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Das Forschungsvorhaben soll im Bereich des Deichbaus und der Deichsanierung neue Erkenntnisse über die Eignung von neuartigen Baumaterialien, wie Recyclingmaterial, Geotextilien u.a., im Hinblick auf langanhaltende Hochwasser und Deichüberströmung liefern. Ferner sollen Alternativen zu den herkömmlichen Deichsanierungsmaßnahmen erarbeitet werden, die den Aufwand und die Kosten reduzieren, trotzdem aber mindestens genauso effektiv sind (z.B. Verstärkung d. Deichkörpers durch selbstverdichtenden Mörtel, sowie Deckwerke) und die Sicherheit erhöhen. In dem Forschungsvorhaben sollen an einem Versuchsdeich im Naturmaßstab 1:1 langeinstauende Hochwasser und Deichüberströmungen simuliert werden. Die verwendeten Materialien sollen allen Belastungen standhalten. Es sollen in mehreren Versuchen verschiedene Entwürfe für sichere Deichbauweisen überprüft werden. Die Einstauversuche sollen jeweils mehrere Wochen andauern. Die gewonnenen Erkenntnisse im Bereich des technischen Hochwasserschutzes können unmittelbar bei anstehenden Deichsanierungs- und Neubaumaßnahmen umgesetzt werden und stellen einen Beitrag zur Innovation im Bereich des technischen Hochwasserschutzes dar.
Das Hauptziel des Projektes EXTRA ist die Entwicklung eines operationell, orts-unabhängig einsetzbaren Werkzeuges zur Bestimmung von zeitlich (15-minütig) und räumlich (von mehreren km2 bis zu 1 km2) hochaufgelösten Extremniederschlägen im sächsischen Mittelgebirgsraum und oberen Donaugebiet als Ziel- bzw. Testgebiet. Methoden: 1. Informationsmaximierung: Durch Informationsmaximierung aus allen zu einem bestimmten Zeitpunkt zur Verfügung stehenden Daten (konventionelle Niederschlagsdaten, Radar und Satellit) soll die Auflösung und die Zuverlässigkeit von Niederschlagsmessungen deutlich verbessert werden. 2. Erhöhung der Redundanz: Durch die Anwendung unterschiedlicher Messmethoden und Verfahren der Niederschlagsstatistik wird eine hohe Redundanz erreicht, die es erlaubt, auch bei Extremereignissen die räumliche und zeitliche Auflösung der Niederschlagsfelder inklusive ihrer Unsicherheiten zu bestimmen. Arbeitsaufgaben Teilprojekt B: 1. Entwicklung eines operationellen Prüftools zur Bestimmung der Qualität der Online-Niederschlagsdaten. 2. Messnetzerweiterung : aktuell für Sachsen: 22 Landesombrometer + ca. 30 Ombrometer des DWD (Inbetriebnahme der Messstationen bis Ende 2006); zukünftig: Einbindung notwendiger und noch nicht lokalisierter Ombrometer. 3. Analyse der räumlichen Variabilität der Niederschlagsstrukturen orographischen Effekte. Arbeitsaufgaben Teilprojekt C: 1. Konzeption und Entwicklung eines Analyse- und Entscheidungswerkzeug für die Echtzeit-Diagnose extremer Niederschlagsereignisse auf einer JAVA-basierten Programmoberfläche. 2. Datenintegration (Satellit, Radar, Ombrometer, Datenbank). 3. Test des operationellen Entscheidungswerkzeuges. 4. Installation des Analysewerkzeuges beim zukünftigen operationellen Nutzer, z.B. LfUG , DWD, OpAQue.
Die Hochwasserereignisse der vergangenen Jahre haben auf Grund der Wertkumulation wesentliche Schäden in den urbanen Gebieten verursacht. So sind mit ca. 1 Mrd. Euro Schäden während des Augusthochwassers 2002 ca. 10 Prozent der Gesamtschadenssumme Deutschlands allein in der sächsischen Landeshauptstadt Dresden angefallen. So sind für die Landesliegenschaften des Freistaates Sachsen 16 Prozent der Schäden auf Einwirkungen des Grundwassers zurückzuführen (HUBER, 2003). Das Hochwasserereignis der Elbe im Jahre 2002 hat gezeigt, dass neben den oberirdischen Flutereignissen die Prozesse der unterirdischen Wasserausbreitung mit den zwei wesentlichen Ausbreitungspfaden: Aufnahme und Verteilung von Oberflächenwasser im Grundwasser sowie Aufstau des aus dem Hinterland dem Vorfluter zuströmenden Grundwassers und Verteilung des Oberflächenwassers über Infrastrukturbauwerke wie Abwasser- und Heizkanalisation (sog. 'technogene Zone') in Gebiete verteilt, die außerhalb des direkten Überschwemmungsgebietes liegen zur Schadenserhöhung geführt haben. Für die Interaktion zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser sowie zwischen Oberflächenwasser und Kanalisation existieren derzeit einzelne modelltechnische Lösungen, die für die Simulation von Überflutungsszenarien bisher Anwendung fanden. Demgegenüber besteht für die gemeinsame Abbildung der Interaktion der drei Komponenten Oberflächenwasser, Kanalisation und Grundwasser ein Defizit, das gerade für das Hochwasserrisikomanagement entscheidend ist. Ausgehend von den Erfahrungen des August-Hochwassers 2002 und den Defiziten in der modellgestützten Beschreibung der Wechselwirkungen zwischen oberirdischen und unterirdischen Abflussprozesse stellt sich das Projekt die folgenden Hauptziele: - Modellgestützte Untersuchung der Wechselwirkungen zwischen Oberflächenwasserabfluss 'technogener Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignissen. - Entwicklung eines Modellwerkzeuges, das die Wechselwirkungen zwischen den hydraulischen Komponenten Oberflächenwasserabfluss, Abfluss in der 'technogenen Zone' und Grundwasser bei extremen Hochwasserereignisse abzubilden vermag. - Modellgestützte Erarbeitung von Lösungs- uns Handlungsstrategien für die Gestaltung und Sicherung unterirdischer Infrastrukturnetze sowie zum Management des Grundwassers für den Fall extremer Hochwasserereignisse.
Die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen hängt von der Belastung durch Hochwasserabflüsse und dem vorhandenen Retentionsvolumen von Gewässer und Aue ab. Üblicherweise wird diese Retentionsfähigkeit in zwei Schritten ermittelt: Zunächst mit Flussgebietsmodellen und anschließend mit Wasserspiegellagenberechnungen. Diese Methoden sind jedoch für großräumige Untersuchungen zu aufwändig. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines allgemein anwendbaren Bewertungsverfahrens für die Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen als Entscheidungsgrundlage für die Praxis bei der Bewirtschaftung kleinerer und mittlerer Gewässer. Damit sollen mit geringem Aufwand aus vorhandenen Daten, wie z.B. Gewässerstrukturgüte, ATKIS-Daten oder digitalen Geländemodellen, großflächig Aussagen zur Retentionsfähigkeit von Gewässer und Aue abgeleitet werden. Durch systematische Bestandsaufnahmen und Digitalisierung von Daten der Landesverwaltungen sowie durch die kommerziellen geografischen Informationssysteme sind dazu neue Wege der Modellierung möglich geworden. Die Methodik wird für die Ökoregion Zentrales Mittelgebirge entwickelt, Hinweise zur Weiterentwicklung für die Ökoregionen Zentrales Flachland und Alpen werden gegeben. Es ist eine dreistufige Bearbeitung vorgesehen. In der ersten Stufe wird aus bereits entwickelten Ansätzen der Projektpartner eine geeignete Methodik entwickelt, um das Retentionspotenzial weit gehend aus amtlichen Informationen zu ermitteln. In einem zweiten Schritt wird das unter den aktuellen Gegebenheiten aktivierbare Retentionspotenzial ermittelt. In einem dritten Schritt wird dann die für das Hochwasserrisikomanagement wesentliche Scheitelreduzierung bestimmt. Die Ergebnisse werden mit den Ansätzen der Schritte 1 und 2 rückgekoppelt, sodass Abschätzungen zur Hochwasser reduzierenden Wirkung vorgenommen werden können, auch ohne ein Niederschlag-Abfluss-Modell einsetzen zu müssen. Die Methodik wird zunächst auf die Nahe mit einem vorhandenen Flussgebietsmodell (FGM) angepasst und ein Zusammenhang zwischen Retentionspotenzial und Scheitelreduzierung abgeleitet. Dieser wird anschließend auf das Einzugsgebiet der Fulda angewendet und überprüft. Zum Abschluss werden die erarbeiteten Methoden in einem Anwenderhandbuch zusammenfassend beschrieben.
Ziel des Koordinationsvorhabens der BMBF-Förderaktivität 'Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse' ist es, die Förderaktivität in Absprache mit dem BMBF und den Projektträgern inhaltlich und organisatorisch zu begleiten, Synergieeffekte aus nationalen und europäischen Forschungsaktivitäten herzustellen sowie das Programm und seine Ergebnisse in der Fachwelt und im politischen Raum zu präsentieren und somit zu einer direkten Verwertung der Forschungs- und Entwicklungsergebnisse beizutragen. Das Koordinierungsvorhaben begleitet die Fördermaßnahme über eine Laufzeit von (zunächst) drei Jahren. Die Koordinierungsstelle ist zentrale Anlaufstelle für Wissenschaftler der Fördermaßnahme und soll den Austausch zwischen den geförderten Gruppen gewährleisten. Eine weitere Aufgabe ist die Abstimmung zwischen der Fördermaßnahme und anderen nationalen und europäischen Aktivitäten des Themenfeldes Hochwasser-Risikomanagement. Diese Abstimmung bezieht Akteure aus den Bereichen Wissenschaft, Verwaltung, Politik, Wirtschaft und Katastrophenschutz ein.
Ziel dieses Forschungsvorhabens ist es, dedizierte Methoden und Werkzeuge zu entwickeln sowie zu implementieren, die es erlauben, zeitnah und hoch präzise, TerraSAR-X Satellitendaten aber auch andere Radarsatellitensensoren für das Hochwassermanagement zu Akquirieren, Auszuwerten und die gewonnene Information für das Hochwasserrisikomanagement sowie die Schadensabschätzung verfügbar zu machen. Methoden zur zeitnahen Akquisition (technisch-logistische Realisierung von Aufnahmen, Methoden und Werkzeuge zur flurstückgenauen Kartierung und Analyse von dynamischen Flutsituationen bei großen Überschwemmungssituationen, Fortgeschrittene Verfahren zur semi-autom. und autom. Wasser- und Hochwasserdetektion Das hier vorgeschlagene Forschungsvorhaben steht im direkten Bezug zum vom BMBF geförderten Hochwasserforschungsprogramm im Kontext der Risikoanalysen sowie der Entwicklung von wissenschaftlich-technischen Verfahren für verbesserte Hochwassermanagementkonzepte. Die Projektergebnisse werden eine flurstückgenaue Erfassung von Überschwemmungsflächen ermöglichen, welche bis dato nur per Zufall und bei gutem Wetter (ohne Wolkenbedeckung) von Flugzeugbefliegungen aus möglich waren.
Ziel: Entwicklung und Validierung von Methoden zur Abschätzung und Bewertung von Schadenspotenzialen und Gefahren aus extremhochwasserbedingten Grundwasserständen in urbanen Gebieten am Beispiel des Dresdner Grundwasserleiters. 2. Arb.-plan: (1) Erarbeitung und Umsetzung einer Methodik zur grundwasserbezogenen Gefahrenbewertung und -darstellung auf der Grundlage grundwasserdynamischer Parameter sowie unter besonderer Berücksichtigung der unterschiedlichen grundwasserschadensrelevanten bauarten- und baualtersbezogenen Typologie für unterirdisch gelegene Gebäudeteile und unterirdische urbane Infrastrukturen. (2) Anwendung der Methodik zur Gefahrenausweisung an realen Schäden (Augusthochwasser 2002). (3) Übertragung der entwickelten Methodik der Gefahrendarstellung auf unterschiedliche Gefahrenszenarien (4) Ableitung einer Methodik für die Ausweisung von grundhochwasserbezogenen Risiken, Schutzzielen und Restrisiken. 3. Verwertung der Methodik zur Risikovorsorge bezüglich hochwasserbedingtem Grundhochwassers durch betroffene Kommunen. Ergänzung zu bestehenden auf das Oberflächenwasser ausgerichteten Hochwasservorsorgeplänen.
Als primäre Ursachen für die derzeit noch großen Unsicherheiten in der operationellen Vorhersage haben sich in der Praxis die noch immer zu unsicheren Niederschlagsvorhersagen für diese Gebiete, Defizite der verwendeten hydrologischen Modelle in der Beschreibung der Abflussbildung auf dieser Skala und der Mangel an verlässlichen Verfahren zur Identifikation kritischer Gebietszustände wie Bodenfeuchte und Schneezustand erwiesen. Aus dieser Erkenntnis ergeben sich in Verbindung mit der zusätzlich angestrebten Verbesserung der Frühwarnung (bzgl. Ort, Zeit, Menge und Intensität des Ereignisses) und des Hochwassermanagements (bzgl. Speichersteuerung, Schadenswarnung, Alarmplan) die Schwerpunkte (Arbeitspakete) des Projektes: 1. Vorwarnung vor kritischen atmosphärischen Situationen und kritischen Gebietszuständen. 2. Operationelle Schätzung und Kurzfristvorhersage des Gebietsniederschlags. 3. Operationelle Vorhersage und Langfristvorhersage des Abflusses. 4. HW-Management: Optimierte Talsperrensteuerung mit besserer Vorwarnung und Vorhersage. 5. Hochwassertraining und Schulung. Das zu entwickelnde Hochwasserwarn- und Vorhersagesystem wird eine mehrstufig angeordnete Kombination unterschiedlicher Warnmodule sein: Am Anfang steht eine Vorwarnung über hochwasserträchtige Wetterlagen für die ausgesuchten Quellgebiete Obere Donau, Obere Iller, Goldersbach und Weißeritz und eine langfristige Vorhersage von Stationsniederschlägen durch angepasstes klimatologisches Downscaling. Durch eine Kombination aus innovativer TDR-Technologie, Georadar und Radarfernerkundung mit einem geeigneten Landoberflächenmodell soll ferner der Gebietsfeuchte- und -schneezustand ermittelt werden (AP1). Anschließend und zentral (AP2) erfolgt die Schätzung des hochwasserrelevanten Niederschlagfelds durch eine Kombination von Niederschlagsradar und Bodenbeobachtung für den Simulationsbetrieb sowie eine Kurzfristvorhersage des lokalen Niederschlagsgeschehens über eine Dauer von 2-3h. In diesem Zusammenhang wird ein selbstlernendes Werkzeug zur automatischen Fehlerkorrektur der LM-Vorhersage für den Prognosezeitraum von 3 bis 48 Stunden entwickelt. Am Ende der Warnkette steht die Vorhersage des Hochwasserabflusses aus den betroffenen Gebieten mit den zuvor gewonnenen Anfangs- und Randbedingungen des Niederschlags und des Gebietszustands (AP3). Im Arbeitspaket 4 werden auf Basis der verbesserten Vorhersagen des Niederschlag-Abflussgeschehens die Möglichkeiten analysiert, das Hochwasserrisiko unterhalb der Talsperren durch eine optimale Steuerung zu reduzieren. Es erfolgt eine Quantifizierung der Schäden, die sich für die unterschiedlichen Nutzer (Hochwasserschutz, Trinkwasserversorgung, Niedrigwasseraufhöhung, Energieerzeugung, touristische Nutzung) und die anliegenden Ortschaften unterstrom aus der Talsperrensteuerung ergeben, um eine Steuerung mit möglichst geringem Schaden zu erreichen. Das Paket 5 dient der Schulung der Landesbehörden in der Nutzung der entwickelten Module.
Ein regelbasiertes Expertensystem zur Hochwasser(HW)-vorhersage bzw. -warnung wird, basierend auf berechneten Szenarien der Modellkette Niederschlagsvorhersage - N-A-Modellierung - hydraulische Modellierung, mit Angabe der Unsicherheiten (Projektschwerpunkt) entwickelt. In Abhängigkeit der Wettervorhersage und des Gebietszustands werden wahrscheinliche Verläufe des vorhergesagten HW mittels dynamischer Überschwemmungskarten bereitgestellt. Analyse der Vorhersageunsicherheit von Extremniederschlägen und Generierung von N-Szenarien; N-A-Modellierung inkl. Parameteroptimierung, systematische Modellvergleich und Methodenentwicklung zur Unsicherheitsbestimmung; Aufbau von Wellenablaufmodellen, Vergleich mit 2-D-Berechnungen; Quantifizierung der Unsicherheiten aller Elemente der Modellkette; Entwicklung des fuzzy-basierten Expertensystems zur HW-Vorhersage mit Unsicherheitsangaben; Kommunikation und Nutzeroberfläche GIS-aufbereitet über Internetplattform. Anwenderfreundliches robustes, auch für Trainingszwecke nutzbares operationelles Werkzeug mit übertragbarer Methodik; Unsicherheitsvermittlung verbessert HW-Management durch bessere Warnungen und Risikoabschätzung.
Teilprojekt 3: Sozioökonomie: Primäres Ziel des Teilprojektes ist die Bewertung der Nutzen und Kosten aufgrund der mit unterschiedlichen Strategien des technischen Hochwasserrückhaltes verbundenen lokalen und regionalen Effekte. Die Analyse und Bewertung der ökonomischen Effekte alternativer Strategien umfasst dabei sowohl direkte als auch indirekte, d. h. nicht in unmittelbarem Zusammenhang mit der Maßnahme stehende Wirkungen. Auf der Kostenseite werden hier einerseits Bau- oder Unterhaltskosten der Anlagen, andererseits aber auch Opportunitätskosten aufgrund entgangener Nutzungsmöglichkeiten - als indirekte Kosten - wirksam. Im Bereich der Nutzen stehen dagegen die reduzierten Schäden auf lokaler Ebene, aber v. a. auch potenzielle Schadensminderungen im Unterlauf eines Flusses (z. B. aufgrund längerer Vorwarnzeiten oder geringerer Scheitelabflüsse) im Vordergrund. Aus ökonomischer Sicht ist hierbei insbesondere die Abwägung zwischen lokalen und regionalen Hochwasserschutzzielen, die je nach Bewirtschaftung der Rückhalteanlagen in unterschiedlicher Weise erreicht werden können, bedeutsam. In diesem Zusammenhang werden auch die durch eine regionale Betrachtung auftretenden Kostenverteilungsprobleme diskutiert und auf Grundlage einer Analyse der institutionellen Zuständigkeiten im Flussgebiet der Unstrut mögliche Kostenanlastungsstrukturen analysiert.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 88 |
| Kommune | 6 |
| Land | 17 |
| Wirtschaft | 2 |
| Wissenschaft | 53 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 88 |
| License | Count |
|---|---|
| Offen | 88 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 88 |
| Englisch | 79 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Keine | 4 |
| Webseite | 84 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 84 |
| Lebewesen und Lebensräume | 88 |
| Luft | 83 |
| Mensch und Umwelt | 88 |
| Wasser | 83 |
| Weitere | 88 |