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Zielstellung - allgemein: Ziel des Verbundvorhabens VERIS-Elbe ist die Untersuchung der Veränderungen von Risiken extremer Hochwasserereignisse in großen Flussgebieten und Möglichkeiten ihres integrierten Managements. Hochwassergefahr, Vulnerabilität und Schadensentstehung werden auf der Makroskala raumzeitlich hochauflösend simuliert, wobei sowohl der naturräumliche als auch der gesellschaftliche Wandel berücksichtigt werden. Darauf aufbauend wird die Wirksamkeit und Effizienz strategischer Handlungsalternativen für zukünftige Entwicklungen analysiert und bewertet. Das Vorhaben stellt dazu zunächst einen theoretisch-methodologisch kohärenten Ansatz bereit. Anschließend erfolgt für das Fallbeispiel Elbe eine anwendungsorientierte Erprobung. Die Wirkungsanalyse stützt sich auf ein fachübergreifendes und szenariofähiges Modellsystem der wichtigsten physischen Prozesse vom Niederschlag bis zur Schadensentstehung. In mittelfristigen Entwicklungsszenarios (bis 2055) werden Trends des regionalen Klimas und Flächennutzungsänderungen in überschwemmungsgefährdeten Gebieten einbezogen. Als Handlungsalternativen stehen die Aktivierung von Rückhaltepotenzialen beim Wellenablauf und die Verringerung der Vulnerabilität im Vordergrund. Die Entwicklungsszenarios werden in Bezug auf ihre ökonomische, soziale und ökologische Effektivität und Effizienz multikriteriell bewertet. Für deren Umsetzung werden innovative rechtliche und raumplanerische Umsetzungsinstrumente sowie weiterführende Empfehlungen erarbeitet. Zielstellung - IHM, TU Dresden: Vom IHM wird das Niederschlag-Abfluss-Modell LISFLOOD in Kombination mit neuen extremwertstatistischen Ansätzen betrieben. Damit können Durchflüsse bestimmter Auftretenswahrscheinlichkeit unter besonderer Berücksichtigung von Extremereignissen für die Elbe im Längsschnitt berechnet werden. Die Untersuchungen sollen als hydrologische Szenarioanalysen für den Status quo als auch für zukünftig zu erwartende Klimazustände (IPCC-Szenarien A2, A1B und B1) erfolgen. Die Bewertung des Wiederkehrintervalls von Hochwasserereignissen soll mit einem neuen multikriteriellen Verfahren der gekoppelten Niederschlags-Abfluss-Statistik erfolgen. Damit soll eine wesentlich fundiertere Bewertung der gegenwärtigen, sowie der bei den genannten Veränderungen zu erwartenden Hochwassergefahr erzielt werden, als sie bisher mit monokriteriellen Verfahren der Hochwasser- und Niederschlagsstatistik erlangt werden konnten. Das ist die wesentliche Grundlage für die realistische Zuordnung von Schadenspotenzialen, für die Erarbeitung von Empfehlungen zur mittelfristigen Hochwasservorsorge, zur Erfolgskontrolle und zum Monitoring der künftigen Entwicklung im Gesamtverlauf der Elbe. Methoden - allgemein: Die Aufgabenstellung erfordert ein komplexes Forschungsdesign. Einerseits sollen die Wirkungszusammenhänge von Hochwasserrisiken zeitbezogen abgebildet und andererseits alternative Entwicklungsmöglichkeiten formuliert und analysiert werden. usw.
Im Verbundvorhaben VERIS werden Veränderungen von Risiken durch extreme Hochwasserereignisse in großen Flussgebieten und Möglichkeiten ihres integrierten Managements untersucht. Fallbeispiel ist das transnationale Einzugsgebiet der Elbe mit vertiefender Betrachtung der Hochwasserrisiken entlang des deutschen Elbelaufs. Hochwassergefahr, Vulnerabilität und Schadensentstehung werden auf der Makroskala raum-zeitlich hoch auflösend simuliert. Dabei finden speziell der mittelfristige Klimawandel und der Wandel der Flächennutzungen in den Flussauen bis zum Jahr 2055 Berücksichtigung. Darauf aufbauend werden wasserwirtschaftliche, bauliche sowie raumplanerische Handlungsoptionen konzipiert und im Hinblick auf ihre Wirksamkeit und Effizienz analysiert. Abschließend erfolgt eine multikriterielle Bewertung von Risiken und Maßnahmen. Forschungsfragen: - Wie können die Risiken extremer Hochwasser auf der Skala großer Flussgebiete ganzheitlich und raum-zeitlich hoch auflösend simuliert werden? (Methodologie); - Wie ändern sich die Hochwassergefahr, die Vulnerabilität und die Schadens-potenziale durch sich ändernde natur- räumliche und gesellschaftliche Rahmenbedingungen sowie strategische Handlungsalternativen? (Wirkungsanalyse); - Welche ökonomische, soziale und ökologische Effektivität und vergleichende Effizienz weisen die Handlungsalternativen auf und mit welchen Instrumenten können sie umgesetzt werden? (Bewertung, Umsetzungsinstrumente). Methodischer Ansatz: Durch den komplexen Forschungsgegenstand wird der Untersuchungsansatz von VERIS durch zwei Dimensionen der Integration bestimmt: Zum einen erfolgt eine Kopplung disziplinärer Modelle zu einem Modellsystem des Hochwasserrisikomanagements. Zum anderen stehen die Ergebnisse der Modellsimulationen in einem planerischen Zusammenhang, der von der ex post-Analyse über die Kombination von Entwicklungstrends Handlungsalternativen zu qualitativ-quantitativen und Handlungsalternativen zu Szenarios bis zu deren ex ante-Analyse, multikriteriellen Bewertung sowie Instrumenten der Umsetzung reicht. Teilaufgaben: Das Vorhaben gliedert sich in 6 Teilaufgaben mit spezifischen Arbeitspaketen: - Integration, Koordination, Kommunikation; - Aufbau und Kopplung der Hochwassermodelle; - Aufbau des simulationsfähigen Schadensmodells; - Länderübergreifende multikriterielle Analyse der Retentionspotenziale; - Konzeption von Szenarios zu extremen Hochwasserrisiken; - Ex ante-Analyse und Bewertung der Hochwasserrisiken der Szenarios. Verwertung: VERIS ist auf die Bereitstellung von allgemeingültigen Erkenntnissen und Methoden ausgerichtet, mit denen die Hochwasserrisiken in ihren flussgebietsbezogenen Zusammenhängen und in ihrer zeitlichen Dynamik beschrieben werden können. Außerdem soll die Wirksamkeit von Vorsorgemaßnahmen belastbar abgeschätzt werden können. usw.
Dieser Antrag ist Bestandteil des Verbundprojekts 'Entwicklung integrativer Lösungen für das operationelle Hochwassermanagement am Beispiel der Mulde' mit dem Ziel der Einrichtung eines verbesserten Warnsystems durch die neuartige und engere Verknüpfung der Glieder in der Wirkungskette Niederschlagsvorhersage, Abflussmodellierung, Hochwasserwarnung und Katastrophenschutz. Der hier vorgelegte Antrag beschäftigt sich mit der Bereitstellung von Szenarien der Niederschlagsentwicklung für hydrologische Ensemblevorhersage. Der DWD stellt für das Muldegebiet numerische Niederschlagsvorhersagen auf verschiedenen räumlichen (2,8 km bis 40 km) und zeitlichen (+3h bis +120h) Skalen zur Verfügung. Schwerpunkt der Forschungsarbeiten ist die Interpretation dieser Vorhersagen im Hinblick auf eine möglichst genaue Quantifizierung der Unsicherheiten in der Niederschlagsvorhersage und die konsistente Beschreibung dieser Unsicherheiten durch die genannten Szenarien. Die Bereitstellung der Niederschlagsszenarien wird operationell eingerichtet und kann nach Projektende dem geplanten Vorwarnsystem der Landeshochwasserzentrale in Dresden zur Verfügung gestellt werden.
Diese Verbundvorhaben hat folgende Ziele: - Ermittlung der Möglichkeiten und Grenzen der Nutzung von Ensemblevorhersagen des Niederschlages für die Hochwasservorhersage, - Entwicklung neuer Optimierungsansätze und neuer Parameternachführungsprozeduren für flächenverteilt arbeitende Hochwasservorhersagemodelle für Flussgebiete, - Bewertung des Hochwasserschutzpotentials von Anlagen des technischen Rückhalts unter Berücksichtigung verschiedener Hochwasserschutzziele im Unterlauf, - Untersuchung der Möglichkeiten einer ereignisorientiert flexiblen Steuerung von Talsperren und Hochwasserrückhaltebecken, - Entwicklung eines Informationssystems für das Hochwassermanagement unter Einbindung von Gefährdungsanalysen, - Entwicklung einer Methodik zur Bewertung der Vorhersageunsicherheit und zu deren Nachführung nach Bayes und Dempster-Shaffer auf der Grundlage von Ensemblevorhersagen und Integration von Messdaten, - Empfehlungen zur Herausgabe von Warnungen unter multikriterieller Berücksichtigung der aktuellen hydrologischen Situation, der Szenarien zukünftiger Entwicklungen sowie der resultierenden möglichen Schadwirkungen. Teilprojekt: Wesentliche Ergebnisse dieses Teilprojektes 2 (Erstellung des Hochwasservorhersagemodells) sind: - Anpassung des Hochwassermodells ArcEGMO (C) an das Flussgebiet der Mulde bei Segmentierung der Flussabschnitte nach kritischen Querschnitten entsprechend den ausgewiesenen Gefährdungsschwerpunkten der Hochwasserschutzkonzepte, Kalibrierung und Validierung anhand unterschiedlicher Hochwasserereignisse der Vergangenheit, - Entwicklung neuer Optimierungsansätze für 'semi-distributed' Modelle, - Bewertung der Vorhersageunsicherheit in Zusammenarbeit mit TP 1 anhand ausgewählter Hochwasserereignisse der letzten Jahre mit 'Quasivorhersagen', d.h. mit Modifikationen der gemessenen Niederschläge auf der Grundlage von Abschätzungen zur zukünftigen Vorhersageunsicherheit des DWD, - Parameternachführungsprozeduren unter Berücksichtigung konsistenter Änderungen der modellierten Abflussverhältnisse in Übereinstimmung mit der zwischenzeitlich in Echtzeit erfassten Abflussverhältnisse an den verschiedenen Pegeln, - Integration von Talsperren und Hochwasserrückhaltebecken in das Hochwasservorhersagesystem auf der Grundlage von Abgabewerten und der Hochwassersteuerungsvorschriften der einzelnen Anlagen, - Aufbereitung der Hochwassergefährdungsanalysen der Hochwasserschutzkonzepte hinsichtlich der Überflutungsflächen (Ausweisung kritischer Wasserstände, Zuordnung von Abflüssen Ableitung von Retentionsfunktionen aus den hydraulischen Datensätzen zur Wasserspiegellagenermittlung). Wesentliche Ergebnisse dieses Teilprojektes 3 (Technischer Hochwasserrückhalt) sind: - Bewertung des Hochwasserschutzpotenzials der einzelnen Talsperren im Muldegebiet unter Berücksichtigung verschiedener Hochwasserschutzziele im Unterlauf.
Dieser Antrag ist Bestandteil des Verbundprojekts 'Entwicklung integrativer Lösungen für das operationelle Hochwassermanagement am Beispiel der Mulde' mit dem Ziel der Einrichtung eines verbesserten Warnsystems durch die neuartige und engere Verknüpfung der Glieder in der Wirkungskette Niederschlagsvorhersage, Abflussmodellierung, Hochwasserwarnung und Katastrophenschutz. Ziel des Teilprojektes 5 sind die Entwicklung eines Informationssystems auf der Basis einer Geodatenbank mit allen relevanten Daten für das Hochwassermanagement unter Einbindung der Hochwasserschutzkonzepte sowie dazugehörige Metadaten, die Entwicklung GIS-basierender Analysemodule für die Unterstützung der Entscheidungsträger im Rahmen des operationellen Hochwassermanagements und die Schaffung eines Systemrahmens zur Einbindung von Modulen für die Entscheidungsunterstützung (Entwicklung Teilprojekt 6) in das Informationssystem. 2) Die Bearbeitung basiert auf einer objekt-orientierten Datenmodellierung und deren konsequenter Umsetzung in einer Geodatenbase. Als Basissystem kommt ArcGIS der Firma ESRI zum Einsatz. In diesem System werden die relevanten Systemdaten verwaltet und über bi-direktionale Schnittstellen die Kopplung mit zwei Simulationsmodellen und einem Entscheidungshilfetool realisiert. 3) Es wird erwartet, dass Teile der entwickelten Methoden und Software für weitere Entscheidungssysteme für den Hochwasserschutz, ggf. auch für das Flussgebietsmanagement generell, eingesetzt werden können.
Aufzeigen von Risiken und Schwächen in der Stadtplanung und Hochwasservorsorge von überschwemmungsgefährdeten Stadtgebieten der Küstenregion. Entwicklung neuer Strategien und Methoden des Risk-Governance sowie neuer Formen des Bauens zum Schutz gegenüber extremer, auf Klimaänderung zurückzuführender Sturmflutereignisse. Untergliederung in 6 Arbeitspakete. Im AP 1 sollen von Stadtplanern an3 Fallbeispielen in Hamburg mit Erhebungsmethoden der sozialwissenschaftlichen Forschung Risikowahrnehmung und Schadensgenese festgestellt und in AP 4 zur Entwicklung neuer Methoden des Risk-Governance führen. Im AP 2 entwickeln Hydrodynamiker neue Methoden der Flutwellenausbreitung und Schadensprognose in extrem urbanisierten Gebieten, die in AP 5 in ein web-basiertes operatives Informationssystem integriert werden. Arbeitspaket 3 entwickelt neue Methoden des wasserbezogenen Bauens. Aufstellung einer generellen, auf Europa ausgerichteten Leitlinie für das Sturmflutmanagement überschwemmungsgefährdeter Gebiete mit Hilfe nicht-technischer Schutzmaßnahmen. Einführung des operativen Informationssystems bei der Stadt Hamburg und pilotartiger Betrieb an den 3 Fallbeispielen.
Einleitung: Das Vorhaben ist ein Verbundprojekt zwischen der TU Dresden und der TU Darmstadt. Das Thema betrifft vornehmlich den Arbeitsbereich Technischer Hochwasserschutz und integrierte Bewirtschaftung von Talsperren und Poldern, berührt aber auch mehrfach den Bereich für Integrierte Konzepte für das Hochwassermanagement. In diesem Zusammenhang behandelt das Projekt die Integration von Werkzeugen, die zu verbesserten Hochwasserwarnsystemen und Hochwassermanagementkonzepten auf der Ebene von Flussgebieten führen. Zielsetzung: Verbesserung der Instrumente für die Analyse, Bewertung und Bewältigung von Hochwasserrisiken. Integration des Hochwasserrisikomanagements in das Flussgebietsmanagement. Ausarbeitung beispielhafter integrative Konzepte mit den beiden Hauptelementen Hochwasservorsorge und Hochwasserbewältigung. Inhalt: Der Fokus liegt auf einer Reduktion des Hochwasserrisikos an Flüssen sowohl im Hinblick der Versagenswahrscheinlichkeit der betroffenen Bauwerke als auch der Schädigung von Nutzungen im Unterlauf von Speichern durch die verbesserte, modellgestützte Steuerung von Speichern und Poldern bezüglich auf Betriebsregeln und auf eine Echtzeitsteuerung im Hochwasserfall. Der Risikobegriff umfasst dabei die hydraulisch/hydrologische Bauwerkssicherheit der Speicher und das Hochwasserrisiko entlang der Unterläufe. Dabei ist eine Nebenbedingung die möglichst uneingeschränkte Aufrechterhaltung bestehender Nutzungen sowie die Erhaltung und Verbesserung der ökologischen Bedingungen im Speicherraum und in den Flusskorridoren. Die betrachteten Einzugsgebiete sind die Einzugsgebiete von Speichern, meistens im Mittelgebirge mit ihren Unterläufen, häufig meist im Übergangsbereich zu den flachen Auen bis zum nächsten Zufluss in ein schiffbares Gewässer, d.h. Gebiete bis ca. 2000 km , die in der Verantwortung von Betreiberorganisationen liegen. Damit soll der Übergang von einer teilweise emotional geführten Diskussion des Beitrags der Talsperren zum integrierten Hochwasserschutz zu einer möglichst objektiven optimalen Abwägung zwischen verschiedenen Nutzungen erreicht werden, die wissenschaftlich abgesichert ist. Untersuchungsgebiete, Einzugsgebiet der oberen Ruhr (Nordrhein-Westfalen), Einzugsgebiete von Müglitz und Weißeritz (Freistaat Sachsen).
Gesamtziel und Modellgebiet: Das Gesamtziel ist die durchgängige Quantifizierung von Extremereignissen und die Bereitstellung von operationell einsetzbaren Komponenten für das Katastrophenmanagement im groß- und kleinskaligen Zusammenhang. Dies soll über die Integration und Weiterentwicklung bereits bestehender Komponenten für die einzelnen Prozesskomplexe von der Großwetterlage bis zum Überflutungsrisiko umgesetzt werden. Beispielhaft soll dies auf die Situation entlang der eingedeichten Mittleren Elbe bis einschließlich Muldemündung (Raum Dessau) zugeschnitten werden. Im Ergebnis soll anhand von Szenarienrechnungen die Einsatzfähigkeit der Komponenten im operationellen Kontext getestet und nachgewiesen werden. Wichtige übergeordnete Teilziele sind die Nutzung bereits vorhandener Modellkomponenten, deren Ergänzung durch innovative 'online' fähige Module und deren gekoppelte Anwendung zur Simulation von Extremereignissen. Dabei wird konsequent auf Vorarbeiten aufgebaut und großer Wert auf die Abstimmung mit den zuständigen Fachbehörden gelegt. Konzept der gekoppelten Modellierung. Zur Beurteilung der Überflutungsgefahren im Bereich der Mittleren Elbe bei drohendem Versagen von Deichen wird zunächst von Extremereignissen (Niederschlag, Abfluss) der Vergangenheit ausgegangen, um dann durch physikalisch sinnvolle Parametervariation andere Extremereignisse abzuleiten und zu untersuchen. Hierbei wird in dynamischer Betrachtung schrittweise von der räumlichen Skala der Niederschlagsbelastung in großen Teileinzugsgebieten der Elbe auf die Skala der lokalen Überflutungsgefahren am Fluss bzw. im Deichhinterland übergegangen. Ziel ist es, die in großräumigen Extremsituationen verfügbaren Handlungsoptionen, wie z.B. Deichverteidigung, Polderflutung, Evakuierung etc. auszuloten (Schnittstelle Wasserwirtschaft - Katastrophenschutz). Grundstruktur des Vorhabens (Teilprojekte): Die Gliederung des Vorhabens orientiert sich an der 'Wirkungskette Hochwasser' mit den raumbezogenen Prozess- und Aufgabenkomplexen der - Meteorologie im Einzugsgebiet; - Hydrologie im Einzugsgebiet und Flusssystem; - Hydraulik im Flussabschnitt; - Deichsicherheit im Flussabschnitt; - Gefährdung und Schadenpotenzial hinter Deichen. Im Hinblick auf die komplexe Zielstellung wird ein enges Zusammenspiel und eine Konzentration auf die Kernfragen der Meteorologie, der Wasserwirtschaft und der Geotechnik verfolgt. Hieraus ergeben sich die vier Teilprojekte (TP1 bis TP4): TP1: 'Hoch aufgelöste Simulationen extremer Niederschläge für das Hochwassermanagement'. TP2: 'Analyse und Simulation extremer Abflussereignisse unter Berücksichtigung von Hochwasserschutzmaßnahmen'. TP3: 'GIS-gestütztes HN-Simulationswerkzeug für das operationelle Hochwassermanagement'. TP4: 'Informations- und Online-Monitoring-System für Flussdeiche (IS-Deiche)'.
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.
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.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 88 |
| Kommune | 6 |
| Land | 17 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 59 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 88 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 88 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 88 |
| Englisch | 79 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 4 |
| Webseite | 84 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 84 |
| Lebewesen und Lebensräume | 88 |
| Luft | 83 |
| Mensch und Umwelt | 88 |
| Wasser | 83 |
| Weitere | 88 |