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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.
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 ist die Entwicklung eines neuen, praxistauglichen Instruments zur Zuverlässigkeitsanalyse und zur Risikoabschätzung von Deichstrecken, welches unter Anwendung probabilistischer Methoden alle relevanten Einflussfaktoren der Geotechnik, der Hydrologie und der Hydraulik einschließlich ihrer spezifischen Unsicherheiten berücksichtigt. In die Analyse werden auch die verschiedenen, sich ggf. gegenseitig beeinflussenden Versagensmechanismen (z.B. Böschungsbruch, Erosion, Piping, Überströmung, Wellenüberlauf etc) und nicht zuletzt die im Versagensfall aktivierten Schadenspotentiale mit einbezogen. Die Kosten für die Verstärkung der Schutzbauwerke sind dabei in Relation zu setzen zur Reduzierung des Schadenserwartungsrisikos überflutungsgefährdeter Bereiche. Ergebnis der Analyse ist die Quantifizierung der Versagenswahrscheinlichkeit bzw. der Standsicherheitsreserven des Deichbauwerkes für verschiedene probabilistisch definierte Ereignisszenarien. Die Sensitivitätsanalyse gibt direkte Hinweise auf Schwachstellen der Deichanlage und ist damit Ausgangsbasis für die Planung entsprechender Verbesserungs- bzw. Sanierungsmaßnahmen.
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. Das Vorhaben wird gefördert vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen der Fördermaßnahme Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse (RIMAX) . Bei der zu entwickelnden Methodik sollen mit begrenztem Aufwand aus vorhandenen Daten, wie z.B. ATKIS-Daten oder digitalen Geländemodellen, großflächig Aussagen zur Retentionsfähigkeit von Gewässer und Aue abgeleitet werden. Durch systematische Bestandsaufnahme und Digitalisierung von Daten der Landesverwaltungen sowie durch die kommerziellen geografischen Informationssysteme sind dazu neue Wege der Modellierung möglich geworden. Die Universität Kassel bearbeitet dieses Projekt zusammen mit dem Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht Rheinland Pfalz, der Universität des Saarlandes, der Technischen Universität Braunschweig und der Technischen Universität Kaiserslautern. Die Projektkoordination wird von Roettcher Ingenieurconsult übernommen. Unter Retention versteht man die abflussabhängige Speicherung von Wasservolumen in einem Gewässerabschnitt. Für den Hochwasserschutz ist es von Bedeutung, inwieweit sich durch die Retention beim Durchgang einer Hochwasserwelle eine Scheitelabminderung oder Laufzeitverzögerung auswirkt. Das Retentionsvolumen ist abhängig von der Überschwemmungsfläche und von dem Wasserstand des Gewässers. Dieser kann durch eine erhöhte Rauheit, z.B. durch Gewässerrenaturierung, angehoben werden, wobei die lokale Hochwassergefahr in Siedlungsgebieten zu beachten ist. Die Ermittlung des Retentionsvolumens erfolgt mit einem hydraulischen Ansatz. Geometrische Eingangsgrößen beziehen sich auf Teileinzugsgebietsgrößen, die Rauheitsbeiwerte auf die Strukturgütekartierung. Das Retentionsverhalten wird über die Retentionszeit K beschrieben, die als mittlere Aufenthaltszeit des Wassers in einem Gewässerabschnitt angesehen werden kann. Bei der Abschätzung des Retentionspotentials werden für das untersuchte Einzugsgebiet positive und negative Referenzquerschnitte berücksichtigt. Die Methodik wird zunächst auf die Nahe (4.060 km2) mit einem vorhandenen Flussgebietsmodell angepasst und ein Zusammenhang zwischen Retentionspotenzial und Scheitelreduzierung abgeleitet. Dieser wird anschließend auf das Einzugsgebiet der Fulda (6.947 km2) angewendet und überprüft. Zum Abschluss werden die erarbeiteten Methoden, die für den deutschen Mittelgebirgsraum entwickelt wurden, in einem Anwenderhandbuch zusammenfassend beschrieben. Das Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft der Universität Kassel übernimmt im Kooperationsprojekt die Abschätzung des absoluten und aktivierbaren Retentionsvolumens auf Basis einer GIS-gestützten hydraulischen Modellierung.
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.
Das Verbundvorhaben dient der systematischen Evaluierung geophysikalischer Messmethoden zur Strukturaufklärung von Deichen. Das genaue Aufgabengebiet der PGS ist in der Vorhabensbeschreibung dargestellt. Zunächst werden bisherige Erfahrungen in Ost- und Westdeutschland dokumentiert. Auf dieser Grundlage und basierend auf den langjährigen Erfahrungen der Verbundpartner werden geeignete Messverfahren identifiziert. An drei ausgewählten Testdeichen (Typen: gegliedert, bindig, inhomogen) werden sowohl Standardmethoden als auch innovative Verfahren systematisch erprobt. Durch eine intensive geotechnische Erkundung erfolgt ein Abgleich mit den zur Stabilitätsberechnung notwendigen Parametern. Arbeitsplanung: siehe Vorhabensbeschreibung. PGS: Erfahrungsdokumentation, Teststandortwahl, geotechnische Bewertung, Richtlinie. Aus den Ergebnissen der Evaluierung wird eine Richtlinie für den Praxiseinsatz an Deichen erstellt. Diese wird es Deichverantwortlichen und ausführenden Ingenieuren ermöglichen, geophysikalische Messungen effektiv und effizient auszuschreiben, durchzuführen und auszuwerten. In einem Workshop mit Praxisteil werden diese Richtlinie und die Möglichkeiten der einzelnen Messmethoden vermittelt.
Ziel des Projekts ist es, Geotextilien zu entwickeln, die neben der klassischen Deichertüchtigung auch Deichmonitoring ermöglichen. Im Ergebnis des Forschungsprojekts sollen innovative Textilstrukturen vorliegen, mit denen Deiche befestigt werden können. Konzeption eines zur Integration in Textilflächen geeigneten Sensorsystems. Entwicklung von Prinziplösungen für die Ankopplung von Messwertsystemen an die Textilstruktur Erstellung Anforderungsprofil und Prüfverfahren für VRG mit integriertem Sensorsystem. Entwicklung von Prinziplösungen für die Ankopplung von Messwertsystemen an Textilmuster. Konstruktion der erforderlichen Gerätetechnik. Auf Basis der senstortechnischen Prüfergebnisse Optimierung der Geräte. Die Fa. Glötzl wird die optoelektronische Gerätebasis für diese Sensortechnik in ihr Geotechnik-Monitoringsystem einbinden und dieses Sensorsystem als Endnutzer für d en Markteinsatz vorbereiten. Wissenschaftliche Verwertung der Ergebnisse des Projekts im Rahmen von Veröffentlichungen und Workshops der beteiligten Institute. Bei einer Deichverformung wird die Deformation der Textilstruktur durch die Sensoren erfasst und zu Messstationen weitergeleitet. Bei Hochwasser lassen sich die Deiche überwachen und der Ort und das Ausmaß von Deichbeschädigungen bestimmen.
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 | 3 |
| Land | 16 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 47 |
| 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 |