Forschungsgruppe entwickelt Handlungskonzept gegen Überflutung

 

Urbane Sturzfluten stellen eine zunehmende Gefahr für Städte und Gemeinden dar. Experten zufolge wird sich die Situation durch den Klimawandel weiter verschärfen. Lokale Starkregenereignisse und damit einhergehende Überschwemmungen könnten dadurch häufiger und intensiver ausfallen. Auch im Saarland war dies in jüngster Zeit zu spüren, beispielsweise 2018 in St. Ingbert und Kleinblittersdorf sowie 2016 in Eppelborn.

Anders als das klassische Hochwasser an Flüssen können Starkregenereignisse völlig unabhängig von Gewässern auftreten. Jeder kann davon betroffen sein. Dies haben insbesondere die Starkregenereignisse in Eppelborn und Sulzbach im Juni 2016 gezeigt. Binnen vier Tagen war die Gemeinde Eppelborn zweimal von Unwettern mit Starkregen betroffen, die zu hohen Schäden führten. Während des zweiten Starkregenereignisses kam es im Ortsteil Dirmingen zu Sturzfluten, die große Mengen Schlamm mitführten, sodass sich Durchlässe und Regeneinläufe zusetzten. Große Teile der Ortslage von Dirmingen wurden überflutet, mehrere Häuser waren in ihrem Bestand gefährdet, viele Straßen waren zeitweise unpassierbar.

Überschwemmung in der Modellgemeinde Eppelborn

Kommunen und Anwohner sind erst dann in der Lage, gezielt Vorsorge zu treffen, wenn sie die Überflutungsrisiken kennen. Diese werden aktuell auf Grundlage von Gewässerüberflutungsprogrammen am Computer ermittelt. So wurde die Forschungsgruppe Wasser der htw saar von der Gemeinde Eppelborn beauftragt, das Risiko der Gemeinde auf Grundlage eines Gewässerüberflutungsprogrammes zu ermitteln. Das Projekt wurde als ein Teil der „Pilotprojekte Starkregenvorsorgekonzepte“ durch das Ministerium für Umwelt und Verbraucherschutz gefördert. Die Ergebnisse sollten anschließend herangezogen werden, um geeignete Maßnahmen zum Schutz vor Starkregenschäden abzuleiten.

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Diese 2-D-Simulation zeigt einen Ausschnitt eines solchen mathematischen Modells, das die Topografie bzw. das Gelände, das Gewässer, das Kanalnetz, Fließhindernisse (z. B. Gebäude) und die Beschaffenheit der Landoberfläche (Wald, Wiesen, Acker, versiegelte Flächen etc.) abbildet.

Nach Errichtung dieses detailgetreuen Computermodells wird die Landschaft virtuell geflutet. Berücksichtigt werden dabei sowohl die Aufnahmekapazität des Bodens und die Wasseraufnahme durch die Kanalisation. Ermitteln wollen die Wissenschaftler den Effektivniederschlag, der Teil des Niederschlags, der als Direktabfluss an der Erdoberfläche wirksam wird. „Wir konnten die Bewegung des Effektivniederschlages sehr genau berechnen“ erklärt Alpaslan Yörük, Professor für Wasserbau und Wasserwirtschaft an der htw saar. „und anhand der Fließwege feststellen, welche Gebäude oder Bereiche besonders gefährdet sind und Geländesenken identifizieren. Wichtige Daten sind in dem Zusammenhang die Fließtiefen und Fließgeschwindigkeiten, die wir im Modell für jeden Ort und zu jeder Zeit ermitteln konnten.“

Stimmen die Messwerte? Realitätscheck und Handlungskonzept

Ebenso wichtig wie die Simulation ist der Abgleich der Daten mit den Beobachtungen von damals. Die Wissenschaftler glichen ihre Daten mit den Einsatzprotokollen der Freiwilligen Feuerwehr, mit den Angaben der Kommune und den betroffenen Anwohnern ab. Das Ergebnis der Gegenüberstellung zeigt insgesamt eine sehr gute Übereinstimmung zwischen Modellergebnissen und den damaligen Beobachtungen. Zusätzlich wurden im Modell unterschiedliche Intensitäten getestet, um die Risikobereiche näher klassifizieren zu können. Das Ergebnis dieser Untersuchung ist in Überflutungskarten, Gefahren- und Risikokarten zusammengefasst. „Nun wissen wir, welche Bereiche besonders gefährdet sind und welcher Schaden im Ernstfall zu erwarten ist“ bestätigt Professor Yörük.

„Ein Ausbau der Kanalisation ist aber nicht zielführend, um Starkregenereignisse in den Griff zu bekommen“ betont der Wissenschaftler, „wichtig sind Flächen für den Rückhalt sowie für die Abführung des ablaufendem Regenwassers, sofern man das Wasser gezielt lenken kann, um andere Flächen zu entlasten. So ist es auch im Fall Eppelborn. Hier liegt der Schwerpunkt der Maßnahmen im Rückhalt in der Fläche oberhalb der besiedelten Gebiete.“

 

Forschungsbereich Modellierung und Simulation von Starkregenereignissen

Die aktuell zum Einsatz kommenden mathematischen Überflutungsprogramme haben ihren Ursprung in der Simulation von Flusshochwasser und werden erst seit wenigen Jahren zur Simulation von Starkregenereignissen verwendet. Hierbei ist jedoch zu berücksichtigen, dass insbesondere der Rauheitsansatz (Fließwiderstand) im Modell nicht ohne weiteres übernommen werden darf. Der Rauheitsansatz eines Flussmodells unterscheidet sich deutlich zu dem eines Dünnfilmabfluss- bzw. Starkregenmodells. So werden aktuell Laborversuche am Lehrgebiet für Wasserbau und Wasserwirtschaft der htw saar durchgeführt, um geeignete Rauheitsansätze zu definieren.

Hier finden Sie weitere Informationen zum Labor für Wasserbau und Wasserwirtschaft.