Hochwasserrisikomanagement Hochwassergefahren- und · 2019. 11. 11. · Wasserwirtschaftsamt Hof Hochwasserrisikomanagement Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten Möglichkeiten

WasserwirtschaftsamtHof

HochwasserrisikomanagementHochwassergefahren- und

Hochwasserrisikokarten

Möglichkeiten und Herausforderungen der DigitalisierungGabriele Merz

Leitende Baudirektorin


Hochwasser und seine Auswirkungen

■ Auf menschliche Gesundheit und Umwelt

Folie: 228.05.2006 Bad Berneck



■ Auf wirtschaftliche Tätigkeit




Folie: 4

■ Auf Infrastruktur ….


Hochwasserrisikomanagement


■ Verringerung von Schäden► Für die menschliche Gesundheit► Die Umwelt► An Kulturgütern► Für die wirtschaftliche Tätigkeit und erhebliche Sachwerte


Hochwasserrisikomanagement – in 3 Stufen

Zyklus 1 abgeschlossen

Zyklus 2 läuft

Vorführender

Präsentationsnotizen

Bei Hochwassergefahrenkarten nach EG-HWRM-RL werden folgende Definitionen verwendet: HQhäufig entspricht HQ10 HQmittel entspricht HQ100 HQextrem entspricht HQ ca. 1,5 x HQ100)


Beispiel – Hochwassergefahrenkarte HQextrem

Folie: 7


Beispiel – Hochwasserrisikokarte

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numerische zweidimensionale hydrodynamische Abflussmodelle► möglichst realistische Nachbildung des Gewässers und der

angrenzenden Flächen am Computer Numerische Modellierung► Simulation der Ausbreitung eines Hochwassers im Modell► Erstellung des Modells und Berechnung mit Software SMS (Surface-

water Modeling System) und HYDRO_AS-2D

Flusslauf Digitales Geländemodell mit Flussschlauch

Abflussmodelle als Grundlagen

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Wie werden die Modelle erstellt?

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Ablauf einer Modellierung (vereinfacht)■ Terrestrische Vermessung von Gewässer-Querprofilen, speziellen

Geländestrukturen und Bauwerken■ Laserscandaten, Erstellung Vorland■ Erstellung Flussschlauch und Verschneidung mit Vorland■ Belegung mit Rauheiten■ Modellierung von Bauwerken■ Definition der Randbedingungen■ Bestimmung der Hydrologie und von Lastfallkombinationen■ Proberechenläufe, Kalibrierung und Sensitivitätsanalyse■ Endgültige Rechenläufe■ Darstellung der Ergebnisse in Karten, Verschneidung mit anderen

Geobasisdaten

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Terrestrische Vermessung von Gewässer-Querprofilen

Vorführender


Terrestrische Vermessung von Querprofilen: Querprofile in regelmäßigen Abständen Freie Fließstrecke < 200 m innerorts ca. 25 m) zusätzliche Profile an „besonderen Punkten“ im Gewässer Längsstrukturen Uferlinien, Böschungsoberkanten, Mauern, Hochwasserschutzanlagen Sonstige Einzelpunkte z.B. Durchlässe, Zuflüssen


• Airborne-Laserscanning (flugzeuggestütztes Laserscanning der bayerischen Landesvermesung)

– ohne Bewuchs (last pulse), ohne Gebäude und Brücken– 1 m Gitterweite, Höhengenauigkeit besser ± 0,2 m

• Bereinigung der Rohdaten (Ausdünnung, Filterung von Fehlwerten)• Wird per Dreiecks-Vermaschung weiterverarbeitet zu TIN (Triangulated Irregular

Network)• Qualitätskontrolle

Geländemodell aus Laserscandaten

13Prinzip des Laserscanning und Höhenmodell


■ Erstellung aus georeferenzierten Gewässer-Querprofilen

Erstellung Flussschlauch und Verschneidung mit Vorland

Vom Querprofil zum FlussschlauchmodellFolie: 14


Erstellung des Geländemodells

Folie: 15

Kulmbach Vermaschungaller einzelnenPunkte zueinem 3D Netz.


► Ober- und Unterkanten► Wehrüberfalls► Brückenwiderlager► Unter-, Über- oder

Durchströmbarkeit

Modellierung von Bauwerken

Brücke im Modell

Wehr/Staustufe im Modell

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Höhenkontrolle in 3D Ansicht

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Kulmbach Ansicht desModells im3D-Modus.


Belegung aller Flächen mit Rauheiten auf Basis der Landnutzung

Folie: 18

Kulmbach

■ Grundlage bilden auch ALKIS-Daten der Landesvermessung (LDBV)


Festlegung hydrologischer Randbedingungen

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Nicht jeder namenlose Graben ist als Zulaufberücksichtigt.

Vorführender


Aus der Hydrologie eines Gewässers ergibt sich die Abflussmenge für bestimmte Hochwasserereignisse, diese ist von vielen Faktoren abhängig Topographie und Größe des Einzugsgebiets Niederschlagsmengen Boden/Untergrund Vorsättigung des Bodens ... Ermittlung aus Pegelaufzeichnungen oder Niederschlags-Abfluss Modellierung Als Ergebnis stehen bestimmte Abflussmengen (m3/s), die an den Zuflüssen in das Modell gegeben werden Für ein häufiges Hochwasserereignis HQhäufig Für ein mittleres Hochwasserereignis HQ100 Für ein Extremhochwasser HQextrem


Proberechenläufe, Kalibrierung

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Der Wasserstandwird bei Hoch-wasser vor Ortgemessen und mit der Modell-rechnung ver-glichen.

Bei Bedarf erfolgtNachjustierung

Vorführender


Vergleich des simulierten Ergebnisses mit beobachteten oder statistischen Werte Kalibrierung des Modells durch Änderung an der Rauheitsbelegung durch Änderung an Bauwerken und ggfs. Auslaufrandbedingung Es wird getestet, wie stark das Modell auf Änderungen reagiert, somit lassen sich Rückschlüsse auf die Aussagekraft des Ergebnisses ziehen Grundlagen sind: Pegelaufzeichnungen Marken abgelaufener Hochwasserereignisse aus Luftbildern oder Satellitenaufnahmen abgeleitete Überschwemmungsgrenzen


Darstellung der Ergebnisse

Folie: 21

Kulmbach Hier Darstellungder Wassertiefe.

Auch Darstellungder Fließge-schwindigkeit ist möglich.

Vorführender


Ergebnisse sind die Darstellungen von Überschwemmungsgebietsflächen Ergebnisse sind die Darstellungen von Fließtiefen und Fließgeschwindigkeiten Mehrstufiges Qualitätssicherungskonzept, Laufende Qualitätssicherung und Plausibilisierung durch ortskundige Experten der Wasserwirtschaftsämter


■ Verarbeitung mit Hilfe von ArcGIS

■ Verschneidung mit► Grundkarte► Landnutzung► Einwohnerzahlen► Administrativen Grenzen

■ Automatisierte Erstellung der Blattschnitte, Legenden und Beschriftungen mit dem „Kartengenerator“ (Eigenentwicklung LfU)

Verschneidung mit anderen Geobasisdaten

Hochwasserrisikokarte mit Landnutzung

Folie: 22


Darstellung der Ergebnisse –die fertigen Karten

Beispiele für Hochwassergefahren und Hochwasserrisikokarten

Folie: 23


Stufe 1 und 3 HWRM

Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz

Strategische Vorgaben

Landkreise, Städte und Gemeinden

RegierungenKoordination und Terminüberwachung WWA

WasserwirtschaftsämterMitwirkung gemäß Arbeitsprogramm

Bayerisches Landesamt für UmweltGesamtkoordination des Projekts

• VermesserVermessungsleistung

QualitätssichererKoordination, Prüfung und

TerminüberwachungVerg

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• HydraulikerModell, RechenläufeOptional: Beratung und Begleitung im Festsetzungsprozess

Stufe 2HWRM

Organisationsstruktur zur Bearbeitung der Hochwassergefahrenkarten im 2. Zyklus

► Weiterentwicklung der Qualitätsstandarts► Vergabe von Vermessung und Hydraulik und

Qualitätssicherung in Losen► Weiterentwicklung der Leistungsbeschreibungen► Entwicklung der Hochwassermodellverwaltung

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■ Hydraulische 2D-Modellierung mit HYDRO_AS-2D und nachgeschaltetes HYDRO_AS-Auswertetool(Eigenentwicklung)

■ Gewässerprofilverwaltung mit HIS‘3D=> Vermessungsdaten im „HIPPO“-Format

■ Verwaltung der Modelldaten in einer bayernweiten zentralen „Hochwassermodellverwaltung“

Die Standards sind u.a. definiert in: ■ Handbuch hydraulische Modellierung (LfU 2018)

► Kostenlos erhältlich im LfU-Publikations-Shop■ Modulare Musterleistungsbeschreibungen

Einheitliche Qualitätsstandards für die HWGK/HWRK

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Hochwassermodellverwaltung

■ Bayernweite, zentrale einheitlich definierte, strukturierte, dokumentierte, versionierte und qualitätsgesicherte Verwaltung für Hochwassermodelldaten

■ Ganzheitliches Erfassen von Numerische-hydrodynamische Modelle, Grundlagen und Ergebnisse

■ Benutzerfreundlich Handhabung (Recherche, Up und Download der Modelldaten, Dienstleister)

■ Zusammenführen verschiedener Datenquellen (Wildbachgefährdungsbereiche, Hochwassergefahren, Projekte…)

■ Fortlaufend aktualisiert und erweiterbar

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Definierte Datenstruktur - Qualitätssicherung

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Wo werden die Ergebnisse veröffentlicht?Im Informationsdienst Überschwemmungsgefährdete Gebiete (IÜG)www.iug.bayern.de BayernAtlas

Als Karten zum Download als PDFs im Internetangebot des LfUwww.lfu.bayern.de/hochwasserrisikomanagement > Karten zum Herunterladen

Aktuell wird „nur“ das Flusshochwasser in den Gefahrenkarten dargestellt

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http://www.iug.bayern.de/

http://www.lfu.bayern.de/hochwasserrisikomanagement


Warum es „das Hochwasser“ nicht gibt!

Hochwasser ≠ Hochwasser► Fluvial: kleine Einzugsgebiete, große Einzugsgebiete, Wildbäche► Pluvial: Oberflächenabfluss, (urbane Sturzflut)► Hochwasser durch hohe Grundwasserstände► Sonderformen: Sturzflut, Grundeis, Eisstau, Murgang, Verklausung, …

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Vorführender


Nicht erfasst werden in diesen Karten Hochwasser infolge Sturzfluten die in Folge von Starkregenereignissen meist aus Oberflächenabfluss entstehen


Forschungsvorhaben HiOS

Quelle: Projektteam HiOS

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Fazit und Zukünftige Herausforderungen■ Der heutige Standard und die Qualität der Hochwassergefahrenkarten

war nur möglich durch eine konsequente Weiterentwicklung der Modelltechnik und der Digitalisierung einer Vielzahl von Datengrundlagen in den vergangenen zwei Jahrzehnten

■ Digitalisierung erfordert einen langen Atem und eine unbedingte Einhaltung von Datenstrukturen, -konventionen und Prozesstreue

■ Diese Entwicklung wird sich auch bei der Erfassung anderer Hochwasserursachen fortsetzen

■ Hochwassergefahrenkarten müssen regelmäßig überprüft und an Veränderungen angepasst werden – hier gilt es Methoden zu entwickeln, mit deren Hilfe der Aufwand in Grenzen gehalten werden kann

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Mein Dank gilt auch den Kolleginnen und Kollegen des Bayerischen Landesamtes für Umwelt für die Überlassung einer Vielzahl von Abbildungen und Hintergrundinformationen!

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Verfasserin: Gabriele MerzWasserwirtschaftsamt HofJahnstraße 4, 95030 Hof

Internet:: www.wwa-ho.bayern.de E-Mail: [email protected]: 17.10.2019

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