Die Modellierung urbaner Sturzfluten am Beispiel Mirker Bach · Die Modellierung urbaner Sturzfluten am Beispiel Mirker Bach Dr.-Ing. Oliver Buchholz 20. Symposium Flussgebietsmanagement

Die Modellierung urbaner Sturzfluten am

Beispiel Mirker Bach

Dr.-Ing. Oliver Buchholz

20. Symposium Flussgebietsmanagement beim Wupperverband

Gebietsforum Wupper der Bezirksregierung Düsseldorf, 21./22.06.2017

22. Juni 2017 www.hydrotec.de 1

Agenda

Einleitung

Grundlagen und Methoden

Beispiel Mirker Bach

Fazit

www.hydrotec.de22. Juni 2017 2

Quelle GDV 2016

Schäden durch Starkregenereignisse


Trend Klimawandel:Der DWD geht von einer Zunahmevon Starkregenereignissen aus.

Beispiel Starkregen Können faktisch jede Kommune treffen

Sind schwer vorhersagbar

Führen in Verbindung mit Erosion und

Geschiebe zu großen Schäden

Stellen Gefahr für Leib und Leben dar

Das Bewusstsein für diese Gefahr

steigt, Zunahme der Häufigkeiten

befürchtet

Macht sich bemerkbar in der Vielzahl

der veröffentlichten Merkblätter,

Informationsbroschüren,

Handlungsanleitugnen, etc.

Starkregenereignisse


Quelle: wz.de

Beispiel Starkregen Können faktisch jede Kommune treffen

Sind schwer vorhersagbar

Führen in Verbindung mit Erosion und

Geschiebe zu großen Schäden

Stellen Gefahr für Leib und Leben dar

Das Bewusstsein für diese Gefahr

steigt, Zunahme der Häufigkeiten

erwartet

Macht sich bemerkbar in der Vielzahl

der veröffentlichten Merkblätter,

Informationsbroschüren,

Handlungsanleitungen, etc.



Quelle: youtube

Quelle: youtube2011

Sturzflutbetrachtungen: Welche Wege nimmt das Wasser bis zum Gewässer?



Quelle: uvo.nrw.de, ÜSG HQ500, HWGK Wupper

Folgerung:

Kanalisation ist

kapazitiv zu berück-

sichtigen, aber nicht

zwingend gekoppelt

2D/Kanal zu

simulieren.

Maßgebliche

Prozesse sind

Oberflächenabflüsse.

Urbane Sturzfluten jenseits der

Kanalbemessung


Quelle: LUBW, 2017, Leitfaden Kommunales Starkregenrisikomanagement in Baden-Württemberg

Modelltechnik im Vergleich


Niederschlag

NA-Modell

Hydraulik-Modell

GIS

N Bestand

HQx im Gewässer

Überflutungsflächen für Gewässer

HWGK, HWRK

Niederschlag

Abflussbildung

2D-Hydraulik

GIS

N Bestand

N eff

Überflutungsflächen

Starkregengefahrenkarten

fläc

hig

linea

r

fläc

hig

Klassisches RMHochwasser

RisikomanagementSturzflut / Starkregen

Ermittlung der Einzugsgebiete

Schummerung, Gefälle

Fließwege, Senken-Analyse

Auswertung historischer Ereignisse

(Feuerwehreinsätze)

Analyse der topografischen Gegebenheiten


Ermittlung Effektivniederschlag /

Berechnung Überstau Kanalnetz

Sturzflutberechnung 2D-Screening-Modell

Identifizierung Hotspots

2D-Feinmodell Gefahren-/Risikokarten

Maßnahmen

2D-Modellierung


Feinmodell, 1x1 m Raster mit 3D-

Gebäuden

Zur Modelltechnik


Feinmodell, 1x1 m Raster mit 3D-

Gebäuden

Zur Modelltechnik


Software:

HYDRO_AS-2D

Max. 3,5 Mio. Knoten pro Modell

3,5 km² bei 1x1 m Raster

350 km² Grobmodell bei 10x10m

Raster

LINUX: bis max. 70 Mio. Knoten

Jede Mischform, auch unstrukturierte

Dreiecksvermaschung möglich

Anlass: Erstellung HW-Gefahren und

Risikokarten

Gebietscharakteristik

Ae,ges = 8,1 km², Ae,kan = 2,9 km²

41 kanalisierte Teileinzugsgebiete

56 natürliche Teileinzugsgebiete

56% der TEZG besitzen

Versiegelungsgrad > 30%

(48% der EZG-Fläche)

4 Regenrückhaltebecken

Lange verrohrte Gewässerstrecken

HQ100 aus Langzeitsimulation in der

Verrohrung Mirker Bach ~ 25 m³/s

Fazit: Detaillierte Untersuchung und

Modellierung erforderlich

Mirker Bach – Innovatives Pilotprojekt


Mirker Bach – Innovatives Pilotprojekt


N-Stationen

NA-Modell

Hydraulik-Gewässer

GIS

N Bestand

HQx im Gewässer

Überflutungsflächen für Gewässer

HWGK, HWRK

N-Radar

Abflussbildung

2D-Hydraulik

GIS

N Bestand

N eff

Überflutungsflächen

Sturzflutgefahrenkarten

fläc

hig

linea

r

linea

r

Klassisches RMHochwasser

RisikomanagementSturzflut / Starkregen

N-KOSTRA

Hydraulik-Verrohrung

Teilprojekt Radar durch: hydro & meteo, Lübeck

10 Jahre DX-Daten korrigiert und

angeeicht

Pixelstatistik

Vergleich mit Stations- und KOSTRA-N

Radar niedriger

Absenkung N um 10 % für HWGK

Analyse der Zugrichtungen

Ereignischarakterisierung

Erstellung eines Regenkataloges

Fallstudie Extremereignis

Mirker Bach, Radar-N, hydro & meteo


-

-

hydro & meteo

45 min, 10 a

Extremereignis Morsbachhydro & meteo

Vergleich der hydrologischen

Längsschnitte in NASIM

HQ100 wg. der kurzen Laufzeit Radar

(10 a) nicht ausgewertet

Mirker Bach, NA-Modellierung


Mirker Bach, Abgrenzung 2D-Fein – Grobmodell


Ausschnitt Straßenbrücke BAB 46/

Bahndamm

Mirker Bach, 2D-Feinmodell


Übergabe Liste mit Einsatzorten zwischen Sommer 2006 und Sommer 2007

Mirker Bach, Abgleich mit Feuerwehreinsätzen


Simulationsergebnisse ÜSG

HQ100 links, HQ1000 rechts

Abflüsse aus Gewässern und

Überstau der verrohrten

Abschnitte

Mirker Bach, ÜSG


Belastung des Grobmodells durch Niederschlagsdaten entsprechend der Nasim-

Teilgebiete (Morsbach-Ereignis von hydro&meteo)

Mirker Bach, 2D-Grobmodell


Sturzflutgefahrenkarte (Pilot)

Simuliert mit Radar-Niederschlag des

Ereignisses am Morsbach vom 6.8.2007

Erarbeitung einer Auswertesystematik

(gebäudescharf)

Kombination von Fließtiefe und

Geschwindigkeit (2D-Output)

Hoher Informationsgehalt

Bürger, Betroffene

Einsatzkräfte

Mirker Bach, Sturzflutgefahrenkarte


Simulation von Verklausungsszenarien Bsp. Verrohrung Uellendahler Straße

Restrisikobetrachtung / Verklausung


Mirker Bach innovative Studie

Kombination unterschiedlicher Modelle

und (neuer) Methoden

Vertiefte Radar-N-Betrachtung liefert

wichtige Erkenntnisse für N-

Charakteristik des kleinen

Einzugsgebietes Absenkung N

Flächige 2D-Simulation liefert

deutlichen Erkenntnisgewinn über

Fließwege und Betroffenheiten

Gute Informationsgrundlage für Bürger

als Voraussetzung zur Eigenvorsorge

Fazit


Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit

Dr.-Ing. Oliver Buchholz

20. Symposium Flussgebietsmanagement beim Wupperverband

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