Ziel des Koordinationsvorhabens der BMBF-Förderaktivität 'Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse' ist es, die Förderaktivität in Absprache mit dem BMBF und den Projektträgern inhaltlich und organisatorisch zu begleiten, Synergieeffekte aus nationalen und europäischen Forschungsaktivitäten herzustellen sowie das Programm und seine Ergebnisse in der Fachwelt und im politischen Raum zu präsentieren und somit zu einer direkten Verwertung der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse beizutragen. Das Koordinierungsvorhaben begleitet die Fördermaßnahme über eine Laufzeit von (zunächst) drei Jahren. Die Koordinierungsstelle ist zentrale Anlaufstelle für Wissenschaftler der Fördermaßnahme und soll den Austausch zwischen den geförderten Gruppen gewährleisten. Eine weitere Aufgabe ist die Abstimmung zwischen der Fördermaßnahme und anderen nationalen und europäischen Aktivitäten des Themenfeldes Hochwasser-Risikomanagement. Diese Abstimmung bezieht Akteure aus den Bereichen Wissenschaft, Verwaltung, Politik, Wirtschaft und Katastrophenschutz ein.
1. Ziel des vorliegenden Projektes ist es, ein Verfahren zu entwickeln, um in bruchgefährdete, durchweichte Deiche maschinell Dränelemente einzubauen, die den gefährlichen Wasserandrang zum Deichfluss abzufangen sowie mechanisch zu stabilisieren gestatten und somit ein Versagen von Deichen zu verhindern. Weiter soll das Verfahren in hochwasserfreien Zeiten zur kostengünstigen und effektiven Sanierung von potentiell bruchgefährdeten Deichen herangezogen werden. 2. Das Arbeitsprogramm sieht zunächst theoretische Überlegungen zur Problematik vor, wobei die zu variierenden Parameter in den anschließenden Untersuchungen abgegrenzt werden sollen. Laborversuche und auf numerischen Berechnungen basierende Parameterstudien dienen als Grundlage für die Entwicklung eines Bemessungsansatzes. Es ist vorgesehen, das System an einem realen Deich zu testen. 3. Primär soll mit dem hier entwickelten System ein Werkzeug geschaffen werden, das eine merkliche Reduzierung des Überflutungsrisikos durch eine effektive Sicherung von Altdeichen ermöglicht. Zur Einsatzreife gebracht, kann das System von verschiedenen Firmen kommerziell verbreitet und angewendet werden.
Das Ziel des Vorhabens ist es, ein praktikables, innovatives Handlungsinstrumentarium zur Ausarbeitung von integrativen Bewirtschaftungskonzepten für Trockenbecken und Polder in Form eines Leitfadens zu erstellen. Hierin sollen die wesentlichen Arbeitsschritte - wasserwirtschaftliche Systemanalyse (Bestandsaufnahme) zur Bewirtschaftungszielfindung, modellgestützte Szenarienanalyse und Bewirtschaftungskonzeption - im Detail erläutert und dem späteren Nutzer geeignete Hilfsmittel (z.B. Standardformulare, Checklisten, etc.) zur Verfügung gestellt werden. Auf der Basis der grundlegenden Untersuchungsergebnisse sollen die erarbeiteten Methoden, getesteten Modelle und Bewertungskriterien auf zwei unterschiedlich geartete Einzugsgebiete praxisorientiert angewandt werden. Fallstudie Rems: Das Remstal ist stark besiedelt, es besitzt wichtige Industriestandorte und weist eine intensive Landnutzung (insbesondere Weinbau) auf. Hier kann ein Beitrag zum regionalen Hochwasserschutzkonzept und der künftigen Landnutzung im Einzugsgebiet und in den überflutungsgefährdeten Gebieten erwartet werden. Fallstudie Erft: Bei dem zu untersuchenden Teileinzugsgebiet der Erft steht zum einen die Frage nach Möglichkeiten einer gezielten Rückhaltung partikulärer Schwermetalle aus ehemaliger Erzgewinnungsstätten und ackerbaulich genutzten Abraumhalden durch den Bau und Betrieb von Retentionsanlagen im Vordergrund. Zum anderen ist die Frage der Landnutzung in natürlichen Retentionsräumen und Hochwasserrückhaltebecken in einem Beckenverbundsystem zu beantworten. Im Rahmen dieses Teilprojektes sollen mit einem 2-dimensionalen Strömungs- und Transportmodell (TELEMAC CTM-SUBIEF-2D) die bei extremen Hochwasserereignissen in Retentionsräumen und Überflutungsflächen auftretenden Sedimentationsprozesse als Grundlage für eine stofforientierte Bewirtschaftung quantitativ beschrieben werden. Hierbei wird der gesamte von der Hochwasserschutzmaßnahme betroffene Wirkungsraum, d.h. der Retentionsraum selbst sowie der Unterwasserbereich, erfasst und eine ereignisbezogene Sediment- und Schadstoffbilanz erstellt. Auf der Basis der numerischen Modelle werden Kriterien zur Gestaltung von Retentionsräumen und für adaptive Betriebsreglements zur kontrollierten und effektiven Schadstoffrückhaltung erarbeitet. Des Weiteren soll ein Beitrag geleistet werden zu allgemeinen Nutzen-Kostenbetrachtungen, wobei im Rahmen dieses Teilprojektes die Verringerung des Schadensrisikos durch Hochwasserschutzmaßnahmen der Beeinträchtigung der Flächennutzung gegenübergestellt werden soll.
Die Hochwasserereignisse der vergangenen Jahre haben auf Grund der Wertkumulation wesentliche Schäden in den urbanen Gebieten verursacht. So sind mit ca. 1 Mrd. Euro Schäden während des Augusthochwassers 2002 ca. 10 Prozent der Gesamtschadenssumme Deutschlands allein in der sächsischen Landeshauptstadt Dresden angefallen. So sind für die Landesliegenschaften des Freistaates Sachsen 16 Prozent der Schäden auf Einwirkungen des Grundwassers zurückzuführen (HUBER, 2003). Das Hochwasserereignis der Elbe im Jahre 2002 hat gezeigt, dass neben den oberirdischen Flutereignissen die Prozesse der unterirdischen Wasserausbreitung mit den zwei wesentlichen Ausbreitungspfaden: Aufnahme und Verteilung von Oberflächenwasser im Grundwasser sowie Aufstau des aus dem Hinterland dem Vorfluter zuströmenden Grundwassers und Verteilung des Oberflächenwassers über Infrastrukturbauwerke wie Abwasser- und Heizkanalisation (sog. 'technogene Zone') in Gebiete verteilt, die außerhalb des direkten Überschwemmungsgebietes liegen zur Schadenserhöhung geführt haben. Für die Interaktion zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser sowie zwischen Oberflächenwasser und Kanalisation existieren derzeit einzelne modelltechnische Lösungen, die für die Simulation von Überflutungsszenarien bisher Anwendung fanden. Demgegenüber besteht für die gemeinsame Abbildung der Interaktion der drei Komponenten Oberflächenwasser, Kanalisation und Grundwasser ein Defizit, das gerade für das Hochwasserrisikomanagement entscheidend ist. Ausgehend von den Erfahrungen des August-Hochwassers 2002 und den Defiziten in der modellgestützten Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen oberirdischen und unterirdischen Abflussprozesse stellt sich das Projekt die folgenden Hauptziele: - Modellgestützte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenwasserabfluss 'technogener Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignissen. - Entwicklung eines Modellwerkzeuges, das die Wechselwirkungen zwischen den hydraulischen Komponenten Oberflächenwasserabfluss, Abfluss in der 'technogenen Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignisse abzubilden vermag. - Modellgestützte Erarbeitung von Lösungs- uns Handlungsstrategien für die Gestaltung und Sicherung unterirdischer Infrastrukturnetze sowie zum Management des Grundwassers für den Fall extremer Hochwasserereignisse.
Die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen hängt von der Belastung durch Hochwasserabflüsse und dem vorhandenen Retentionsvolumen von Gewässer und Aue ab. Üblicherweise wird diese Retentionsfähigkeit in zwei Schritten ermittelt: Zunächst mit Flussgebietsmodellen und anschließend mit Wasserspiegellagenberechnungen. Diese Methoden sind jedoch für großräumige Untersuchungen zu aufwändig. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines allgemein anwendbaren Bewertungsverfahrens für die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen als Entscheidungsgrundlage für die Praxis bei der Bewirtschaftung kleinerer und mittlerer Gewässer. Damit sollen mit geringem Aufwand aus vorhandenen Daten, wie z.B. Gewässerstrukturgüte, ATKIS-Daten oder digitalen Geländemodellen, großflächig Aussagen zur Retentionsfähigkeit von Gewässer und Aue abgeleitet werden. Durch systematische Bestandsaufnahmen und Digitalisierung von Daten der Landesverwaltungen sowie durch die kommerziellen geografischen Informationssysteme sind dazu neue Wege der Modellierung möglich geworden. Die Methodik wird für die Ökoregion Zentrales Mittelgebirge entwickelt, Hinweise zur Weiterentwicklung für die Ökoregionen Zentrales Flachland und Alpen werden gegeben. Es ist eine dreistufige Bearbeitung vorgesehen. In der ersten Stufe wird aus bereits entwickelten Ansätzen der Projektpartner eine geeignete Methodik entwickelt, um das Retentionspotenzial weit gehend aus amtlichen Informationen zu ermitteln. In einem zweiten Schritt wird das unter den aktuellen Gegebenheiten aktivierbare Retentionspotenzial ermittelt. In einem dritten Schritt wird dann die für das Hochwasserrisikomanagement wesentliche Scheitelreduzierung bestimmt. Die Ergebnisse werden mit den Ansätzen der Schritte 1 und 2 rückgekoppelt, sodass Abschätzungen zur Hochwasser reduzierenden Wirkung vorgenommen werden können, auch ohne ein Niederschlag-Abfluss-Modell einsetzen zu müssen. Die Methodik wird zunächst auf die Nahe mit einem vorhandenen Flussgebietsmodell (FGM) angepasst und ein Zusammenhang zwischen Retentionspotenzial und Scheitelreduzierung abgeleitet. Dieser wird anschließend auf das Einzugsgebiet der Fulda angewendet und überprüft. Zum Abschluss werden die erarbeiteten Methoden in einem Anwenderhandbuch zusammenfassend beschrieben.
Vorhabenziel des beantragten Projektes ist es, die Methodik der natur-/ ingenieurwissenschaftlichen Risikoanalyse zur Beurteilung der Hochwassergefährdung am Beispiel der Stadt Bremen weiterzuentwickeln und diese zu einer Methodik rationaler Kosten-Nutzen-Entscheidungen zu erweitern. In Kooperation mit anderen Teilprojekten des Verbundvorhabens INNIG sollen durch Vergleich des objektiven Risikos mit der subjektiven Risikowahrnehmung verbesserte Techniken der Risikokommunikation entwickelt werden. Diese sollen auch zur Kommunikation von Alternativen zur Reduzierung und Steuerung der Hochwassergefährdung Einsatz finden. Die Aufgabe des Franzius-Instituts als Teil des Verbundprojekts ist eine Ermittlung der Versagenswahrscheinlichkeit von Hochwasserschutzanlagen und eine Analyse des zu erwartenden Überflutungsschadens. Die Erhebung der Belastung der Schutzanlagen erfolgt durch gekoppelte numerische Simulation von Strömung, Wellen und Abfluss. Überflutungsprozesse werden mit dem Programm M IKE21HD simuliert. Die Ergebnisse werden in einem geographischen Informationssystem zusammengefasst und Entscheidungsträgern, u.a. Deichverbänden, zur Verfügung gestellt.
Als primäre Ursachen für die derzeit noch großen Unsicherheiten in der operationellen Vorhersage haben sich in der Praxis die noch immer zu unsicheren Niederschlagsvorhersagen für diese Gebiete, Defizite der verwendeten hydrologischen Modelle in der Beschreibung der Abflussbildung auf dieser Skala und der Mangel an verlässlichen Verfahren zur Identifikation kritischer Gebietszustände wie Bodenfeuchte und Schneezustand erwiesen. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich in Verbindung mit der zusätzlich angestrebten Verbesserung der Frühwarnung (bzgl. Ort, Zeit, Menge und Intensität des Ereignisses) und des Hochwassermanagements (bzgl. Speichersteuerung, Schadenswarnung, Alarmplan) die Schwerpunkte (Arbeitspakete) des Projektes: 1. Vorwarnung vor kritischen atmosphärischen Situationen und kritischen Gebietszuständen. 2. Operationelle Schätzung und Kurzfristvorhersage des Gebietsniederschlags. 3. Operationelle Vorhersage und Langfristvorhersage des Abflusses. 4. HW-Management: Optimierte Talsperrensteuerung mit besserer Vorwarnung und Vorhersage. 5. Hochwassertraining und Schulung. Das zu entwickelnde Hochwasserwarn- und Vorhersagesystem wird eine mehrstufig angeordnete Kombination unterschiedlicher Warnmodule sein: Am Anfang steht eine Vorwarnung über hochwasserträchtige Wetterlagen für die ausgesuchten Quellgebiete Obere Donau, Obere Iller, Goldersbach und Weißeritz und eine langfristige Vorhersage von Stationsniederschlägen durch angepasstes klimatologisches Downscaling. Durch eine Kombination aus innovativer TDR-Technologie, Georadar und Radarfernerkundung mit einem geeigneten Landoberflächenmodell soll ferner der Gebietsfeuchte- und -schneezustand ermittelt werden (AP1). Anschließend und zentral (AP2) erfolgt die Schätzung des hochwasserrelevanten Niederschlagfelds durch eine Kombination von Niederschlagsradar und Bodenbeobachtung für den Simulationsbetrieb sowie eine Kurzfristvorhersage des lokalen Niederschlagsgeschehens über eine Dauer von 2-3h. In diesem Zusammenhang wird ein selbstlernendes Werkzeug zur automatischen Fehlerkorrektur der LM-Vorhersage für den Prognosezeitraum von 3 bis 48 Stunden entwickelt. Am Ende der Warnkette steht die Vorhersage des Hochwasserabflusses aus den betroffenen Gebieten mit den zuvor gewonnenen Anfangs- und Randbedingungen des Niederschlags und des Gebietszustands (AP3). Im Arbeitspaket 4 werden auf Basis der verbesserten Vorhersagen des Niederschlag-Abflussgeschehens die Möglichkeiten analysiert, das Hochwasserrisiko unterhalb der Talsperren durch eine optimale Steuerung zu reduzieren. Es erfolgt eine Quantifizierung der Schäden, die sich für die unterschiedlichen Nutzer (Hochwasserschutz, Trinkwasserversorgung, Niedrigwasseraufhöhung, Energieerzeugung, touristische Nutzung) und die anliegenden Ortschaften unterstrom aus der Talsperrensteuerung ergeben, um eine Steuerung mit möglichst geringem Schaden zu erreichen. Das Paket 5 dient der Schulung der Landesbehörden in der Nutzung der entwickelten Module.
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, dedizierte Methoden und Werkzeuge zu entwickeln sowie zu implementieren, die es erlauben, zeitnah und hoch präzise, TerraSAR-X Satellitendaten aber auch andere Radarsatellitensensoren für das Hochwassermanagement zu Akquirieren, Auszuwerten und die gewonnene Information für das Hochwasserrisikomanagement sowie die Schadensabschätzung verfügbar zu machen. Methoden zur zeitnahen Akquisition (technisch-logistische Realisierung von Aufnahmen, Methoden und Werkzeuge zur flurstückgenauen Kartierung und Analyse von dynamischen Flutsituationen bei großen Überschwemmungssituationen, Fortgeschrittene Verfahren zur semi-autom. und autom. Wasser- und Hochwasserdetektion Das hier vorgeschlagene Forschungsvorhaben steht im direkten Bezug zum vom BMBF geförderten Hochwasserforschungsprogramm im Kontext der Risikoanalysen sowie der Entwicklung von wissenschaftlich-technischen Verfahren für verbesserte Hochwassermanagementkonzepte. Die Projektergebnisse werden eine flurstückgenaue Erfassung von Überschwemmungsflächen ermöglichen, welche bis dato nur per Zufall und bei gutem Wetter (ohne Wolkenbedeckung) von Flugzeugbefliegungen aus möglich waren.
Ziel: Entwicklung und Validierung von Methoden zur Abschätzung und Bewertung von Schadenspotenzialen und Gefahren aus extremhochwasserbedingten Grundwasserständen in urbanen Gebieten am Beispiel des Dresdner Grundwasserleiters. 2. Arb.-plan: (1) Erarbeitung und Umsetzung einer Methodik zur grundwasserbezogenen Gefahrenbewertung und -darstellung auf der Grundlage grundwasserdynamischer Parameter sowie unter besonderer Berücksichtigung der unterschiedlichen grundwasserschadensrelevanten bauarten- und baualtersbezogenen Typologie für unterirdisch gelegene Gebäudeteile und unterirdische urbane Infrastrukturen. (2) Anwendung der Methodik zur Gefahrenausweisung an realen Schäden (Augusthochwasser 2002). (3) Übertragung der entwickelten Methodik der Gefahrendarstellung auf unterschiedliche Gefahrenszenarien (4) Ableitung einer Methodik für die Ausweisung von grundhochwasserbezogenen Risiken, Schutzzielen und Restrisiken. 3. Verwertung der Methodik zur Risikovorsorge bezüglich hochwasserbedingtem Grundhochwassers durch betroffene Kommunen. Ergänzung zu bestehenden auf das Oberflächenwasser ausgerichteten Hochwasservorsorgeplänen.
Ein regelbasiertes Expertensystem zur Hochwasser(HW)-vorhersage bzw. -warnung wird, basierend auf berechneten Szenarien der Modellkette Niederschlagsvorhersage - N-A-Modellierung - hydraulische Modellierung, mit Angabe der Unsicherheiten (Projektschwerpunkt) entwickelt. In Abhängigkeit der Wettervorhersage und des Gebietszustands werden wahrscheinliche Verläufe des vorhergesagten HW mittels dynamischer Überschwemmungskarten bereitgestellt. Analyse der Vorhersageunsicherheit von Extremniederschlägen und Generierung von N-Szenarien; N-A-Modellierung inkl. Parameteroptimierung, systematische Modellvergleich und Methodenentwicklung zur Unsicherheitsbestimmung; Aufbau von Wellenablaufmodellen, Vergleich mit 2-D-Berechnungen; Quantifizierung der Unsicherheiten aller Elemente der Modellkette; Entwicklung des fuzzy-basierten Expertensystems zur HW-Vorhersage mit Unsicherheitsangaben; Kommunikation und Nutzeroberfläche GIS-aufbereitet über Internetplattform. Anwenderfreundliches robustes, auch für Trainingszwecke nutzbares operationelles Werkzeug mit übertragbarer Methodik; Unsicherheitsvermittlung verbessert HW-Management durch bessere Warnungen und Risikoabschätzung.
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 90 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 90 |
| License | Count |
|---|---|
| offen | 90 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 90 |
| Englisch | 81 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 4 |
| Webseite | 86 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 85 |
| Lebewesen und Lebensräume | 87 |
| Luft | 85 |
| Mensch und Umwelt | 90 |
| Wasser | 85 |
| Weitere | 90 |