Vorsorge bei Sturzfluten

Im Zuge zunehmender lokaler Starkregenereignisse sind Kommunen gefordert, ihre Überflutungsvorsorge zu überdenken. Neuartige Konzepte für das Risikomanagement beziehen die Oberfläche als Rückhalt und Ableitung mit ein. Dafür gibt es heute Simulationstools, die gleichermaßen das Kanalsystem sowie den oberflächenund den gewässerbasierten Wasserabfluss berücksichtigen.

 

Lokale Starkniederschläge haben in den letzten Jahren wieder zu starken Überflutungen in Siedlungsgebieten geführt. Diese sogenannten urbanen Sturzfluten, bei denen in Einzelfällen über 300 Millimeter Niederschlag in wenigen Stunden fallen können, schädigen die öffentliche Infrastruktur und privates Eigentum, führen zu erheblichen Verkehrsbeeinträchigungen und haben sogar schon Menschenleben gekostet (Münster 2014). Nach den Erfahrungen der deutschen Versicherer sind heute etwa die Hälfte der regulierten Überflutungsschäden auf derartige lokale Extremwetterlagen zurückzuführen.

Für die Kommunen bedeutet dies Handlungsbedarf: Sie müssen sich intensiver mit solchen Ereignissen auseinandersetzen und die Überflutungsvorsorge neu regeln. Auch der zuständige Fachverband, die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. (DWA) hat dieser Entwicklung Rechnung getragen: Mit dem Merkblatt DWA-M 119, das aktuell im Entwurf vorliegt, wurde ein neues Regelwerk konzipiert, das sich mit der Analyse der Überflutungsgefährdung und des Schadenspotenzials durch lokale Starkregen in Bezug auf kommunale Entwässerungssysteme befasst – mit dem Ziel, die daraus resultierenden Überflutungsrisiken qualifiziert zu bewerten. Das Merkblatt baut unmittelbar auf den Vorgaben und Empfehlungen der Norm DIN EN 752 „Entwässerungssysteme außerhalb von Gebäuden“ sowie des Arbeitsblattes DWA-A 118 „Hydraulische Bemessung und Nachweis von Entwässerungssystemen“ zur hydraulischen Leistungsfähigkeit dieser Systeme auf. Es enthält Erläuterungen, Empfehlungen und Hinweise zur fundierten Bearbeitung der Überflutungsproblematik, ein wesentlicher Fokus liegt auf der Erarbeitung qualifizierter Planungsgrundlagen zur Entwicklung wirkungsvoller, wirtschaftlich vertretbarer Schutzmaßnahmen. Diese liegen nach Einschätzung der Fachleute nicht primär in einer Erweiterung der Kanalnetze: „Der Ausbau der Kanalisation für Regenhöhen von 50 bis 60 mm innerhalb ein bis zwei Stunden erscheint weder technisch noch wirtschaftlich machbar“, sagt Professor Theo Schmitt, Sprecher des Hauptausschusses „Entwässerungssysteme“ bei der DWA.

In erster Line geht es also für Kommunen darum, Überflutungsrisiken in Siedlungsgebieten zu erkennen und zu lokalisieren sowie das Schadenspotenzial zu bewerten. Darauf kann eine wirksame Maßnahmenplanung aufgesetzt werden – seien es Verkehrssperrungen, Feuerwehrbereitschaften oder Informationsmaßnahmen für die Bevölkerung. Simulationen und Modellierungen helfen hier, eine realistische Einschätzung des Überflutungsrisikos zu gewinnen – insbesondere, wenn dabei neben dem Wasserabfluss über das Kanalsystem und die örtlichen Fließgewässer auch die Ableitung über die Oberflächen einbezogen werden.

Drei Stufen der Modellierung

1.20 Wasser-/Abwassermanagement

Asseco BERIT GmbH

Als Teil der Asseco-Gruppe, des 6.-größten IT-Unternehmens in Europa, ist Asseco BERIT das Kompetenzzentrum für Geografische Informationssysteme, Betriebsmittelverwaltung, Prozesslösungen und Mobile Apps für alle Netze und Anlagen der öffentlichen Verwaltung, Ver- und Entsorgung, Telekommunikation sowie in der Industrie.

Barthauer Software GmbH

Seit über 25 Jahren entwickelt BARTHAUER zuverlässige Infrainformatik-Software.
Das Netzinformationssystem BaSYS bietet umfassende Tools für die Sparten
Kanal, Wasser, Gas und Kabel. Mit GeoDS, dem Geoobjects Design Studio, können
beliebige Geoobjekte oder Kataster für jedwedes kommunales Inventar erschaffen
werden. Weltweit einzigartig lassen sich BARTHAUER Produkte dank Multiplattformkonzept
investitionssichernd in alle GIS/CAD-Systeme integrieren.

DATEV eG

Team Public Sector
Die DATEV eG unterstützt mit einer über 50-jährigen Erfahrung als Softwarehaus und IT-Dienstleister Steuerberater, Wirtschaftsprüfer und Rechtsanwälte sowie deren zumeist mittelständische Mandanten. Das Unternehmen zählt zu den größten Informationsdienstleistern und Softwarehäusern in Europa.
Kommunale Kompetenz – Die Verwaltungen setzen verstärkt auf betriebswirtschaftliche Steuerungskonzepte. DATEV liefert speziell auf die kommunalen Belange abgestimmte Beratung sowie ein durchgängiges Software-System rund um das Finanz- und Personalwesen.

NIS AG Netzinformationssysteme

Die NIS AG bietet seit 20 Jahren mit ca. 30 qualifizierten Mitarbeitenden
für Ver- und Entsorgungsunternehmen im Bereich der Netzinformation
und des Asset Management ganzheitliche und innovative Lösungen an.
Sie ist lizenzierter „value added Partner“ von GE Energy. Der Leistungskatalog
der NIS AG umfasst Beratung/Consulting, Softwareentwicklung, Schulung
und Outsourcing-Dienstleistungen.

RIWA GmbH

Als erfolgreiches und innovatives Unternehmen bieten wir gesamtheitliche Lösungen auf den Gebieten Geoinformationssysteme, Vermessung, Wasserwirtschaft, Internetauskunftssysteme und den damit verbundenen Dienstleistungen, die sich an kommunale Verwaltungen, Zweckverbände, Stadtwerke, Industriebetriebe und Baufirmen, Energieversorger sowie gewerbliche und private Bauherren richten.

Für diese Aufgaben haben sich in den letzten Jahren softwarebasierte Methoden und Werkzeuge etabliert. Getrieben wurde deren Entwicklung zum einen durch eine zunehmend leistungsfähige Rechentechnik, die dazu geführt hat, dass die komplexen Simulationen inzwischen mit vertretbarem Zeit- und Hardwareaufwand durchgeführt werden können. Zum anderen besteht zwischenzeitlich eine ausreichende Datengrundlage: „Vor allem sind es die Höhenmodelle, die durch Airborne Laserscanning erzeugt wurden und von den Bundesländern inzwischen Flächendeckend bereitgestellt werden, die eine hydrodynamische Simulation von oberflächigem Abwasser ermöglichen“, erläutert Ralf Ostermann, Geschäftsleiter beim Franz Fischer Ingenieurbüro, das regelmäßig entsprechende Simulationen durchführt. „Diese können heute – abhängig vom Detaillierungsgrad und Modellierungsaufwand – in drei Stufen erfolgen“, so Ostermann.

Einfache GIS-Analysen

Auf der ersten Stufe stehen zunächst einfache GIS-gestützte Analysewerkzeuge. Mit ihnen wird das 3D-Modell herangezogen und virtuell mit Wassermengen gefüllt, die der simulierten Regenmenge entsprechen. So entstehen je nach Befüllung Mulden und Senkunken, die den Verantwortlichen einen ersten Eindruck der potenziellen Hot- oder besser Wetspots vermitteln. Dabei werden bereits wichtige Infrastrukturelemente wie Dämme oder Durchflüsse berücksichtigt. „Solche Analysen werden heute für Kleinstädte in der Größenordnung von 200 bis 400 Euro pro Quadratkilometer angeboten“, beschreibt Ostermann.

2D-Modellierung

Die nächste Modellierungs-Stufe erfolgt in 2D und schließt eine hydrodynamische Modellierung mit den Parametern Geschwindigkeit und Tiefe ein, bei der die Regenmenge zeitlich und räumlich differenziert betrachtet wird. Ebenso können der Ablauf über Fließgewässer sowie hydrologische Grundwassermodelle eingebunden werden. Auf dieser Stufe ist es üblich, Daten aus den Kanalnetzmodellen (vor allem Überstau und Überflutung) heranzuziehen. Aus einem Schacht austretendes Wasser wird dann als punktuelle Quelle angegeben. Diese Modellierungen bilden die lokalen Regenereignisse differenziert ab und ermöglichen damit eine genauere Gefährdungsbeurteilung und Maßnahmenplanung. Solche Analysen werden häufig in kleinräumigen Gebieten mit hohem Gefährdungspotenzial durchgeführt.

Gekoppelte Simulation

Seit einigen Jahren gibt es zudem Softwaretools am Markt, die die gekoppelte Simulation von Kanal- und Oberflächenabfluss ermöglichen. Solche Systeme bieten etwa DHI-WASY, Tandler, ITWH oder Rehm an. Dabei werden nach Angaben der Anbieter auch die Interaktionen zwischen Kanalnetz und Geländeoberfläche vollständig abgebildet, als dritte Ebene werden Rückstaueffekte aus den Gewässern einbezogen. Die Datengrundlage für diese Simulationen sind digitale Geländemodelle, die an neuralgischen Punkten mit individuellen Vermessungsleistungen (Bordsteine, Lichtschächte, Kellereingänge etc.) im betroffenen Gebiet angereichert werden. Die betrachteten Szenarien im Falle eines Starkregenereignisses können dabei dynamisch als virtuelle Videosequenzen dargestellt werden. So erreicht man eine maximal realitätsgetreue Simulation, bei der Maßnahmen sehr konkret geplant und bereits virtuell hinsichtlich ihrer Wirksamkeit betrachtet werden können. Und das ist nicht nur im Ereignisfall, sondern auch für die vorbeugende Planung wichtig.

www.dwa.de
www.fischer-teamplan.de

Bild: Fischer Teamplan