Conference Paper, Published Version
Maerker, Katja; Seifert, Jens Olaf
3D-Starkregenportal Dresden – Informationen zur Starkregengefährdung und -vorsorge
Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen
Zur Verfügung gestellt in Kooperation mit/Provided in Cooperation with:
Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik
Verfügbar unter/Available at: https://hdl.handle.net/20.500.11970/110910 Vorgeschlagene Zitierweise/Suggested citation:
Maerker, Katja; Seifert, Jens Olaf (2023): 3D-Starkregenportal Dresden – Informationen zur Starkregengefährdung und -vorsorge. In: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik (Hg.): Wasserbau und Wasserwirtschaft im 'Stresstest'. Dresdner Wasserbauliche Mitteilungen 69. Dresden: Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und technische Hydromechanik. S. 1-5.
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46. Dresdner Wasserbaukolloquium 2023
„Wasserbau und Wasserwirtschaft im `Stresstest`“
A2-01
3D-Starkregenportal Dresden –
Informationen zur Starkregengefährdung und -vorsorge
Dr. Katja Maerker Jens Olaf Seifert
Stichworte: Starkregen, urbane Räume, hydro-dynamische Mo- dellierung, Gebäudeschäden
1 Einführung
Im Rahmen des Klimawandels kommt es in urbanen Räumen immer häufiger zu Gebäudeschäden durch Starkregen. Meist läuft Wasser durch Rückstau im Kanalnetz oder über niedrige Gebäudeöffnungen in Keller, Tiefgaragen oder Erdgeschosse. Praktisch betreiben potentiell Betroffene jedoch kaum entsprechende Vorsorge. Im Dialog mit Gebäudeeigentümerinnen und -ei- gentümern zeigt sich, dass diese motiviert werden können, wenn Risikoaus- sagen und Empfehlungen für Anpassungsmaßnahmen nicht allgemein erfol- gen, sondern sich auf die konkrete Gebäudesituation und ortspezifische Ge- fährdungen beziehen. Aus diesem Grund initiierte die Landeshauptstadt Dresden das BMU-Projekt „Wild abfließendes Wasser in urbanen Räumen“
(WAWUR) mit dem Ziel, ein Informationsportal für Dresden zu entwickeln, mit dem Gebäudeeigentümer unterstützt und motiviert werden, bauliche Ei- genvorsorge gegen potentielle Starkregenschäden zu betreiben.
2 Methoden
Die Umsetzung erfolgte auf Basis des 3D-Stadtmodells von Dresden. Die be- reits vorliegenden 3D-Gebäudedaten wurden mit Informationen über die Verletzbarkeit typischer Baumaterialien und Baukonstruktionen gegenüber Starkregen mit Hilfe eines gebäudetypologischen Ansatzes in drei Testgebie-
3D-Starkregenportal – Informationen zur Starkregengefährdung und -vorsorge
das 3D-Stadtmodell eingepasst. Zur Identifizierung der durch Starkregen ge- fährdeten Gebäude kam eine hydrodynamische 2D-Oberflächenabflusssi- mulation (Hystem-Extran 2D) gekoppelt mit einem 1D-Kanalnetzmodell zum Einsatz. Als Belastungsgrößen wurden reale Starkregenereignisse sowie 10- bis 200-jährliche Modellregen verwendet. Für ein Starkregen-Nowcasting werden C-Band-Radardaten vom DWD-Open-Dataserver für den Standort Dresden-Klotzsche automatisiert und in Echtzeit mit einem Aktualisierungs- zyklus von 5 Minuten abgerufen.
Das Modell HyRaTrac identifiziert hydrologisch relevante Regenstrukturen in Abhängigkeit einer Mindestregenintensität und Strukturgröße in aufeinan- derfolgenden Radarbildmatrizen und berechnet für jede Regenstruktur indi- viduelle Zuggeschwindigkeitsvektoren für die kommenden 90 Minuten. Die automatisierte Anzeige der Überflutungsgefährdung erfolgt in Echtzeit durch einen Vergleich des aktuellen, vorhergesagten Niederschlags mit einem Ka- talog historischer überflutungsrelevanter Ereignisse der Jahre 2000 bis 2018.
Die Auswahl des maßgebenden Belastungsszenarios, dessen vorberechnete Überflutungstiefen etc. im 3D-Portal bei einer Gefährdung angezeigt werden, erfolgt auf Basis der besten Übereinstimmung.
3 Ergebnisse
Die modellierten Daten zu Überflutungstiefe, Fließgeschwindigkeit und Aus- lastung des Kanalnetzes werden im 3D-Starkregenportal (www.dresden.de/wawur-3D) visualisiert. Für wählbare Modellregen-Über- flutungsszenarien werden die jeweils maximale Überflutungstiefe und der klassifizierte Kanalwasserstand mit den Gebäuden (siehe Abbildung 1) ver- schnitten und über eine Datenbankabfrage die potenziellen Schadenshöhen (Worst-Case-Szenario) auf Basis des aktuellen Baupreisindexes ermittelt.
Anzeige überflutungsrelevanter Informationen an einem ausgewählten Gebäude bei einem 100-jährlichen Modellregen im Testgebiet Dres- den-Klotzsche (© Landeshauptstadt Dresden)
Sowohl die Höhe der niedrigsten Gebäudeöffnung als auch die Sockelhöhe können individuell abgeändert werden.
Zusätzlich kann auswählt werden, ob ein Abwasseranschluss im Keller und eine funktionierende Rückstausicherung vorhanden sind. Ein Schadensbe- richt zeigt auf, wie sich die potenzielle Schadenssumme konkret zusammen- setzt. Um das Problembewusstsein für starkregenbedingte Schäden an der Gebäudeaußenhülle sowie zum Kanalrückstau zu stärken, sind Steckbriefe mit beispielhaften Schadensfalldokumentationen abrufbar. Zur baulichen Ei- genvorsorge werden bauteilbezogene Empfehlungen angeboten.
Die radarbasierte, wirkungsorientierte Frühwarnung zeigt gesamtstädtisch auf, wohin der (Stark-)Regen innerhalb der nächsten 90 Minuten ziehen wird (siehe Abbildung 2) und mit welchen Überflutungstiefen und damit verbun- denen Gefährdungen einzelner Gebäude in den Testgebieten zu rechnen ist.
3D-Starkregenportal – Informationen zur Starkregengefährdung und -vorsorge
Anzeige der Echtzeit-DWD-Radardaten im 3D-Starkregenportal (© Lan- deshauptstadt Dresden)
4 Schlussfolgerungen und Ausblick
Das Projektergebnis stellt eine Referenz für ein Informations- und Warnsys- tem dar, welches orts- und gebäudekonkret zur Schadensminderung im Ge- bäudebestand dient. Die im Projekt WAWUR in drei Testgebieten entwickel- ten Methoden und Technologien sollen schrittweise auf das gesamte Stadt- gebiet von Dresden übertragen werden. Parallel dazu erfolgt auch eine In- tegration des entwickelten Nowcastings in die Warnstrukturen des Brand- und Katastrophenschutzamtes. Die Ergänzung des Systems mit Messsenso- rik soll zukünftig die Prognosegenauigkeit erhöhen. Zum einen ist eine ver- besserte Radarregenkorrektur durch die Ermittlung ereignisspezifischer Tropfenspektren möglich. Zum anderen soll durch die zusätzliche Einbin- dung punktueller Kanalwasserstandsensoren an ausgewählten Gefahren- schwerpunkten die Überflutungsvorhersage validiert werden.
Danksagung:
Das diesem Artikel zu Grunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bun- desministeriums für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit unter dem Förderkennzeichen 67DAS176 gefördert. Wir danken der Stadtentwässerung Dresden GmbH für ihre zusätzliche finanzielle und fachliche Unterstützung.
Maßgeblich an den Projektergebnissen mitgewirkt haben die Fakultät Bauin-
genieurwesen der Hochschule für Technik und Wirtschaft Dresden, das Insti- tut für technisch-wissenschaftliche Hydrologie GmbH, die Virtual City Sys- tems GmbH, die M.O.S.S. Computer Grafik Systeme GmbH sowie das Amt für Geodaten und Kataster.
Autoren:
Dr. Katja Maerker Jens Olaf Seifert
Landeshauptstadt Dresden Umweltamt
Grunaer Straße 2 01069 Dresden
Tel.: +49 351 488 61 50 Fax: +49 351 01234 56 E-Mail: kmaerker@dresden.de
