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Förderprogramm des BMBF:
Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse

Vorhersage und Management von Sturzfluten in urbanen Gebieten

Management extremer Hochwasserereignisse
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Gefahrenanalyse Abfluss

Abflüsse im urbanen Raum aufgrund von Starkregenereignissen verhalten sich generell anders als Abflüsse infolge gewässerverursachter Überschwemmung (wobei eine Abgrenzung nicht immer eindeutig ist). Aufgrund des hohen Versiegelungsgrads in städtischen Gebieten sind Niederschläge sofort abflusswirksam. Der Einfluss unterschiedlicher Siedlungs- und Freiraumstrukturen sowie der Gestaltung und Topografie auf das Abflussverhalten ist im Detail zu untersuchen.

Abfluss in der Stadt

Da die Kanalisationssysteme nur auf Jährlichkeiten bis 5 Jahre (mit Überstau auf ca. 30 Jahre) bemessen sind, kommt es bei den selteneren Ereignissen zum Abfluss über Straßen und Wege, über ehemals vorhandene Abflussrinnen und (häufig) stark zurückgebaute kleine Bäche. Zusätzliche oberflächige Abflüsse können dem städtischen Gebiet seitlich aus natürlichen Einzugsgebieten zufließen. Die Abflusskonzentration und Ausbildung der Fließwege bildet sich in Abhängigkeit der Topographie sowie der Bebauung aus. Besondere Bedeutung kommen natürlichen und anthropogen bedingten Senken (z. B. Tiefgaragen etc.) zu, in denen das Wasser auch längere Zeit abflusslos verbleiben kann. Abflussverschärfungen können auftreten, wenn Kanalisationsbauwerke z. B. durch extremen Hagelfall verstopfen. Die haustechnischen Systeme von Gebäuden (Regenrinnen und -fallrohre, Zisternen etc.) sind in der Regel nicht für Starkregenereignisse dimensioniert. Bei Starkregenereignissen werden sie kurzfristig überlastet mit z. T. erheblichen Schadenswirkungen für das betroffene Gebäude und das Inventar.

Untersuchungsbereiche

  • Abflussentstehung aus Starkregenereignissen im urbanen Raum
  • Besondere Risikobereiche im urbanen Raum (gewerblich-industrielle Nutzungen, Infrastrukturen etc.)
  • Wirkung von Starkregenereignissen auf Gebäude und Haustechnik (Ableitungssysteme)
  • Abflussableitung im urbanen Raum in Abhängigkeit von Gelände, Siedlungs- und Freiraumstruktur sowie Bebauungstyp
  • Einfluss siedlungstypischer Veränderungen der natürlichen Topografie
  • Verhalten und Kapazitätsgrenzen der Infrastruktur der Regenwasserableitung und der sekundären Fließwege (Straßen, Wege)
  • Besondere Gefahrenpunkte der Hochwasserableitung im urbanen Raum
  • Abflussvorhersage durch Beobachtung von „Hot Spots“

Vorgehensweise und Ergebnisse

Bei Sturzfluten wird die Kapazität der städtischen Ableitungssysteme im Allgemeinen überschritten. Der Abfluss erfolgt über den Freiraum, Wege und Straßen und folgt dem Geländegefälle. Anhand der Fallbeispiele sowie daraus abgeleiteten differenzierten Siedlungsstrukturtypen wird untersucht, wie sich dieser Niederschlagsabflussprozess vollzieht. Dazu wird auf der Grundlage von hochgenauen Geländemodellen (Laserscan Surface Models) eine feinmaschige instationäre 2D-Simulation der Abflüsse "zwischen Häusern" und mit Bezug auf unterschiedliche Freiraumstrukturen durchgeführt (HYDRO-AS_2D). Ergebnisse sind räumlich detaillierte, zeitabhängige Fließtiefen, Fließrichtungen und -geschwindigkeiten. Die Abflussableitung in der Kanalisation und die Abflussverluste (Kellereinstau) werden dabei berücksichtigt und bewertet. Bei der Analyse werden ebenfalls Unwägbarkeiten (Verlegen von Abflussengpässen, Sedimentation, Verklausungen von Einlassbauwerken etc.) in Szenarienbetrachtungen berücksichtigt. Ergebnis ist neben der Kenntnis typischer Abflusssituationen und deren Verlauf im urbanen Raum die Identifikation besonderer Gefahrenpunkte, die für die Stadtplanung relevant sind. Die erforderlichen Untersuchungen bzgl. des Verhaltens der Kanalisation werden von den Kommunen an Fachbüros vergeben. Vorliegende Ergebnisse aus durchgeführten Forschungsprojekten (RiSurSim) werden berücksichtigt.

 

gefördert durch: Projekträger: Projektpartner:
Logo des Bundesministerium für Bildung und Forschung Logo PTJ - Projekträger Jülich Hydrotec Logo DWD Logo Logo der FH Aachen
Kooperationspartner:
Logo der Hansestadt Hamburg Logo der Deutsche Rückversicherung GmbH Logo des Stadtentwässerungsbetriebs Paderborn
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