Mit einer neuen Methode, die hydronumerische Strömungssimulationen mit komplexen dreidimensionalen Stadtmodellen kombiniert, lassen sich reale Hochwasser-Vorhersagen treffen – unter Einbeziehung von Echtzeitdaten.
Mit der dreidimensionalen Simulation lässt sich besser untersuchen, wie die Pfeiler der Elb-Brücken zum Beispiel den Strömungsverlauf des Flusses beeinflussen können.
virtualcitySYSTEMS GmbH
"Im Zuge der Umsetzung der Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie (EG-HWRM-RL) werden die Hochwasserrisiken flussgebietsweise bewertet, bei Betroffenheit Hochwassergefahrenkarten und Hochwasserrisikokarten erstellt sowie Hochwasserrisikomanagementpläne erarbeitet, mit deren Umsetzung das Hochwasserrisiko vermindert werden soll", schreiben Uwe Müller und Robert Jüpner im Kapitel "Vom Hochwasserschutz zum Hochwasserrisikomanagement" des Springer-Fachbuchs "Hochwasser-Handbuch". Wobei die systematische Erfassung, Analyse und Bewertung von Risiken und die daraus abzuleitenden Aktivitäten zur Risikosteuerung schließlich zum Risikomanagement führen. Allerdings, so schreiben sie weiter: "Dieser Wissensstand ist bisher nur ansatzweise zur Verminderung von Hochwasserrisiken angewendet worden."
Um hier voranzukommen und speziell im besiedelten Raum ein besseres Risikomanagement zu ermöglichen, entwickelten die Firma Virtualcity Systems (VCS) und das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) der Technischen Universität Dresden eine neue Methodik. Durch deren Einsatz sollen Entscheidungsträger bei Behörden, Polizei und Feuerwehren schneller und zielgenauer planen und reagieren können, um bei Hochwasser einerseits besser vorsorgen und andererseits die Bevölkerung besser informieren zu können. Fachlich und finanziell wird das Projekt zudem von der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) gefördert.
Auswirkungen von Bauten auf das Strömungsvehalten
Der neuen Methode liegt der Umstand zugrunde, dass nach dem bisherigen Stand der Technik die städtischen Umweltämter und Kreisverwaltungen zweidimensionale digitale Überflutungsszenarien für die Voraussage nutzen, wie Franz-Peter Heidenreich, DBU-Fachreferent Kreislaufführung und Bautechnik, erklärt. Doch dabei würden die räumlichen Charakteristika von Bauten wie Deichen, Spundwänden und Dämmen aus Sandsäcken nur stark vereinfacht berücksichtigt. Und: Tatsächliche Verläufe bei einem aktuellen Hochwasserereignis hätten bislang erst nachträglich in die Datenbank eingefügt werden können.
Nun, mit der neuen Methodik, "werden erstmals hydronumerische Strömungssimulationen mit komplexen dreidimensionalen Stadtmodellen, die derzeit für Planungszwecke verwendet werden, kombiniert", erläutert Projektleiter Dr. Arne Schilling von VCS. So soll mit der fotorealistischen und dreidimensionalen Darstellung eine Prognose besser erkennbar sein sowie die räumlichen Eigenschaften von Bauwerken, inklusive deren Auswirkungen auf das Strömungsverhalten des Wassers, besser berücksichtigt werden können. "Wir haben als Modell Dresden verwendet und mit Informationen über die Gewässersohle der Elbe kombiniert. Über die Elbe führen im Stadtgebiet einige Brücken, deren Pfeiler zum Beispiel den Strömungsverlauf des Flusses durch Einengungs- und Aufstaueffekte erheblich beeinflussen können, wenn der Pegel ansteigt. Diese Einflüsse können wir mit hochgenauen dreidimensionalen Simulationen nun besser untersuchen", sagt Schilling.
Simulation und Erkennen von Gefahrenquellen
Auch Abweichungen bei aktuellen Hochwasserereignissen lassen sich direkt in das System übertragen – zum Beispiel können Echtzeitdaten von Pegelmessstellen einbezogen werden, sodass sich Änderungen bei Abflussmengen einfacher erfassen und Prognosen anpassen lassen.
Mit all diesen Möglichkeiten eignet sich das System auch für Simulationen. Bauliche Maßnahmen gegen Hochwasser könnten in ihrer Wirkung überprüft und verbessert werden sowie Vorhersagen über mögliche Hochwasserschäden von Bauten seien möglich, heißt es vonseiten der Entwickler. Und nicht zuletzt könnten vorliegende Strömungssimulationen mit dem Verfahren nachgebessert werden.