Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Darmstadt, Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Einleitung: Das Vorhaben ist ein Verbundprojekt zwischen der TU Dresden und der TU Darmstadt. Das Thema betrifft vornehmlich den Arbeitsbereich Technischer Hochwasserschutz und integrierte Bewirtschaftung von Talsperren und Poldern, berührt aber auch mehrfach den Bereich für Integrierte Konzepte für das Hochwassermanagement. In diesem Zusammenhang behandelt das Projekt die Integration von Werkzeugen, die zu verbesserten Hochwasserwarnsystemen und Hochwassermanagementkonzepten auf der Ebene von Flussgebieten führen. Zielsetzung: Verbesserung der Instrumente für die Analyse, Bewertung und Bewältigung von Hochwasserrisiken. Integration des Hochwasserrisikomanagements in das Flussgebietsmanagement. Ausarbeitung beispielhafter integrative Konzepte mit den beiden Hauptelementen Hochwasservorsorge und Hochwasserbewältigung. Inhalt: Der Fokus liegt auf einer Reduktion des Hochwasserrisikos an Flüssen sowohl im Hinblick der Versagenswahrscheinlichkeit der betroffenen Bauwerke als auch der Schädigung von Nutzungen im Unterlauf von Speichern durch die verbesserte, modellgestützte Steuerung von Speichern und Poldern bezüglich auf Betriebsregeln und auf eine Echtzeitsteuerung im Hochwasserfall. Der Risikobegriff umfasst dabei die hydraulisch/hydrologische Bauwerkssicherheit der Speicher und das Hochwasserrisiko entlang der Unterläufe. Dabei ist eine Nebenbedingung die möglichst uneingeschränkte Aufrechterhaltung bestehender Nutzungen sowie die Erhaltung und Verbesserung der ökologischen Bedingungen im Speicherraum und in den Flusskorridoren. Die betrachteten Einzugsgebiete sind die Einzugsgebiete von Speichern, meistens im Mittelgebirge mit ihren Unterläufen, häufig meist im Übergangsbereich zu den flachen Auen bis zum nächsten Zufluss in ein schiffbares Gewässer, d.h. Gebiete bis ca. 2000 km , die in der Verantwortung von Betreiberorganisationen liegen. Damit soll der Übergang von einer teilweise emotional geführten Diskussion des Beitrags der Talsperren zum integrierten Hochwasserschutz zu einer möglichst objektiven optimalen Abwägung zwischen verschiedenen Nutzungen erreicht werden, die wissenschaftlich abgesichert ist. Untersuchungsgebiete, Einzugsgebiet der oberen Ruhr (Nordrhein-Westfalen), Einzugsgebiete von Müglitz und Weißeritz (Freistaat Sachsen).
Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Einleitung: Das Vorhaben ist ein Verbundprojekt zwischen der TU Dresden und der TU Darmstadt. Das Thema betrifft vornehmlich den Arbeitsbereich Technischer Hochwasserschutz und integrierte Bewirtschaftung von Talsperren und Poldern, berührt aber auch mehrfach den Bereich für Integrierte Konzepte für das Hochwassermanagement. In diesem Zusammenhang behandelt das Projekt die Integration von Werkzeugen, die zu verbesserten Hochwasserwarnsystemen und Hochwassermanagementkonzepten auf der Ebene von Flussgebieten führen. Zielsetzung: Verbesserung der Instrumente für die Analyse, Bewertung und Bewältigung von Hochwasserrisiken. Integration des Hochwasserrisikomanagements in das Flussgebietsmanagement. Ausarbeitung beispielhafter integrative Konzepte mit den beiden Hauptelementen Hochwasservorsorge und Hochwasserbewältigung. Inhalt: Der Fokus liegt auf einer Reduktion des Hochwasserrisikos an Flüssen sowohl im Hinblick der Versagenswahrscheinlichkeit der betroffenen Bauwerke als auch der Schädigung von Nutzungen im Unterlauf von Speichern durch die verbesserte, modellgestützte Steuerung von Speichern und Poldern bezüglich auf Betriebsregeln und auf eine Echtzeitsteuerung im Hochwasserfall. Der Risikobegriff umfasst dabei die hydraulisch/hydrologische Bauwerkssicherheit der Speicher und das Hochwasserrisiko entlang der Unterläufe. Dabei ist eine Nebenbedingung die möglichst uneingeschränkte Aufrechterhaltung bestehender Nutzungen sowie die Erhaltung und Verbesserung der ökologischen Bedingungen im Speicherraum und in den Flusskorridoren. Die betrachteten Einzugsgebiete sind die Einzugsgebiete von Speichern, meistens im Mittelgebirge mit ihren Unterläufen, häufig meist im Übergangsbereich zu den flachen Auen bis zum nächsten Zufluss in ein schiffbares Gewässer, d.h. Gebiete bis ca. 2000 km2, die in der Verantwortung von Betreiberorganisationen liegen. Damit soll der Übergang von einer teilweise emotional geführten Diskussion des Beitrags der Talsperren zum integrierten Hochwasserschutz zu einer möglichst objektiven optimalen Abwägung zwischen verschiedenen Nutzungen erreicht werden, die wissenschaftlich abgesichert ist. Untersuchungsgebiete: Einzugsgebiet der oberen Ruhr (Nordrhein-Westfalen), Einzugsgebiete von Müglitz und Weißeritz (Freistaat Sachsen).
Das Projekt "Arbeitsanweisung zur Ableitung des ökologischen Potentials erheblich veränderter Wasserkörper nach EU-WRRL" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Bergakademie Freiberg, Interdisziplinäres Ökologisches Zentrum (IÖZ) durchgeführt. Ziel des Forschungs- und Entwicklungsprojektes ist die Erstellung einer Arbeitsanweisung für die routinemäßige Überprüfung der im Rahmen der WRRL-Bestandsaufnahme 2004 bislang in Lage und Umfang vorläufig ausgewiesenen 'erheblich veränderten' Wasserkörper Sachsens sowie die Ableitung ihres 'ökologischen Potentials'. Die Kategorie der 'erheblich veränderten' Oberflächenwasserkörper wird für die WRRL nach dem ökologischen Potential bewertet. Das Kriterium 'ökologisches Potential' ist nicht genormt und muss aus dem Zustand vergleichbarer natürlicher Wasserkörper in vergleichbaren geographischen Verhältnissen abgeleitet werden. Die Überprüfung der vorläufigen Ausweisungen 'erheblich veränderter' Wasserkörper sowie deren Aktualisierung, Ergänzung und Bestätigung sollen auf den methodischen Grundlagen des EU-CIS-Leitfadens zur 'Identifizierung und Ausweisung von erheblich veränderten und künstlichen Wasserkörpern' erfolgen. Die Überprüfung muss bis spätestens Frühjahr 2008 abgeschlossen werden und fließt als Bestandteil in den fachlichen Entwurf des ersten WRRL-Bewirtschaftungsplanes (Laufzeit 2010 bis 2015) ein. Im Rahmen des FuE-Projektes soll exemplarisch am Fluss-System der Vereinigten, Roten und Wilden Weißeritz einschließlich der 7 berichtsrelevanten Zuflüsse und der Talsperren die Ausweisung der Wasserkörper als 'erheblich verändert' oder 'natürlich' überprüft und das 'ökologische Potential' der erheblich veränderten Wasserkörper abgeleitet werden. Dabei soll dem Fließgewässerkontinuum 'Talsperrenzulauf, Talsperre, Talsperrenablauf' besondere Beachtung zukommen. Der zur Ableitung der ökologischen Potentiale erarbeitete Verfahrensvorschlag ist in der Praxis zu erproben und zu bewerten.
Das Projekt "Operationelle Abfluss- und Hochwasservorhersage in Quellgebieten - OPAQUE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. 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.
Das Projekt "Operationelle Abfluss- und Hochwasservorhersage in Quellgebieten - OPAQUE" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum durchgeführt. 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.
Das Projekt "Kooperative Hochwasservorsorge unter Verwendung eines Hochwasserinformationssystems - am Beispiel des Flussgebiets der Weißeritz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e.V. durchgeführt. Das Ausmaß der Hochwasserschäden an den Nebenflüssen der Elbe im Jahr 2002 hat erhebliche Defizite im gesellschaftlichen Umgang mit Hochwasserrisiken offenbart. Bisherige Strategien der Hochwasservorsorge sind einerseits durch Aktivitäten einzelner Kommunen und andererseits durch fachbehördliche Maßnahmen entlang der Gewässer gekennzeichnet. Eine systematische Zusammenarbeit zwischen den relevanten Akteuren im Sinne eines flussgebietsbezogenen Hochwasserrisikomanagements ist mit diesen Instrumenten nicht vorgesehen. Die Koordination über Gemeinde- und Ressortgrenzen hinweg ist deshalb schwach entwickelt, so dass zwischen Ober- und Unterliegern wie auch zwischen den Vertretern unterschiedlicher Ressorts zahlreiche Fragen ungeklärt bleiben. Bereits im Projekt 149 (2003-2005) wurden deshalb Grundlagen für die Verbesserung der Hochwasservorsorge im Einzugsgebiet von Mittelgebirgsflüssen durch die Förderung der Zusammenarbeit zwischen allen zuständigen Akteuren erarbeitet. Auf der Basis des Regionalmanagementansatzes - einem bewährten Steuerungskonzept aus der Regionalentwicklungspraxis - wurde ein Kooperationsmodell für die Zusammenarbeit der hochwasserrelevanten Akteure entwickelt und erprobt. Grundlegende Potenziale regionaler Kooperation in Flussgebieten wurden bestimmt und ein WebGIS-gestütztes Informationssystem für die Akteure aufgebaut. Im Projekt 219 wird an die bisherigen Forschungsarbeiten unter modifizierter und präzisierter Zielstellung angeknüpft. Als Ergebnis wird die Konzeption eines theoretisch und empirisch fundierten Steuerungskonzepts angestrebt. Dieses Hauptziel soll durch die Weiterentwicklung des WebGIS-basierten Informationssystems zu einem akteursorientierten Entscheidungsunterstützungsystem flankiert werden. Schließlich geht es um die rechtliche Einordnung und Ausgestaltung der informellen Kooperation in Bezug auf die formellen Instrumente von EU, Bund und Ländern. Das Vorhaben schließt die Fortführung der praktischen Erprobung des Kooperationsansatzes im Flussgebiet der Weißeritz ein, deren Quellflüsse Rote und Wilde Weißeritz im Erzgebirge entspringen, sich im Mittellauf vereinigen und die in Dresden in die Elbe mündet. Die Größe des Einzugsgebietes, die Gefällsverhältnisse und die Flächennutzung im Einzugsgebiet spiegeln die Typik mitteleuropäischer Mittelgebirgsflüsse wieder, so dass sich das Flussgebiet gut für den vorgesehenen Zweck eignet. Durch die wissenschaftliche Begleitung der Erprobung wird gesichert, dass die Ergebnisse des Vorhabens analysiert, auf Übertragbarkeit geprüft und für andere Anwendungsfälle aufbereitet werden können. Dies erfordert einen interdisziplinären Forschungsansatz, der umweltwissenschaftliche, organisations- und managementtheoretische sowie planungswissenschaftliche Erkenntnisse und Methoden kombiniert.
Das Projekt "Kooperatives Hochwasserrisikomanagement unter Verwendung eines Umweltinformationssystems - Am Beispiel des Flusseinzugsgebiets der Weißeritz" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Leibniz-Institut für ökologische Raumentwicklung e.V. durchgeführt. Das Ausmaß der Hochwasserschäden an den Nebenflüssen der Elbe im Jahr 2002 hat erhebliche Defizite im gesellschaftlichen Umgang mit Hochwasserrisiken offenbart. Bisherige Strategien der Hochwasservorsorge sind einerseits durch Aktivitäten einzelner Kommunen und andererseits durch fachbehördliche Maßnahmen entlang der Gewässer gekennzeichnet. Sie gehen überwiegend von einem Schutz vor Hochwasserschäden aus. Das zurückliegende Ereignis hat aber gezeigt, dass ein solcher Schutz selbst mit größten Anstrengungen nicht erreicht werden kann. Zugleich ist erkennbar geworden, dass eine begrenzte Einflussnahme auf derartige Naturgefahren nur aus deren naturräumlichen Wirkungszusammenhängen heraus möglich ist. Ziel des Forschungsvorhabens ist deshalb die Verbesserung der Hochwasservorsorge im Einzugsgebiet von Mittelgebirgsflüssen durch die Förderung der Zusammenarbeit zwischen allen zuständigen Akteuren. Mit Hilfe eines regionalen 'Hochwasserrisiko-Managements' sollen die laufenden und geplanten Aktivitäten zu einer abgestimmten Vorgehensweise zusammengeführt werden. Hierzu gehört insbesondere: - die Schaffung einer gemeinsamen Informationsbasis, - die Entwicklung einer abgestimmten Gesamtkonzeption von Maßnahmen und - die Koordination der diesbezüglichen Entscheidungen. Das Vorhaben schließt die mehrjährige praktische Erprobung des Hochwasserrisiko-Managements im Einzugsgebiet der Weißeritz ein, deren Quellflüsse Rote und Wilde Weißeritz im Erzgebirge entspringen, sich im Mittellauf vereinigen und die in Dresden in die Elbe mündet. Die Größe des Einzugsgebietes, die Gefällsverhältnisse und die Flächennutzung im Einzugsgebiet spiegeln die Typik mitteleuropäischer Mittelgebirgsflüsse wieder, so dass sich das Flussgebiet gut für den vorgesehenen Zweck eignet. Während des Hochwassers 2002 hat die Weißeritz große Teile der Stadtgebiete von Dresden, Freital und Tharandt überflutet und in ihrem Einzugsgebiet beträchtliche Schäden verursacht, was eine hohe Mitwirkungsbereitschaft der gesellschaftlichen Akteure im Einzugsgebiet am Modellvorhaben zur Folge hat. Durch die wissenschaftliche Begleitung der Erprobung wird gesichert, dass die Ergebnisse des Vorhabens analysiert, auf Übertragbarkeit geprüft und für andere Anwendungsfälle aufbereitet werden können. Dies erfordert einen interdisziplinären Forschungsansatz, der umweltwissenschaftliche, organisations- und managementtheoretische sowie planungswissenschaftliche Erkenntnisse und Methoden kombiniert.
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