1975, 1994 und 2011 durch instationäre, eindimensionale Berechnungen der Einfluss der Wasserstandssteuerung im Hochwasserfall untersucht. Ausgehend von vergangenen Ereignissen wurden in Zusammenarbeit mit dem Wasserstraßen- und Schifffahrtsamt Steuerungsszenarien entwickelt, wobei verschiedene, bestehende Ziele und Restriktionen berücksichtigt wurden: Im Hochwasserfall sollen die Schäden durch Überschwemmungen in Siedlungsbereichen minimiert, Bauwerke mit Holzpfahlgründungen durch das notwendige Absenken des Wasserstandes im Wehrbereich der Schleuse Mühlendamm nicht beschädigt und die Schifffahrt so lange wie möglich aufrechterhalten werden. Die Ergebnisse zeigen, dass die Auswirkungen von Hochwasserabflüssen der Spree durch entsprechende Steuerung der Wehre reduziert werden können. Zwischen der Generaldirektion Wasserstraßen und Schifffahrt des Bundes als übergeordnete Behörde des Wasserstraßen- und Schifffahrtsamtes (Betreiber der Wehre und Schleusen) und der für Wasserwirtschaft zuständigen Senatsverwaltung wurde eine Verwaltungsvereinbarung geschlossen, um durch vorausschauende Steuerung der Wasserstände in der Stauhaltung Berlin die nachteiligen Folgen von Hochwasser zu verringern. Für den Bereich Gosener Wiesen wurden die Ergebnisse des Landes Brandenburg übernommen, da bei Hochwasser die Landesgrenze Berlin/Brandenburg überströmt wird und dieser Bereich durch die entwickelte Methode nicht abgedeckt wird (IWU 2015). Untere Havel / Untere Spree Der Berliner Bereich der Unteren Havel / Unteren Spree ist Teil der Stauhaltung Brandenburg. Die Vorgehensweise wird an die Vorgehensweise des Landes Brandenburg angepasst, um so einen methodisch einheitlichen Ansatz für die Stauhaltung Brandenburg zu gewährleisten. Für sieben Pegel (Charlottenburg Unterpegel (UP), Sophienwerder, Spandau UP, Freybrücke/Tiefwerder, Pfaueninsel, Potsdam Abz. und Potsdam Lange Brücke) wurde eine extremwertstatistische Auswertung der Wasserstände für den Zeitraum 1964-2013 durchgeführt. Diese Hochwasserstände bilden Stützstellen des Wasserspiegelgefälles für ein 100-jährliches Ereignis. Die Wasserspiegellage wurde durch lineare Interpolation der Stützstellen unter Berücksichtigung des durch unterschiedliche Durchflüsse und Querschnitte bedingten Gefällewechsels abgeleitet. Für die Überschwemmungsgebeite erfolgte eine Differenzierung in durchströmtes (Überschwemmungsgebiet Untere Havel I) und überstautes (Überschwemmungsgebiet Untere Havel II) Gebiet, um aufgrund der hydraulischen Gegebenheiten spezifische Ausnahmen hinsichtlich der Nutzungsbeschränkungen zu normieren (IWU 2014). Erpe, Panke, Tegeler Fließ und Wuhle Die Methodik zur Ermittlung der HWGK an Erpe, Panke, Tegeler Fließ und Wuhle ist grundsätzlich vergleichbar. Zur Ermittlung der Durchflüsse eines Hochwasserereignis wurde für das entsprechende Einzugsgebiet ein hydrologisches Niederschlag-Abfluss-Modell unter Berücksichtigung der relevanten abflussbildenden Faktoren wie Flächennutzung, Topografie, Bodenverhältnisse, Versiegelung sowie Einflüsse der Bewirtschaftung und Regenwassereinleitungen aufgestellt. Das Modell wurde anhand von Niederschlags- und Klimadaten sowie gemessenen Abflüssen kalibriert und validiert. Die ermittelten Bemessungsabflüsse waren dann Eingangsgröße in die hydraulische Modellierung zur Berechnung der Wasserstände und Fließverhältnisse. Es wurden eindimensional-(in)stationäre Modelle verwendet. Grundlage der hydraulischen Modelle sind im Wesentlichen geometrische Daten über Fließquerschnitte sowie Angaben zu Fließverhältnissen und Rauheiten. Hierzu wurden Querprofile aus der Vermessung unter Verwendung des DGMs um die Vorlandbereiche erweitert. Auch das hydraulische Modell wurde kalibriert und validiert. Hier wurden auf die Wasserstandsganglinien sowie auf die im Zuge der Vermessung erfassten Wasserstände zurückgegriffen. Mittels dieses Modells wurden die Wasserspiegellagen für die Hochwassereignisse als auch die von Hochwasser betroffenen Gebiete berechnet (IPS 2009, IPS 2013, Koenzen et al. 2011 und ProAqua 2021).

Forschungsgruppe (FOR) 2589: Zeitnahe Niederschlagsschätzung und -vorhersage; Near-Realtime Quantitative Precipitation Estimation and Prediction (RealPEP), sub project: Coordination Funds

High-quality near-real time Quantitative Precipitation Estimation (QPE) and its prediction for the next hours (Quantitative Precipitation Nowcasting, QPN) is of high importance for many applications in meteorology, hydrology, agriculture, construction, water and sewer system management. Especially for the prediction of floods in small to meso-scale catchments and of intense precipitation over cities timely, the value of high-resolution, and high-quality QPE/QPN cannot be overrated. Polarimetric weather radars provide the undisputed core information for QPE/QPN due to their area-covering and high-resolution observations, which allow estimating precipitation intensity, hydrometeor types, and wind. Despite extensive investments in such weather radars, QPE is still based primarily on rain gauge measurements since more than 100 years and no operational flood forecasting system actually dares to employ radar observations for QPE. RealPEP will advance QPE/QPN to a stage, that it verifiably outperforms rain gauge observations when employed for flood predictions in small to medium-sized catchments. To this goal state-of-the?art radar polarimetry will be sided with attenuation estimates from commercial microwave link networks for QPE improvement, and information on convection initiation and evolution from satellites and lightning counts from surface networks will be exploited to improve QPN. With increasing forecast horizons the predictive power of observation-based nowcasting quickly deteriorates and is outperformed by Numerical Weather Prediction (NWP) based on data assimilation, which fails, however, for the first hours due to the lead time required for model integration and spin-up. Thus, RealPEP will merge observation-based QPN with NWP towards seamless prediction in order to provide optimal forecasts from the time of observation to days ahead. Despite recent advances in simulating surface and sub-surface hydrology with distributed, physicsbased models, hydrologic components for operational flood prediction are still conceptual, need calibration, and are unable to objectively digest observational information on the state of the catchments. RealPEP will prove that in combination with advanced QPE/QPN physics-based hydrological models sided with assimilation of catchment state observations will outperform traditional flood forecasting in small to meso-scale catchments.

Küstengebiete HWRM-RL Übersicht 2. Zyklus

Küstengebiete (Coastal Areas) der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (HWRM-RL) 2. Zyklus 2016 - 2021, Übersicht zu Art. 5 HWRM-RL.Diese Daten sind auch im INSPIRE Datenmodell „Annex 3: Gebiete mit naturbedingten Risiken“ erhältlich. Die Bereitstellung erfolgt über die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) per Darstellungs- und Downloaddienst, deren URLs in den Transferoptionen angegeben sind.

Wassertiefen zum Lastfall HQmittel / HQ100 2. Zyklus

Im Zuge der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (HWRM-RL) 2. Zyklus 2016 - 2021 wurden für 3 Szenarien HQhaeufig (häufig/high), HQ100 (mittel/medium), HQextrem (selten/low) Modellierungen der Wasserstände vorgenommen.Die dargestellten Wassertiefen können in vier Bereiche unterschieden werden.1) Hydraulisch berechnete Wassertiefen in Risikogebieten.2) Hydraulisch berechnete Wassertiefen außerhalb von Risikogebieten (Informelle Darstellung).3) Geschützte Bereiche hinter Hochwasserschutzanlagen mit einem Bemessungswasserstand höher als der dargestellte Lastfall.4) Geschützte Bereiche hinter Hochwasserschutzanlagen mit einem Bemessungswasserstand niedriger als der dargestellte Lastfall. Die geschützten Bereiche sind nicht hydraulisch berechnet, sondern grob zu Orientierungszwecken ermittelt worden.Diese Daten sind auch im INSPIRE Datenmodell „Annex 3: Gebiete mit naturbedingten Risiken“ erhältlich. Die Bereitstellung erfolgt über die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) per Darstellungs- und Downloaddienst, deren URLs in den Transferoptionen angegeben sind.

FFH-Gebiete HWRM-RL 2. Zyklus

Die nach Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (HWRM-RL) 2. Zyklus 2016 - 2021 ermittelten potentiell betroffenen Fauna-Flora-Habitat-Gebiete (FFH) für die Hochwasser-Lastfälle HQhäufig, HQ100, HQextrem.Bearbeitungsgrundlage ist der Datenbestand zum Stichtag des 2. Zyklus der HWRM-RL.Nach der EG-Richtlinie 92/43/EWG über die Erhaltung der natürlichen Lebensräume sowie der wildlebenden Tiere und Pflanzen (Fauna-Flora-Habitat-Richtlinie, FFH) muss jeder Mitgliedstaat Gebiete für ein zusammenhängendes ökologisches Netz von Schutzgebieten benennen.

EU-Vogelschutzgebiete HWRM-RL 2. Zyklus

Die nach Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (HWRM-RL) 2. Zyklus 2016 – 2021 ermittelten potentiell betroffenen EU-Vogelschutzgebiete für die Hochwasser-Lastfälle HQhäufig, HQ100, HQextrem.Bearbeitungsgrundlage ist der Datenbestand zum Stichtag des 2. Zyklus der HWRM-RL.Gemäß Artikel 4 der EG-Vogelschutzrichtlinie (79/409/EWG) sind die Mitgliedsstaaten (in der Bundesrepublik Deutschland die Bundesländer) verpflichtet, die flächen- und zahlenmäßig geeignetsten Gebiete für Arten des Anhangs I der Richtlinie (Art. 4 Abs. 1) und für Zugvogelarten (Art. 4 Abs. 2) zu besonderen Schutzgebieten (BSG, Europäische Vogelschutzgebiete) zu erklären und der Europäischen Kommission als Teil des ökologisch vernetzten Schutzgebietssystems Natura 2000 zu melden.

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