ZU DEN BEREICHEN
Niederschlag-Abfluss-Modellierung
Praxisorientierte Forschung zu Verfahren für kleine Einzugsgebiete
Die Aufgabenstellung
Niederschlag-Abfluss-Modelle (N-A-Modelle) simulieren den Oberflächenabfluss für Regenereignisse in natürlichen Einzugsgebieten. Diese Berechnungen sind Grundlage für Überschwemmungssimulationen und Planungen von Schutzmaßnahmen. Dazu werden im Modell die charakteristischen Gebietseigenschaften wie Topografie, Landnutzung, Bodeneigenschaften und Besiedelung abgebildet. Zur Abschätzung von Hochwasserabflüssen können mit diesen Modellen Starkregenereignisse durch Eingabe von verschiedenen Niederschlagsmengen simuliert und der zeitliche Verlauf der Abflüsse berechnet werden.
Die Forschungsfrage
In der Hydrologie gibt es zahlreiche Verfahren zur Ermittlung von Abflussganglinien. Für kleine hydrologische Einzugsgebiete von unter 5 km² fehlen jedoch in der Regel Messdaten zum Abfluss. Simulierte Werte können in solchen Fällen nicht mit der Realität abgeglichen, Modelle nicht kalibriert werden. Zudem steht kein standardisiertes Vorgehen bzw. Berechnungsverfahren zur Ermittlung von Abflussganglinien zur Verfügung. Das erschwert die Planung von effektiven Schutzmaßnahmen. Daher lautet die Forschungsfrage: Welches Verfahren bringt für kleine Einzugsgebiete realistische Ergebnisse?
Modell-Abgleich mit echten Messdaten
Im Rahmen einer Bachelorarbeit bei WipflerPLAN mit dem Titel „Niederschlags-Abfluss-Modellierung des Kalkgrabens“ wurden verschiedene Ansätze zur Abschätzung von Hochwasserabflüssen verglichen. Möglich war der Vergleich, da für das untersuchte Einzugsgebiet vorhandene Messdaten zur Verfügung standen.
Die wichtigste Erkenntnis aus dem Vergleich war, dass sich ein abgelaufenes, in etwas 100-jährliches Hochwasserereignis durch die NA-Modellierung sehr gut nachbilden lässt. Grundsätzlich ergeben sich aber für den simulierten Spitzenabfluss hohe Abweichungen durch die möglichen Kombination an angewendeten Verfahren und Parametern. Die Ergebnisse der Arbeit mündeten im Aufsatz „Niederschlags-Abfluss-Modellierung des Kalkgrabens – Vergleich verschiedener Ansätze zur Abschätzung von Hochwasserabflüssen für ein kleines Einzugsgebiet“, der im DWA-Forum für Hydrologie veröffentlicht wurde:
WipflerPLAN am Tag der Hydrologie
Die Schwierigkeit der Verfahrenswahl bei N-A-Modellierungen kleiner Einzugsgebiete stand auch im März 2022 beim Tag der Hydrologie der Technischen Universität München (TUM) und der Ludwig-Maximilian-Universität (LMU) im Mittelpunkt. WipflerPLAN hat sich dort am Diskurs unter dem Motto „Im Wandel - Klima, Wasser und Gesellschaft. Prozesse –Methoden –Kommunikation“ beteiligt und die praktischen Anforderungen und Herausforderungen an die Abschätzung von Hochwasserabflüssen für Planungen auf kommunaler Ebene vorgestellt.
Hochwasserabflüsse als Grundlage für kommunale Planungen
In der Praxis gewinnen N-A-Modellierungen kleiner Gebiete z.B. bei der Erschließung neuer Baugebiete zunehmend an Bedeutung. Im Bauleitplanverfahren wird in der Regel eine Gefährdungs- und Fließweganalyse mit zugehöriger Risikobeurteilung gemäß DWA-Merkblatt M 119 „Risikomanagement in der kommunalen Überflutungsvorsorge“ gefordert. Auswirkungen von Starkregenereignissen und wild abfließendem Wasser sind aufzuzeigen und Schutzmaßnahmen vorzuschlagen. Die entsprechenden Berechnungen und Nachweise erstellen bei WipflerPLAN die Hydrolog*innen im Team Wasserbau