Hochwasservorhersage an der brandenburgischen Stepenitz

Der gefährlichste Fluss im Land Brandenburg heißt nicht etwa Elbe, sondern Stepenitz, so ein Zitat des Präsidenten des LUA Brandenburg, Professor Freude. Auf einem Symposiu m zum Hochwasserschutz im August 2009 führte er aus, dass es genau die relativ kleinen Flüsse sind, die ihm und seinen Mitarbeitern manch schlaflose Nacht bereiten. Wenn es einmal länger und stärker regnet, kann die Stepenitz in sechs bis acht Stunden voll gelaufen sein und über die Ufer treten.

Der Hochwasserschutz besitzt im Land Brandenburg hohe Priorität. Um die Qualität der Hochwasservorhersage zu verbessern und damit das Schadensrisiko zu verringern, hat das LUA Brandenburg Hydrotec mit der Entwicklung eines neuen Hochwasservorhersagemodells für die Stepenitz, einem ca. 84 km langen rechten Nebenfluss der Elbe mit einem Einzugsgebiet von etwa 900 km², beauftragt.

NASIM und das Hochwasservorhersagesystem Delft-FEWS

Erstmalig wurde für dieses Projekt eine Kopplung von NASIM mit dem Hochwasserfrühwarnsystem Delft-FEWS (Flood Early Warning System, sprich:fjuhs) des niederländischen Instituts Deltares mit Sitz in Delft realisiert. Hydrotec entwickelte dazu einen Adapter, der den Datenaustausch zwischen den beiden Programmen ermöglicht.

Das Hochwasservorhersage-System Delft-FEWS wurde erstmalig mit NASIM gekoppelt und ermöglicht so eine präzise Hochwasservorhersage.

Delft-FEWS ist ein lizenzkostenfreies Softwareprodukt, das im Rahmen von Forschungsprojekten entwickelt wurde und inzwischen weltweit als IT-Plattform für die Hochwasservorhersage eingesetzt wird. Es ist betriebssystem-unabhängig und unterstützt eine Vielzahl von unterschiedlichen Datenbanken (Oracle, MSSQL Server, PostgresSQL). Wahlweise kann es als Client-Server- oder als Stand-Alone-System betrieben werden. Delft-FEWS bietet Funktionen zur Datenverarbeitung (Interpolation, Transformation, hydrologische Funktionen etc.), Werkzeuge zur Prognoseerstellung, Szenarienrechnung, Datenvisualisierung (Geo-Daten, Zeitreihen, Längsprofile, Rastern usw.) und die Möglichkeit der Berichtserstellung im HTML-Format.

Konzept der Hochwasserprognose

Für das Vorhersagesystem der Stepenitz konnten wir ein vorhandenes mit NASIM erstelltes N-A-Modell nutzen, das im Rahmen des Projekts nachkalibriert wurde. Delft-FEWS importiert aktuelle und vorhergesagte DWD-Wetter- und Radardaten sowie die Pegelstände des Einzugsgebietes. Der Software-Adapter bereitet diese Daten für die Simulationsrechnung mit NASIM auf und initiiert einen Simulationslauf. FEWS übernimmt die von NASIM prognostizierten Abflüsse, berechnet daraus Wasserstände und gibt sie über die grafische Nutzeroberfläche und als Report aus.

Die Anwender können alle Ein- und Ausgangsdaten darstellen, vergleichen und mithilfe integrierter Berechnungen Fehlerkorrekturen durchführen. Abweichungen zwischen berechneten und gemessenen Daten sind so auf einen Blick erkennbar. Die Modellgüte wird mit Hilfe verschiedener Parameter dargestellt.

Weiteres Projekt in NRW

Zurzeit arbeiten wir im Auftrag für die Bezirkregierung Detmold an der Entwicklung eines Hochwasservorhersagesystems für das Einzugsgebiet der Oberen Lippe auf der Basis von Delft- FEWS gekoppelt mit NASIM.

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