Wasserwirtschaft und Wasserbau

Mithilfe von Niederschlags-Abfluss-Modellen werden die hydrologischen Verhältnisse in Gewässereinzugsgebieten ermittelt bzw. abgebildet. Die Ermittlung der Hochwasserabflüsse (HQ) erfolgt auf der Grundlage von Langzeitsimulationen oder statistischen Modellregen in Abhängigkeit der Wiederkehrzeit T. Mit den Ergebnissen werden statistische Aussagen über den zu erwartenden Hochwasserscheitelabfluss im Gewässer getroffen und z.B. Drosselabflüsse für Hochwasserrückhaltebecken berechnet. Die so ermittelten HQ(T)-Werte stellen Eingangsparameter für ein- und zweidimensionale Wasserspiegellagenberechnungen dar.

Die rasante Entwicklung der Rechentechnik führte dazu, dass wasserbauliche Problemstellungen vorzugsweise mit numerischen Modellen gelöst werden. Je nach Komplexität des zu lösenden Problems kommen bei der Simulation ein-, zwei- und dreidimensionale Modelle zur Anwendung. Wurden bis vor einigen Jahren eindimensionale Wasserspiegellagenberechnungen als Stand der Technik angesehen, werden Strömungsberechnungen heute i.d.R. mit zweidimensionalen Modellen durchgeführt. Wenn es um komplizierte hydraulische Verhältnisse geht, bei denen die Abbildung der vertikalen Geschwindigkeitskomponente maßgebend ist, kommen immer häufiger auch dreidimensionale Modelle zum Einsatz. Den in der Natur ablaufenden Prozessen, beispielsweise Strömungen, wurden Differentialgleichungen zu Grunde gelegt, deren Simulation nur mit numerischen Algorithmen möglich ist. Dafür stehen an unserem Institut Strömungs-, Stofftransport- und Feststofftransport-Modelle zur Verfügung.

Mit der EG-Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie wurden erstmals europaweit einheitliche Vorgaben für das Hochwasserrisikomanagement festgelegt. Ziel war es, die hochwasserbedingten Risiken für die menschliche Gesundheit, die Umwelt, Kulturgüter und wirtschaftliche Tätigkeit zu verringern. Die Umsetzung erfolgt in einem 3-stufigen Verfahren. In der ersten Stufe mussten bis zum 22.12.2011 die Bereiche mit signifikantem Hochwasserrisiko festgelegt werden. Darauf aufbauend mussten bis zum 22.12.2013 Hochwassergefahren- und Hochwasserrisikokarten erstellt werden. In einer dritten Umsetzungsstufe erfolgt die Erarbeitung von Hochwasserrisikomanagement- Plänen, welche Ziele zur Verringerung des Hochwasserrisikos und Maßnahmen zur Erreichung dieser Ziele enthalten.