Starkregen: Prognosemodell für Hanglagen

Die Zunahme extremer Wetterereignisse wie das plötzliche und unerwartete Auftreten gefährlicher Überflutungen an Orten, an denen damit nicht gerechnet wurde, oder plötzlich über Wohngebieten entstehende Tornados zeigen, dass die vorhandene Bauwerkssicherheit immer häufiger an ihre Grenzen stößt.

Die Projektgruppe „PG BauProtect“ des Bundesamts für Bevölkerungsschutz und Katastrophenhilfe (BBK), Bonn, befasst sich u. a. mit den Einwirkungen von Extremwetterlagen und anderer Naturereignisse auf Bauwerke und Anlagen der kritischen Infrastruktur. Ziel ist es, die Vulnerabilität zu ermitteln und bauliche und planerische Präventivmaßnahmen zu entwickeln.

Grundlegende Studie zur Gebäudegefährdung

Hydrotec verfügt aufgrund einer langjährigen, intensiven Auseinandersetzung mit dem Thema „urbane Sturzfluten“ über umfassende Kenntnisse zum Ereignistyp Starkniederschlag, zur regionalen Gefahren- und Risikoverteilung sowie zu Überflutungsbildern und Überflutungsschäden. Deshalb hat das BBK uns damit beauftragt, eine grundlegende Studie zur Gebäudegefährdung in Hanglagen bei Extremereignissen durchzuführen.

Die Untersuchungen erfolgen anhand der Daten des katastrophalen Niederschlagsereignisses vom 03.07.2010 am Mehlemer Bach bei Bonn. In dem nur 18 km² großen Einzugsgebiet traten maximale, kleinräumige Niederschläge von bis zu 140 mm in 3 Stunden und Abflussspenden von über 3.000 l/s*km² auf.

Mit dem 2D-Feinmodell lassen sich Gefahrenbereiche identifizieren- Detailmodell des Gebiets im 1×1-m-Raster

Bundesweit übertragbare Erkenntnisse

Zielrichtung des Projekts ist die Identifizierung des schädigenden Zusammentreffens plötzlich auftretender Wassermassen und der darauf nicht ausgelegten Bausubstanz. Es werden Erkenntnisse erwartet, wo konkrete Schwachstellen in der Hangbebauung und bei Bebauungsplänen liegen und Aussagen dazu, ob mit relativ einfachen Mitteln präventive bauliche Schutzmaßnahmen entwickelt werden können. Das weitere Ziel ist die bundesweite Abstrahierung der konkret gewonnenen Erkenntnisse sowie die Übertragung auf ähnliche städtebauliche Situationen.

HYDRO_AS-2D liefert Wassertiefen, Geschwindigkeit, Schubspannung und Dauer der Überflutung.

Gefahren- und Risikokarten

Parallel erhielt Hydrotec von der Bezirksregierung Köln den Auftrag zur Erstellung von Gefahren- und Risikokarten zur Umsetzung der EG-Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie am Mehlemer Bach. Daten, Modelle und Ergebnisse beider Projekte können somit gemeinsam genutzt werden.

Zum Einsatz kommen räumlich und zeitlich detaillierte hydrologische (NASIM) und 2D-hydrodynamische Modelle (HYDRO_AS-2D), mit denen nicht nur die Ausuferungen überlasteter Gewässer, sondern auch die im ganzen Einzugsgebiet flächig auftretenden Hangabflüsse instationär simuliert werden.

Vermessungen, digitale Geländemodelle, Bodendaten, Landnutzungs- und detaillierte Liegenschaftsdaten bilden die Grundlagen der Modellierung und ermöglichen eine auf die Gebäude und die kritische Infrastruktur bezogene Gefahren-, Schadens- und Risikoanalyse.

Echtes Neuland

Mit diesem Vorhaben wird echtes Neuland betreten, um für zukünftige Extremwetterszenarien präventive Schutzmaßnahmen zu entwickeln, zu erproben und zur Anwendung zu bringen.

Dipl.-Ing. Fritz Hatzfeld