Hochwassermodellierung

Hochwassermodellierung ist der Prozess der Simulation von Hochwasserereignissen mithilfe hydrologischer und hydraulischer Modelle, die mit Geodaten integriert werden, um vorherzusagen, wohin Wasser fließen wird, wie tief es wird und wie schnell es sich während Stürmen und Flussüberschwemmungen bewegt. Hochauflösende Geländedaten, Landbedeckungskarten, Bodeneigenschaften und Niederschlagsbeobachtungen liefern die räumlichen Eingangsdaten für Modelle, die die Abflussbildung, den Kanalfluss und die Überschwemmung von Auengebieten simulieren. Die Ergebnisse sind räumlich explizite Hochwasserkarten, die Ausdehnung, Tiefe, Geschwindigkeit und Dauer der Überschwemmung zeigen und so die Flächennutzungsplanung, die Notfallreaktion und die Infrastrukturplanung informieren.

Digitale Höhenmodelle, die aus LiDARLiDARLight Detection and Ranging (LiDAR) is a remote sensing technology that measures distances using laser pulses to crea... abgeleitet werden, liefern die hochauflösenden Geländedaten, die für eine präzise Hochwassersimulation unerlässlich sind, da bereits kleine Höhenunterschiede darüber entscheiden, ob Gebiete überflutet werden oder trocken bleiben. Landbedeckungs- und Karten versiegelter Flächen beeinflussen die Abflussraten, wobei städtische Gebiete mehr und schnelleren Abfluss erzeugen als bewachsene Landschaften. Bodenartenkarten bestimmen die Infiltrationskapazität und die Eigenschaften des unterirdischen Wasserflusses. Hydrologische Modelle nutzen die Einzugsgebietsabgrenzung und die Extraktion des Gewässernetzes aus Geländedaten, um Niederschlag durch Entwässerungsbecken zu leiten. Hydraulische Modelle simulieren den Wasserfluss durch Flusskanäle und über Überschwemmungsgebiete hinweg unter Verwendung von Geländequerschnitten und Rauheitsparametern. Satelliten- und Luftbilder liefern Beobachtungen der Überschwemmungsausdehnung nach dem Ereignis zur Kalibrierung und Validierung der Modelle.

Die Kartierung von Überschwemmungsgebieten grenzt gefährdete Gebiete für regulatorische Zwecke, die Versicherungsbewertung und die Bebauungskontrolle ab. Die Modellierung von Dammbrüchen simuliert katastrophale Ausfallszenarien, um Notfallzonen zu definieren. Die städtische Regenwassermodellierung bewertet die Kapazität von Entwässerungssystemen und identifiziert überschwemmungsgefährdete Kreuzungen und Wohngebiete. Die Bewertung der Klimawandelfolgen untersucht, wie sich verändernde Niederschlagsmuster auf das Hochwasserrisiko auswirken werden. Zu den zentralen Herausforderungen zählen die Empfindlichkeit von Hochwassermodellen gegenüber der Qualität der Geländedaten, die Unsicherheit bei zukünftigen Niederschlagsprognosen, die hohen Rechenanforderungen der hochauflösenden 2D Modellierung über große Flächen sowie die Vermittlung des probabilistischen Hochwasserrisikos an Entscheidungsträger und die Öffentlichkeit.