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Projektvorstellung "Echtzeitvorhersage für urbane Sturzfluten und damit verbundene Wasserkontamination" (EVUS)

Urbane Sturzfluten werden von lokalen und schnellen Unwetterereignissen mit sehr starken Niederschlagsraten verursacht, die zum Versagen des Entwässerungssystems einer Stadt führen. Solche Ereignisse haben ein hohes Schadenspotential und werden, mit der zu erwarteten Zunahme von Extremereignissen, in Zukunft an Bedeutung gewinnen. Kaskadierende Schadensereignisse während einer urbanen Sturzflut können durch die ungewollte Freisetzung von schädlichen Substanzen entstehen. Die Transportzeiten zu kritischen Stellen im urbanen Wassersystem und zu Leckagestellen in den Untergrund sind während einer Überflutung kurz. Dies kann eine Gefährdung für die Qualität von Grundwasser und Oberflächenwasser darstellen. Frühwarnsysteme erfordern die Vorhersage von Niederschlag und damit verbundenen Strömungs- und Transportszenarien. Solche Vorhersagesysteme stellen, vor allem wegen der notwendigen möglichst langen Vorhersagezeit, eine große Herausforderung dar. In diesem Projekt planen wir die Erstellung eines solchen Vorhersagesystems für die Stadt Hannover. Die Vorhersage beinhaltet Niederschlagsvorhersage, Vorhersage von Strömung und Transport im Kanalsystem, auf der Oberfläche und im Untergrund des Stadtgebiets und eine schnelle Schadensvorhersage. Für die Strömung werden zwei Modelle mit unterschiedlichem Komplexitätsgrad aufgesetzt. Es wird ein sogenanntes physikalisch basiertes Modell verwendet, das die physikalischen Prozesse der Strömung vollständig abbildet, um mögliche Strömungsszenarien zu berechnen. Wegen der Komplexität solcher Modelle können sie nicht zur Echtzeitvorhersage verwendet werden. Daher wird aus den Szenarien mit physikalisch basierten Modellvorhersagen ein vereinfachtes Datenbank-Metamodell entwickelt, das eine Echtzeitvorhersage mit einer Rechenzeit von Minuten erlaubt. Die Strömungssimulationen werden mit einem Überflutungsschadensmodell kombiniert um kritische Orte zu identifizieren, an denen die Strömung besonders gut wiedergegeben werden sollte. Für die Modellentwicklung und Validierung wird eine Befragung durchgeführt. Crowd sourcing Methoden werden verwendet, um möglichst viel Echtzeitinformation für die Kalibrierung und Steuerung der Strömungs- und Transportmodellierung und eventuell für die Niederschlagsvorhersage nutzen zu können. Zu diesem Zweck soll eine Anwendung entwickelt werden, mit der Informationen zur Überflutung mit Smartphones kommuniziert werden kann. Zur Visualisierung der Vorhersagen, sowie zur direkten Anpassung von Beobachtungen wird eine web-basierte Benutzeroberfläche entwickelt.

Projektstart mit allen Beteiligten im Juli 2015

Projektpartner

Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau
Institut für technisch-wissenschaftliche Hydrologie GmbH Hannover
Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen
Helmholtz-Zentrum Potsdam Deutsches GeoForschungsZentrum
Institut für Kartographie und Geoinformatik
IP SYSCON GmbH Hannover

Stadtentwässerung Hannover

Leibniz Universität Hannover

 

 

Projektorganisation

Sonderprogramm

GEOTECHNOLOGIEN