RisUrSim

Fraunhofer ITWM

Im abgeschlossen BMBF-EUREKA - Projekt RisUrSim (Risk management in Urban areas - Simulation and optimization) wurde von einem interdisziplinären internationalen Konsortium aus Informatikern, Siedlungswasserwirtschaftlern, kommunalen Entscheidungsträgern, Versicherern und Mathematikern in Norwegen, Italien und Deutschland unter Leitung des ITWM Simulations- und Planungswerkzeug entwickelt. Die Alleinstellungsmerkmale dieses Systems liegen im Bereich der bi-direktionaln Kopplung des Fließgeschehens auf der Oberfläche und im Kanalsystem und die räumliche Modellauflösung, die die Aufteilung von Haltungen in hydrologisch unterschiedlich wirksame Teilflächen vorsieht und den hydrodynamisch berechneten Teil der Oberfläche mit sehr hoher Auflösung erfasst. Die Simulationsdaten können mit Daten zur Infrastruktur der Zielgebiete verschnitten werden und erlauben Interpretationen hinsichtlich des Schadenspotenzials. Der Abschlussbericht ist  hier erhältlich.

Jedes Jahr sind als Folge starker Niederschläge in Siedlungsgebieten hohe Schäden durch Überlastungen der Entwässerungssysteme zu verzeichnen. Jedoch können nicht alle Überschwemmungen vermieden werden, da zu den zu minimierenden langjährigen Kosten auch die Anlagekosten beitragen und auf Extremwerte ausgelegte Anlagen aus diesem Grunde nunökonomisch wären. Standards für ausreichende Überschwemmungssicherheit der Infrastruktur definiert der Gesetzgeber anhand zahlreicher Regelwerke, deren Einhaltung es verlangt, bei der Planung von Entwässerungssystemen die Abflussvorgänge des Wassers auf der Oberfläche und im Kanalsystem für verschiedene Systembelastungen zu simulieren. Im Rahmen des BMBF/Eureka-Projektes RisUrSim gelang es dem ITWM u. a. in Zusammenarbeit mit der Universität Kaiserslautern, ein rechnergestütztes Verfahren zu entwickeln, das die Führung von Überflutungsnachweisen nach EN 752 erlaubt - im Gegensatz zu herkömmlichen Verfahren, die auf die Führung von Überstaunachweisen beschränkt sind. Die entscheidende Innovation besteht dabei in der hydrodynamischen Berechnung des Oberflächenwasserabflusses auf Grundlage der Flachwassergleichungen und in der dadurch ermöglichten bidirektionalen Oberflächen-Kanalnetz- Kopplung. Die Datenaufbereitung umfasst die Zerlegung des Berechnungsgebietes in Bereiche, deren Abflussgeschehen hydrodynamisch zu simulieren ist, und in Bereiche, deren Abflüsse konventionell hydrologisch berechnet werden sollen. Zur zweiten Gruppe gehören Flächen, die sich durch homogene Oberflächeneigenschaften auszeichnen, oder für die keine ausreichenden Topographiedaten vorliegen und die rückkopplungsfrei Wasser in angrenzende Teilgebiete einspeisen; im allgemeinen handelt es sich dabei um bebaute Grundstücke und die Bebauungen selber (Hausdächer). Zur sinnvollen Beschreibung der Oberfläche für die hydrodynamische Modellierung müssen im städtischen Raum ausreichend dichtliegende Höhenpunkte vorhanden sein, deren Vernetzung durch Polygone, die Häuserberandungen, Mauern, etc. repräsentieren, beschränkt wird. Die Datenbearbeitung erfolgt mit Hilfe geographischer Informationssysteme (GIS). Die vorangegangenen Abbildungen zeigen für einen kleinen Bereich eine Sequenz von Wasserständen auf der Straße und im Kanalnetz. Angrenzende Flächen speisen Wasser in den Straßenraum sowie in das Kanalnetz ein. Überstauende Schächte sind rot markiert. Wasserstände, flächenhaft auf der Straße bzw. in der Nähe von kritischen Objekten, können im GIS interpretiert und in Korrelation mit weiteren im System vorliegenden Daten hinsichtlich ihrer Schadensrelevanz untersucht werden. Neueste Arbeiten zeigen, dass sich aus Laserscan- und photogrammetrischen Daten effizient städtische Oberflächenmodelle für große Bereiche erstellen lassen (siehe folgende Abbildungen).