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Vortrag DWA Emmelshausen

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Abgestuftes Vorgehen zur Anpassung an
Überflutungen – Bewertung des
Anpassungsbedarfs und Objektschutz
Dipl.-Ing. Thomas Siekmann
DWA-Fachtagung „Die Siedlungswasserwirtschaft
unter dem Aspekt der Extreme“
Emmelshausen, 14.10.2014
Übersicht

Einführung und Herausforderung

Risikobestimmung – Abgestuftes Vorgehen

Erstbewertung Extrembelastung

Vorbewertung des Systems – Indikatoren

Detailanalyse

Objektschutz

Ausblick
2
Einführung

Schäden durch Überflutungen

Komplexe Wandeleffekte

lange Nutzungsdauer der Abwasserinfrastruktur

Reaktion  Paradigmenwechsel:


Siedlungswassermanagement

Urbanes Risikomanagement
Anpassungsbedarf? Anpassungsmaßnahmen?
3
Einführung

Evolutionsstufen der Siedlungswasserwirtschaft
Trinkwasserversorgung
Schmutz-/Regenwasserentsorgung
Regenwasserbewirtschaftung
Naturnahe,
dezentrale
Regenwasserbewirtschaftung
Wassersensible
Stadtentwicklung
Gesellschaftliche Anforderungen
Anforderungen Planung/Konzepte
modifiziert nach Brown et al., 2009
4
Herausforderung
Urbane Hochwasservorsorge & wassersensible Planung:

Bedarf: strukturiertes/automatisiertes Vorgehen

Reaktion:

Objektbezogene Risikoanalyse
 Risikobestimmung und -bewertung

Risikoorientierte Maßnahmenplanung
5
Risikobestimmung – Vorgehen/Instrumente
Außergewöhnliche
Starkregen*
Lokaler
Objektschutz
„Extrembelastung“
Seltene
Starkregen*
Bemessungsregen*
Wasserwege
und -plätze
Kanalausbau,
RRB,
ASS
Kanaldaten,
Zulaufganglinien
* nach Schmitt (2011)
Digitales
Höhenmodell
DHM &
bidirektionale
Kopplung
6
Risikobestimmung – Abgestuftes Vorgehen
I.
Erstbewertung Extrembelastung  GIS-Fließweganalyse
II.
Erstbewertung  Indikatorensystem

Kanaldaten (GEP)

Auswahl potentiell gefährdeter Teilgebiete
III. Detailanalyse  Bestimmung potentieller Risiken

Überflutungssimulationen durchführen

Postprocessing der Ergebnisse
7
Risikobestimmung – Abgestuftes Vorgehen
I.
Extreme
GIS-gestützte Fließweganalyse
Datenbedarf:
Digitales Höhenmodell
8
Bild nach Schmitt et al., 2005
Risikobestimmung – Abgestuftes Vorgehen
II.
Seltene
Starkregen
Erstbewertung – Indikatorensystem (M. Siekmann, 2011)

 =



∑
∑ 
∑ 
NÜSchächte=Anzahl überstauter Schächte, NSchächte =Gesamtheit
. Ü =

,
Datenbedarf:
Kanalnetzmodell
Qmax=Maximalabfluss, Qvoll=Vollfüllungsabfluss, l=Haltungslänge
Ü =

,
∑
×
1
∑ 
∑ ,
VÜ=Überstauvolumen, AE,b=Einzugsgebiet – befestigte Fläche
9
Risikobestimmung – Abgestuftes Vorgehen

Erstbewertung – Indikatorensystem
Quelle: M. Siekmann, 2011
10
Risikobestimmung – Abgestuftes Vorgehen
Indikatoren  potentielles Risiko für Teilgebiet
11
Bild (links unten) nach Schmitt et al., 2005
Risikobestimmung – Grundlagen der Detailanalyse


1D-Straßenprofilmethode

Wassertiefe

Fließgeschwindigkeit
2D-Berechnung
(gekoppelt/ungekoppelt)

Wassertiefe

Fließgeschwindigkeit
nach DWA,2013; Bild nach Schmitt et al., 2005
12
Risikobestimmung – Grenzen der Modelle
Datenbedarf:
Kanalnetzmodell &
Digitales Höhenmodell
III. Detailanalyse

Überflutungstiefe  potentielles Risiko
Risiko: nein
ja
Haus
13
Risikobestimmung

Risikoverständnis:
Art der Gefahr
Wahl der
Szenarien (Dauer;
Intensität)
Auswahl potentieller
Risikoelemente
(schützenswerte Güter)
Gefahr
Wahrscheinlichkeit
Exposition
Auswahl:
Gebäude
hier:
Gefährdung
X
Eintrittswahrscheinlichkeit
Schadenspotential des
exponierten
Risikoelements
Risiko
Erweitert nach: Siekmann & Rob, 2012
14
Risikobestimmung – Postprocessing
Status Quo –
Hochwasserrisiko
Postprocessing
15
Risikobestimmung – Postprocessing

Detailanalyse
fiktiv

Risikokommunikation:
Punktrisiken vs. Flächenakkumulierte Risiken
Bildquelle (rechts): Siekmann & Siekmann, 2014
16
Risikobestimmung – Ergebnisverwertung

Risikokommunikation – Künftige Systembelastungen?
Fläche
Systemzulauf
Systemzulauf
Risikobewertung
Niederschlag
Haus
Status Quo
Risikokategorie: sehr hoch
Zukunft
hoch
mittel
gering
sehr gering
17
Risikobestimmung
– Ergebnisverwertung
 Anpassungsplanung
Flächenakkumuliertes Risiko
Risikoklasse I (sehr gering)
Risikoklasse II (gering)
Risikoklasse III (mittel)
Risikoklasse IV (hoch)
Risikoklasse V (sehr hoch)
Bildquelle: T. Siekmann, 2014
18
Fazit – Risikobestimmung

Strukturierung & Automatisierung erforderlich

Abgestuftes Vorgehen berücksichtigt:

Belastung (Ereignisraum)

Datengrundlage

Maßnahmenportfolio
Offene Fragen:

Umgang mit Risikoinformationen? Risikokommunikation?
19
Objektschutz – Maßnahmenoptionen

Lokaler & flächiger Objektschutz
Skizzen: Max Loderhose, FiW Aachen
20
Objektschutz

Verortung von lokalen Objektschutzmaßnahmen
Punktrisiken
I sehr gering
II gering
III mittel
IV hoch
V sehr hoch
Bildquelle: T. Siekmann, 2014
21
Bildquelle: M. Röttgen
Objektschutz – lokal
22
Objektschutz – flächig

Verortung von

Wasserwegen und -plätzen

Hochbordsteinen
Punktrisiken
I sehr gering
II gering
III mittel
IV hoch
V sehr hoch
Bildquelle: T. Siekmann, 2014
Wasserplatz
Straßenzug
Suchradius
23
Objektschutz – flächig

Wasserplatz in Porto Alegre (Brasilien)
Bildquelle: FiW, Aachen
24
Objektschutz – Wissenstransfer

Akteursbeteiligung
Politik
Zivilgesellschaft
Siedlungsentwässerung
Landschaftarchitektur
Wirtschaft
Stadtplanung
Raumplanung
25
Bildquelle: FiW, Aachen
Objektschutz – Wissenstransfer

Einsatz von gegenständlichen Modellen
26
Bildquelle: FiW, Aachen
Fazit – Objektschutz

Maßnahmenportfolio bekannt

Verortung von Maßnahmen möglich
Offene Fragen:

Bemessungsgrößen?

Förderung disziplinübergreifender Zusammenarbeit?

Beteiligung Bürger?
27
Ausblick

Ziel: wassersensible Stadtgestaltung

Theoretische Grundlagen vorhanden

Erste Pilotvorhaben gestartet

Praktische Umsetzung erfordert:

Sensibilisierung der Entscheidungsträger

Ausreichende Datengrundlage

Rechtliche Legitimierung
28
Vielen Dank für Ihre
Aufmerksamkeit
Kontakt
Dipl.-Ing. Thomas Siekmann
Ingenieurgesellschaft
Dr. Siekmann + Partner mbH
Segbachstraße 9, 56743 Thür
Tel.:02652-9398 22
Mail: t.siekmann@siekmann-ingenieure.de
30
Literatur (1)

Brown, R.R.; Keath, N.; Wong, T.H.F. (2009): Urban water management in cities: historical, current and future
regimes. Water Science & Technology-WST, 59.5, 847-855. IWA Publishing 2009.

DWA (2013): Methoden der Überflutungsprüfung. Arbeitsbericht der DWA-Arbeitsgruppe ES-2.6 „Abfluss- und
Schmutzfrachtsimulation“. KA Korrespondenz Abwasser, Abfall 2013 (60) Nr. 6, 506-511.

DWA (2013a). Starkregen und urbane Sturzfluten – Praxisleitfaden zur Überflutungsvorsorge, ISBN 978-3944328-14-0, Verlag DWA, Hennef, August 2013.

Schmitt, T.G.; Thomas, M.; Ettrich, N. (2005): Assesment of urban flooding by dual drainage simulation model
RisUrSim. Water Science & Technology, Vol 52, No 5, 257-264. IWA Publishing 2005.

Schmitt, T. G. (2011): Risikomanagement statt Sicherheitsversprechen. KA Korrespondenz Abwasser, Abfall
2011 (58), Nr. 1, 40- 49.

Siekmann, M. (2011): Strategisches Konzept zur Bewertung der Vulnerabilität in Siedlungsräumen. Tagungsband
44. Essener Tagung für Wasser- und Abfallwirtschaft. Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft
an der RWTH Aachen e.V. ISBN 978-3-938996-29-4.
31
Literatur (2)

Siekmann, M.; Rob, G. (2012): Die Risikobewertung urbaner Infrastrukturen im Überflutungsfall. Tagungsband
13. Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium 2012. Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an
der RWTH Aachen e.V. ISBN 978-3-938996-09-6.

Siekmann, T.; Weingärtner, D. (2013): Von der Überflutung über einen potenziellen Schaden hin zur
Anpassungsplanung (Erfahrungen aus dynaklim). Vortrag auf der TAH-Veranstaltung „Urbane Sturzfluten“. Bonn,
2013.

Siekmann, M.; Siekmann, T. (2014): Aussagekraft und Grenzen von Überflutungsbetrachtungen. Tagungsband
15. Kölner Kanal und Kläranlagen Kolloquium 2014. Gesellschaft zur Förderung der Siedlungswasserwirtschaft an
der RWTH Aachen e.V. ISBN 978-3-938996-74-4.

Siekmann, T. (2014): Bestimmung und Bewertung urbaner Risiken durch pluviale Überflutungen zur
risikoorientierten Anpassung an Wandeleffekte. Dissertation an der Fakultät für Bauingenieurwesen, RWTH
Aachen.
32
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