Abflussvorhersage der Wasserverbände in NRW

Vorhersagesysteme stellen einen wichtigen Baustein im operativen Hochwasserschutz dar. Hydrotec und Deltares bieten dazu das System Delft-FEWS gekoppelt mit dem N-A-Modell NASIM an. Es wurde 2009 realisiert und in verschiedenen Projekten erprobt und weiterentwickelt. Seit 2010 besteht eine Kooperationsvereinbarung zwischen den beiden Unternehmen.

Kooperation der NRW-Wasserverbände

Die Wasserwirtschaftsverbände Emschergenossenschaft/Lippeverband (EG/LV), Ruhrverband (RV), Wupperverband (WV) und Wasserverband Eifel-Rur (WVER) pflegen bereits seit mehreren Jahren im Verbund mit anderen Verbänden und dem deutschen Wetterdienst (DWD) eine Kooperation zur gemeinschaftlichen Nutzung wasserwirtschaftlicher und meteorologischer Daten. Die oben namentlich aufgeführten Wasserverbände haben zur Weiterverarbeitung der bereitgestellten Daten eine Prognoseplattform auf Basis von Delft-FEWS beauftragt. Diese kann durch Anbindung von Modellen wie z. B. NASIM, als Grundlage für die Abflussvorhersagen für Einzugsgebiete erweitert werden.

Modellgestützte Abflussvorhersage

Das von Hydrotec und Deltares nach Anforderungen der Wasserverbände gemeinsam aufgebaute Client-Server-System liest die Stationsdaten der Verbände (Abfluss, Wasserstand, Niederschlag etc.), die Radardaten und die Stationsdaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) sowie die Modellergebnisse der DWD-Wettervorhersagen ein.

Alle hydrometeorologischen Daten werden im Rahmen der sog. qualitativen Prognose auf Pegel- und Teileinzugsgebietsebene aggregiert weitergeleitet und stehen damit für grafische und tabellarische Analysen und modellgestützte Prognosen zur Verfügung. Diese Informationen werden im zentralen Delft-FEWS-Server aufbereitet und an die Clients der Verbände weitergeleitet.

Ein Modelladapter bereitet diese Daten für die Simulationsrechnung auf und initiiert einen Simulationslauf. Emschergenossenschaft und Lippeverband nutzen dazu das N-A-Modell NASIM. Delft-FEWS übernimmt die vom Modell prognostizierten Abflüsse, berechnet daraus Wasserstände und gibt sie über die grafische Nutzeroberfläche sowie als Bericht aus.

Kartendarstellung aus Delft-FEWS mit den Einzugsgebieten und den Wetterstationen des DWD

Delft-FEWS verwaltet unterschiedliche Systemzustände des hydrologischen Modells, sodass eine tägliche Modellprüfung und -anpassung an aktuelle Abflussbedingungen im Gebiet möglich ist. Die konfigurierten Workflows zur kontinuierlichen Abflussvorhersage lassen sich zusätzlich anhand von What-if-Szenarien modifizieren.

Datenmenge beherrschen und Zugriff steuern

Eine Herausforderung stellen die riesigen Datenmengen dar, die der Delft-FEWS-Server verarbeiten muss. Besonders die zeitlich und räumlich hochaufgelösten Radardaten werden durch verschiedene Maßnahmen wie Komprimierung und inkrementelle Übertragung stark reduziert. Damit bleibt das Datenvolumen kontrollierbar und den Nutzern steht ein übersichtliches und jederzeit performantes System zur Verfügung.

Um den Zugriff durch die Anwender steuern zu können, wird ein spezielles User-Management eingeführt, das es ermöglicht, den Zugriff jedes Verbandes auf bestimmte Bereiche zu lenken. Zusätzlich unterscheidet das System bei den Nutzern innerhalb eines Verbandes verschiedene Funktionsebenen mit unterschiedlichen Rechten, angepassten Funktionsleisten und Datenansichten.

Vorhersagemodelle für Lippe und Emscher online

Die von Deltares und Hydrotec entwickelten Vorhersagesysteme mit NASIM für Lippe und Emscher sind bereits online und versorgen die Fachabteilungen von Emschergenossenschaft und Lipperverband laufend mit Daten.

Dr. Ing. Oliver Buchholz, Dipl.-Ing. Benedikt Sommer