Management von Hochwasserrisiken: mit Beiträgen aus den RIMAX-Forschungsprojekten
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Stuttgart
Schweizerbart
2011
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IMAGE 1
ILL
INHALTSVERZEICHNIS
VORWORT VII
ZUSAMMENFASSUNG IX
1 EINFUEHRUNG 1
.1 BEGRIFFSBESTIMMUNGEN: HOCHWASSER, RISIKO, HOCHWASSERRISIKO 1 .2
HOCHWASSERRISIKOMANAGEMENT: ZIELE UND INTERAKTIONEN 3
.3 HOCHWASSERRISIKOMANAGEMENT ALS KREISLAUF VON HOCHWASSERVORSORGE
UND-BEWAELTIGUNG 5
.4 HOCHWASSERRISIKO: DATENANFORDERUNGEN, UNSICHERHEITEN UND
INSTATIONARITAET 7 .5 HOCHWASSERRISIKOMANAGEMENT IN ZEITEN DES GLOBALEN
WANDELS 10 .6 ZUM STAND DES HOCHWASSERRISIKOMANAGEMENTS IN DEUTSCHLAND
UND EUROPA 1 1
2 METHODEN ZUR ANALYSE DES HOCHWASSERRISIKOS 15
AUS HISTORISCHEN HOCHWASSERN LERNEN 15
.1 METHODISCHE GRUNDLAGEN 15
.1.1 EINLEITUNG 15
.1.2 WASSERWIRTSCHAFTLICH/WASSERBAULICH RELEVANTE ALTUNTERLAGEN 16 .1.3
VORSTELLUNG DES QUELLENMATERIALS 16
2.1.1.4 AUSSAGEMOEGLICHKEITEN WASSERWIRTSCHAFTLICH/WASSERBAULICH
RELEVANTER ALTUNTERLAGEN 19
.2 ANALYSE UND REKONSTRUKTION VON WETTERLAGEN UND HOCHWASSERN 20 .2.1
REKONSTRUKTION ATMOSPHAERISCHER ZIRKULATIONSMUSTER 21
.2.2 PROZESSKETTE ZUR REKONSTRUKTION HISTORISCHER HOCHWASSER 23
.3 VERBESSERTE AUSSAGEN ZUR HOCHWASSERWAHRSCHEINLICHKEIT DURCH
VERWENDUNG HISTORISCHER BEOBACHTUNGEN 25
.3.1 REKONSTRUKTION LANGER DURCHFLUSSREIHEN 25
.3.2 EINBEZIEHUNG HISTORISCHER HOCHWASSER IN DIE STATISTISCHE ANALYSE 33
2. 2. 2. 2.
2. 2. 2.1.4 HAUPTERGEBNISSE 34
2.2 ANALYSE UND SIMULATION DER HOCHWASSERGEFAEHRDUNG 35
2.2.1 METHODEN ZUR ANALYSE UND PROGNOSE DER GEFAEHRDUNG 35
2.2.2 ANALYSE UND SIMULATION DES NIEDERSCHLAGS 37
2.2.2.1 BEOBACHTETE NIEDERSCHLAGSEREIGNISSE 38
2.2.2.2 STATISTISCHE NIEDERSCHLAGSEREIGNISSE 38
2.2.2.3 KONTINUIERLICHE NIEDERSCHLAGSREIHEN AUS WETTERGENERATOREN 39
2.2.2.4 KONTINUIERLICHER NIEDERSCHLAG AUS DOWNSCALING 40
2.2.3 ERMITTLUNG VON BEMESSUNGSHOCHWAESSERN 41
2.2.3.1 STATISTISCHE ABFLUESSE 41
2.2.3.2 EREIGNISBASIERTE NIEDERSCHLAG-ABFLUSS-MODELLIERUNG 42
2.2.3.3 KONTINUIERLICHE NIEDERSCHLAG-ABFLUSS-MODELLIERUNG 43
2.2.4 ERMITTLUNG VON UEBERSCHWEMMUNGSFLAECHEN 46
2.2.4.1 FLUSSUEBERSCHWEMMUNGEN 46
2.2.4.2 STURZFLUTEN 49
BIBLIOGRAFISCHE INFORMATIONEN HTTP://D-NB.INFO/101074111X
DIGITALISIERT DURCH
IMAGE 2
IV
2.2.4.3 GRUNDHOCHWAESSER 50
2.2.5 HAUPTERGEBNISSE 51
2.3 ANALYSE DER HOCHWASSERSCHADWIRKUNG 52
2.3.1 METHODEN ZUR ANALYSE UND PROGNOSE VON HOCHWASSERSCHAEDEN 63
2.3.2 ERFASSUNG UND MODELLIERUNG DIREKTER SCHAEDEN 65
2.3.3 BERUECKSICHTIGUNG INDIREKTER SCHAEDEN 72
2.3.4 BESONDERHEITEN INTANGIBLER SCHAEDEN 74
2.3.5 VERKNUEPFUNG VERSCHIEDENER KRITERIEN - MULTIKRITERIELLE BEWERTUNG
76 2.3.6 SCHAEDEN DURCH STURZFLUTEN UND GRUNDWASSER IN URBANEN
BALLUNGSRAEUMEN 77 2.3.6.1 ABSCHAETZUNG VON SCHAEDEN DURCH STARKREGEN UND
STURZFLUTEN 77
2.3.6.2 UEBERTRAGUNG VON SCHADENSMODELLEN AUF GRUNDHOCHWASSER 80
2.3.7 HAUPTERGEBNISSE 81
2.4 HOCHWASSERRISIKO ALS VERKNUEPFUNG VON GEFAEHRDUNG UND SCHADEN 82 2.4.1
RISIKOERMITTLUNG 82
2.4.2 RISIKOBEWERTUNG UND RISIKOBASIERTES ENTSCHEIDEN 85
3 UMSETZUNGEN DES KREISLAUFS DES HOCHWASSERRISIKOMANAGEMENTS 89 3.1
HOCHWASSERVORHERSAGE UND -WARNUNG - UEBERBLICK 89
3.1.1 BAUSTEINE OPERATIONELLER HOCHWASSERVORHERSAGESYSTEME 90
3.1.1.1 HYDROLOGISCHE UND HYDROMETEOROLOGISCHE MESSDATEN 91
3.1.1.2 METEOROLOGISCHE VORHERSAGEPRODUKTE 92
3.1.2 OPERATIONELLE HOCHWASSERVORHERSAGESYSTEME AN RHEIN, ELBE UND DONAU
93 3.1.2.1 RHEIN 93
3.1.2.2 ELBE 95
3.1.2.3 DONAU 95
3.1.3 HOCHWASSERFRUEHWARNUNG FUER KLEINE EINZUGSGEBIETE 96
3.1.4 UNSICHERHEITEN UND VEROEFFENTLICHUNG VON HOCHWASSERVORHERSAGEN 97
3.1.5 HOCHWASSERVORHERSAGE IN DER RIMAX-FORSCHUNG 98
3.1.5.1 RAEUMLICH UND ZEITLICH HOCH AUFGELOESTE NIEDERSCHLAGSVORHERSAGEN
98 3.1.5.2 HOCHWASSERVORHERSAGE FUER SCHNELL REAGIERENDE EINZUGSGEBIETE
100 3.1.5.3 VON DER NIEDERSCHLAGSVORHERSAGE ZUR VORHERSAGE VON
UEBERSCHWEMMUNGS- FLAECHEN 104
3.1.6 HAUPTERGEBNISSE 107
3.2 HOCHWASSERVORHERSAGE UND -WARNUNG - UMGANG MIT UNSICHERHEITEN 107
3.2.1 QUELLEN VON UNSICHERHEITEN UND DEREN BERUECKSICHTIGUNG BEI DER
MODELLIERUNG. 107 3.2.1.1 EINFUEHRUNG 107
3.2.1.2 MODELLPARAMETER 108
3.2.1.3 MODELLSTRUKTUR. 109
3.2.1.4 ANFANGSINFORMATION 112
3.2.1.5 RANDBEDINGUNGEN 114
3.2.1.6 REDUKTION VON UNSICHERHEITEN DURCH MODELLNACHFUEHRUNG 115
3.2.2 UNSICHERHEIT DER NIEDERSCHLAGSSCHAETZUNG FUER DIE
HOCHWASSERSIMULATION IN KLEINEN EINZUGSGEBIETEN 117
3.2.2.1 EINFUEHRUNG 117
3.2.2.2 VOM MOEGLICHEN MEHRWERT EINER RADAR-BASIERTEN
NIEDERSCHLAGSSCHAETZUNG IN DER ABFLUSSSIMULATION 120
3.2.3 DIE BEDEUTUNG DER EINZUGSGEBIETSBEDINGUNGEN VOR DEM
HOCHWASSEREREIGNIS: UNSICHERES WISSEN UEBER DIE BODENFEUCHTE 123
3-2.4 HAUPTERGEBNISSE 127
IMAGE 3
3.3 RISIKOBASIERTE BEMESSUNGS-, BEWIRTSCHAFTUNGS- UND
STEUERUNGSSTRATEGIEN
FUER ANLAGEN DES TECHNISCHEN HOCHWASSERSCHUTZES 129
3.3.1 UEBERBLICK ZU RISIKOBASIERTEN METHODEN 129
3.3.2 RISIKOBASIERTE BEMESSUNG 131
3.3.3 RISIKOBASIERTE BEWIRTSCHAFTUNG UND STEUERUNG 134
3.3.3.1 BEWIRTSCHAFTUNGSKONZEPTE FUER TROCKENBECKEN UND POLDER 134
3.3.3.2 STEUERUNG VON MEHRZWECKSPEICHERN 137
3.3.4 HAUPTERGEBNISSE 140
3.4 TECHNISCHER HOCHWASSERSCHUTZ: DEICHE AN FLIESSGEWAESSERN 141
3.4.1 EINFUEHRUNG UND HINTERGRUND 141
3.4.2 HISTORISCHE ENTWICKLUNG VON ALTDEICHEN 142
3.4.3 STAND DES WISSENS UND DER TECHNIK 145
3.4.3.1 ANFORDERUNGEN AN HOCHWASSERSCHUTZDEICHE 145
3.4.3.2 REGELUNGEN ZUR ERKUNDUNG BESTEHENDER DEICHSTRECKEN 146
3.4.3.3 BELASTUNG UND VERSAGENSFORMEN VON DEICHEN BEI HOCHWASSER 146
3.4.3.4 MASSNAHMEN IM FALLE EINES HOCHWASSERS - DEICHVERTEIDIGUNG 147
3.4.3.5 BEWERTUNG UND PRIORISIERUNG DES DEICHBESTANDES 148
3.4.4 DEICHERKUNDUNG 149
3.4.4.1 ANFORDERUNGEN AN DIE ERKUNDUNG VON DEICHKOERPER UND UNTERGRUND
149 3.4.4.2 ERKUNDUNG VON DEICH UND UNTERGRUND DURCH KOMBINATION
GEOTECHNISCHER UND GEOPHYSIKALISCHER METHODEN 150
3.4.5 MONITORING VON DEICHEN UND ENTWICKLUNG VON PROGNOSEMODELLEN 152
3.4.5.1 ZIELE VON MONITORING- UND PROGNOSEMODELLEN 152
3.4.5.2 ANFORDERUNGEN AN EIN MONITORINGSYSTEM FUER DEICHE UND VERFUEGBARE
BEOBACHTUNGSMETHODEN 153
3.4.5.3 KONZEPTION EINES VORHERSAGEMODELLS ZUR PROGNOSE VON
HYDRAULISCHEN SITUATIONEN UND BEWERTUNG DER STANDSICHERHEIT VON DEICHEN
154 3.4.6 SICHERUNG VON DEICHEN BEI EXTREMSZENARIEN 156
3.4.6.1 DEFINITION VON EXTREMSZENARIEN FUER DIE DEICHSICHERHEIT 156
3.4.6.2 TECHNISCHE MASSNAHMEN ZUR SICHERUNG VON DEICHEN BEI
EXTREMEREIGNISSEN 157 3.4.6.3 EINSATZ UND NUTZEN VON ONLINE-MONITORING-
UND DEICH-INFORMATIONSSYSTEMEN. 159 3.4.7 HAUPTERGEBNISSE 159
3.5 ERHOEHUNG DES WASSERRUECKHALTS DURCH DEZENTRALE MASSNAHMEN ZUR
HOCHWASSER- MINDERUNG 160
3.5.1 MASSNAHMENUEBERSICHT UND WIRKUNGEN 163
3.5.2 ERHOEHUNG DER RETENTIONSFAEHIGKEIT VON GEWAESSERNETZ UND AUE 164
3.5.3 MOEGLICHE SCHEITELABMINDERUNGEN DURCH DEZENTRALE MASSNAHMEN 176
3.5.4 MASSNAHMEN ZUR SCHADENSMINDERUNG IN URBANEN GEBIETEN 178
3.5.5 HAUPTERGEBNISSE 178
3.6 KATASTROPHENSCHUTZ UND HOCHWASSERBEWAELTIGUNG 179
3.6.1 METHODIK EINES INTEGRATIVEN OPERATIONELLEN KATASTROPHENSCHUTZES
180 3.6.2 NEUE WERKZEUGE ZUR MODELLGESTUETZTEN PROGNOSE VON UEBERFLUTUNGEN
180 3.6.2.1 ENTWICKLUNGSSTAND OPERATIV EINSETZBARER HYDRAULISCHER
MODELLE 181
3.6.2.2 ANWENDUNGSBEISPIEL: NACHWEIS DER WIRKUNG VON FLUTKAMMERN UND
RUECKWAERTIGEN DEICHLINIEN 183
3.6.3 ERSTELLUNG VON UEBERFLUTUNGSKARTEN MITTELS RADARSATELLITENDATEN 185
3.6.4 TECHNISCHE MASSNAHMEN ZUR EINDAEMMUNG EINER UEBERFLUTUNG 187 3.6.4.1
AUFHOEHUNG VORHANDENER SCHUTZANLAGEN 187
3.6.4.2 MOBILE HOCHWASSERSCHUTZANLAGEN 187
3.6.5 MASSNAHMEN ZUR BEWUSSTSEINSBILDUNG 190
IMAGE 4
VI
3.6.6 HAUPTERGEBNISSE 191
3.7 MASSNAHMEN ZUR LOKALEN SICHERUNG VON SCHUTZGUETERN UND BAUVORSORGE 192
3.7.1 NEUE TECHNIKEN ZUR LOKALEN SICHERUNG VON SCHUTZGUETERN 192
3.7.1.1 MASSNAHMEN DES DRY-PROOFING 192
3.7.1.2 MASSNAHMEN DES WET-PROOFING 193
3.7.1.3 KONSEQUENZEN UND STEUERUNGSHILFEN FUER DIE EINSATZKRAEFTE DES
KATASTROPHEN- DIENSTES 193
3.7.2 SCHADENSREDUZIERUNG DURCH BAUVORSORGE 195
3.7.3 HAUPTERGEBNISSE 197
3.8 RISIKOKOMMUNIKATION 199
3.8.1 DEFIZITE: VOM SCHUTZVERSPRECHEN ZUM SACHLICHEN UMGANG MIT DEM
HOCHWASSERRISIKO 200
3.8.2 HERAUSFORDERUNGEN 202
3.8.2.1 INTERNE HOCHWASSERRISIKOKOMMUNIKATION SICHERN 202
3.8.2.2 EXTERNE HOCHWASSERRISIKOKOMMUNIKATION HERSTELLEN 204
3.8.2.3 PARTIZIPATION ALS HOECHSTE FORM DER HOCHWASSERRISIKOKOMMUNIKATION
206 3.8.3 RESULTATE: NETZWERKE ENTLANG DER FLUESSE 207
4 LITERATUR 211
5 AUTORINNEN UND AUTOREN 233
6 LEITFADEN ZU DEN PROJEKTEN / PROJEKTERGEBNISSEN 237
7 STICHWORTVERZEICHNIS 247
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