StucK

Sicherstellung der Entwässerung küstennaher, urbaner Räume unter Berücksichtigung des Klimawandels

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Vorausschauendes Gewässermanagement in Küstenstädten

In küstennahen urbanen Gewässern ist der Abfluss oft durch Rückstau beeinträchtigt – mit negativen Auswir­kungen auf die Binnenentwässerung. Ein Rückstau kann mehrere Ursachen haben: entweder direkt durch den Einfluss der Tide, wenn zu Hochwasserzeiten nicht ent­wässert werden kann, oder indirekt durch die Regelung von Binnenwasserständen in tiefliegenden Gebieten, die zu Rückstau im Oberlauf der Gewässer führen können. Dieser Rückstau tritt beispielsweise in Hamburg bei der Entwässerung von Nebenflüssen in die Elbe auf. Ein durch Starkniederschläge hervorgerufenes Binnenhochwasser und zeitgleich erhöhte Tidewasserstände sind für die be­troffenen Städte ein ernstes Problem. Der Klimawandel birgt die Gefahr, dass sich dieser Trend weiter verstärkt. Der Schwerpunkt des Verbundprojekts StucK liegt des­halb auf der Analyse der hydrologischen Zusammenhän­ge dieser Ereignisse und deren Auswirkungen, bis hin zur Entwicklung von Bewirtschaftungsstrategien für die Ge­wässer. Im Rahmen des Projekts soll eine Informationsket­te von der kleinräumigen Vorhersage bis zur optimierten Entwässerung vollständig methodisch erarbeitet und in die Praxis umgesetzt werden. Neben hydrologischen Fak­toren werden auch ökologische und ökonomische Kon­sequenzen untersucht und bewertet. Die Ergebnisse aus Planungs- und Bewirtschaftungsaktivitäten sollen im ope­rationellen Geschäft des Landesbetriebs Straßen, Brücken und Gewässer in Hamburg eingeführt werden und die Be­wirtschaftungspraxis nachhaltig unterstützen.

Ziele

Ziel von StucK ist es, sektorübergreifende, nachhaltige und allgemeingültige Lösungsansätze für die Gewässer­bewirtschaftung küstennaher urbaner Fließgewässer zu entwickeln. Weitere Ziele sind:

  • Vertiefung des Wissensstandes zu hydrologischen und hydrodynamischen Prozessen bei erhöhten Tidewasserständen und gleichzeitigem Binnenhochwasser unter besonderer Berücksichtigung der Hydrodynamik von urbanen Entwässerungssystemen
  • Optimierte Bemessung von Schöpfwerken und Deichsielen unter Berücksichtigung der lokalen Abfluss- und Tideverhältnisse
  • Verbesserte Steuerung von Wehren, Deichsielen, Schöpfwerken und ihren Pumpen unter Berücksichtigung von Hochwasserschutz, Ökologie und Ökonomie
  • Erarbeitung von Handlungsempfehlungen für die Bewirtschaftung urbaner küstennaher Vorfluter

Modellregion

Verlauf des Binnenwasserstandes der Dove-Elbe in Abhängigkeit des Tidewasserstandes der Elbe (Januar 2012)

Verlauf des Binnenwasserstandes der Dove-Elbe in Abhängigkeit des Tidewasserstandes der Elbe (Januar 2012)

Betrachtet werden zwei Modellregionen im Bereich der Metropolregion Hamburg. Eine davon ist das Einzugsge­biet der Dove-Elbe, welches in seiner Binnenentwässerung direkt von den Außenwasserständen der Tideelbe beein­flusst ist. Die zweite Modellregion ist das Einzugsgebiet der Kollau. Hier besitzt die Tideelbe einen geringen Einfluss.

Ausgewählte Zwischenergebnisse

  • In StucK werden als Grundlage für die Bewirtschaftung Nowcast-Niederschlagsprognosen für einen Vorhersagezeitraum von 60 Minuten erstellt. Für jede Minute wird pro Rasterzelle (1×1 km) ein Niederschlagswert ermittelt. Als Eingangsdaten dienen Radarmessungen der vier norddeutschen Radarstandorte des Deutschen Wetterdienstes (DWD), die zu einem Radarbild vereint werden.
  • Im Ergebnis   wird   für   beide   Modellregionen,   auf   der Grundlage  von  KalypsoHydrology,  je  ein  hydrologisch-numerisches   Modell   zur   Ermittlung   der   Gewässerabflüsse  unter  automatischer  Einbindung  der  Niederschlagsprognosen    Mit  den  Modellen  werden szenarienbasierte  Analysen  als  Grundlage  für  ein  verbessertes   Flächenmanagement   und   eine   verbesserte Steuerung  von  Speicher-  und  Rückhalteanlagen  durchgeführt.
  • Die ökonomische Bewertung des Hochwassermanagements befasst sich zunächst mit der Entwicklung von Nutzungskonkurrenzen und Flächenknappheit im urbanen Raum. Im Wesentlichen betrifft dies die Nutzungskomponenten der Siedlungs- und Verkehrsflächen. Von 2000 bis 2014 stiegen diese in Hamburg um 5,4 % auf einen Anteil von rund 60 % an der Grundfläche an, womit eine Intensivierung der Nutzung und Versiegelung der Böden verbunden ist.

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