MEDIS Projektkonsortium Methoden zur Erfassung Direkter und Indirekter Hochwasserschäden. Datenanforderungen aus Sicht der Wissenschaft

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1 MEDIS Projektkonsortium Methoden zur Erfassung Direkter und Indirekter Hochwasserschäden Datenanforderungen aus Sicht der Wissenschaft Annegret Thieken, Bruno Merz, Heidi Kreibich, Isabel Seifert Reimund Schwarze, Uwe Kunert, Dietmar Edler Jochen Schwarz, Holger Maiwald, André Gerstberger Bernd Weinmann, Bernd Kuhlmann Klaus Piroth, Volker Ackermann Meike Müller Jens Seifert Uwe Müller

2 Wozu braucht man Schadenmodelle? 1. Bewertung von Hochwasserschutzkonzepten (Kosten-Nutzen-Analysen) Damage without flood protection in Mio. Euro 100-year flood 1.90 Damage with flood protection in Mio. Euro 100-year flood Vergleichende Risikoanalysen 3. PML-Abschätzungen 4. Verbesserung der Risikowahrnehmung durch Risikokarten

3 Theoretische Schadenmodelle - Gebäudeschaden Vulnerability of a household = f (Social + economical variables, Property and infrastructure variables, Flood variables, Warning variables, Response variables) Insgesamt 25 Variablen aus: Penning-Rowsell (1999), Environments 27(1): Flood damage = f (flood characteristics, building characteristics) Flood characteristics: Building characteristics: time duration of the flood contamination content flood depth velocity flow of flood physical location nature of furnishing construction characteristics aus: Nicholas et al. (2001), Structural Survey 19(4): Datenbasis?

4 Bewertungssysteme für die Verletzbarkeit von Bauwerken (Erdbeben) EMS-98

5 Schadenmodelle in der Praxis (Penning-Rowsell & Chatterton, 1977: Blue Manual) Datenbasis: Empirische Daten What-If -Analysen (MURL, 2000: Pot. HW-Schäden am Rhein in NRW)

6 Verfügbare Schadendaten in Deutschland: HOWAS HOWAS: Datenbank des Bayerischen Landesamtes für Wasserwirtschaft Nr. Nutzungssektoren Schadensfälle 1 Private Wohngebäude Öffentliche Infrastruktur Dienstleistungsbereich Bergbau und Baugewerbe 68 5 Verarbeitendes Gewerbe Land- und Forstwirtschaft Garagen 648 insgesamt: 4038 (Merz et al. 2004, NHESS, 4(1): )

7 HOWAS: Parameterliste pro Schadensfall - Jahr des Ereignisses, zugehörige Gemeinde - Gebäudenutzung: vierstelliger Nutzungscode, Einteilung in sechs Wirtschaftsbereiche, z. T. Angaben zum Alter des Gebäudes und zur Bauweise Beispiel: 1110 = Einfamilienhaus, Massivbau, vor Wasserstand: Höhe über Erdgeschossboden oder Kellerboden - Schaden: Kellerschaden (Gebäude, festes/mobiles Inventar) Schaden im Erdgeschoss (Gebäude, festes/mobiles Inventar) Schaden am Grundstück Schaden an Nebengebäuden Erhebung der Daten durch Sachverständige / Expertenbegehungen Einheitliche Kostensätze

8 Schadenfunktionen aus HOWAS Wasserstand-Schaden-Funktionen non-parametric regression (Epanechnikov-kernel, bandwidth = 0.6 m) (Merz et al., 2004, NHESS, 4(1): )

9 Reduzierung der Unsicherheit Skalierung mit Expertenwissen: - neue / große Gebäude - hochwertige Möbel, Ausstattung etc. - keine / kurze Vorwarnzeiten - lange Überflutungsdauer Mittlere Funktion: S = 47 W 1/2 - alte / kleine Gebäude - geringwertige Möbel, Ausstattung etc. - lange Vorwarnzeiten - kurze Überflutungsdauer Transparenz? Bessere Methoden?

10 MEDIS Projektziele Methoden zur Erfassung Direkter und Indirekter Hochwasserschäden Methoden zur Erfassung von Hochwasserschäden verbessern Methoden zur Abschätzung direkter und indirekter Hochwasserschäden verfeinern Methoden validieren und in der wasserwirtschaftlichen Praxis anwenden Praxistransfer und Risikokommunikation gewährleisten

11 MEDIS: Entwicklung, Plausibilisierung und Validierung von Schadenmodellen Schäden in Privathaushalten Verletzbarkeit von Bauwerken THW Schäden in Landund Forstwirtschaft direkte und indirekte Schäden an der Verkehrsinfrastruktur Gesamtkonzept direkte und indirekte Schäden in Unternehmen Praxisrelevante Anwendung: makroökonomische Effekte Vergleich von Hochwasserschutzkonzepten am Lockwitzbach; Kosten-Nutzen-Analyse Aufbereitung der Ergebnisse in Handbüchern

12 Befragung von Privathaushalten und Unternehmen 1697 Privathaushalte 415 Unternehmen Schäden an Gebäuden, Schäden am Inventar, Gesamtwert Gebäude/Hausrat Einflussfaktoren Projektpartner: Geländehöhen [m ü. NN] Senke 0-75 bis 150 bis 300 bis 450 bis 600 bis 900 bis 1200 bis 1500 bis 2100 bis 2700 bis 3600

13 Parameter Einflussfaktoren Wohngebäudeschaden Einwirkung Widerstand Fließgeschwindigkeit Baumaterial Überflutungsdauer Hydrologische Belastung Permanenter Widerstand Vorsorgemaßnahmen Verhaltensvorsorge Überflutungstiefe + - Schädigungsgrad Gebäude + - Gebäudetyp Frühwarnung Kontamination Kurzfristiger Widerstand (Müller & Kreibich, 2005, Schadenprisma 1: 4-11)

14 Einfluss von hydrologischer Belastung und Kontaminationen auf den Schadengrad Flow velocity Impact im oberen Quartil der Schadensgrade von Flood duration Water level Hydrological load + + Contamination Loss ratio Werte von Wasserstand [cm]... Dauer der Überflutung [h]... Fließgeschwindigkeit (Indikator) Hausrat Gebäude Kontamination (Indikator) Werte im oberen und unteren Quartil unterscheiden sich signifikant auf dem 0,01 Level (Mann-Whitney-U-Test). Werte im oberen und unteren Quartil unterscheiden sich signifikant auf dem 0,05 Level (Mann-Whitney-U-Test).

15 Einfluss von temporärem und permanentem Widerstand auf den Schadengrad im oberen Quartil der Schadensgrade von Resistance Building material Werte von Notmaßnahmen (Indikator)... Bauvorsorge (Indikator)... Wohnfläche / Nutzfläche [m²] Hausrat Gebäude Loss ratio - - Permanent resistance Temporal resistance Precautionary Preventive measures Type of building Early Flood warning... Qualität des Hausrats/Gebäudes Preparedness Werte im oberen und unteren Quartil unterscheiden sich signifikant auf dem 0,01 Level (Mann-Whitney-U-Test). Werte im oberen und unteren Quartil unterscheiden sich signifikant auf dem 0,05 Level (Mann-Whitney-U-Test).

16 Die drei wichtigsten Faktoren für Hausrat- und Gebäudeschäden Einwirkung Widerstand Einwirkung Widerstand 1. Wasserstand 2. Qualität des Hausrats 1. Wasserstand 2. Wohnfläche Schädigungsgrad Hausrat 3. Sozioökonomie 3. Gebäudetyp Einwirkung Widerstand Einwirkung Widerstand 1. Wasserstand 2. Nutzfläche 1. Wasserstand 2. Nutzfläche absoluter Hausratschaden Schädigungsgrad Gebäude Absoluter Gebäudeschaden 3. Kontamination 3. Kontamination

17 Vorschlag: Kriterienkatalog Privathaushalte Schaden Angaben zum Risikoelement Hochwassereinwirkung Sonstiges Direkt: Wiederherstellungs-/Wiederbeschaffungswert, getrennt nach Gebäuden (inkl. festem Inventar) und Hausrat; betroffene Stockwerke; evtl. qualitative Schadenbeschreibung Lage (PLZ, Gemeinde, Straße) Gesamtwert als Wiederherstellungs-/beschaffungswert Gebäudegröße (Nutz- und Grundfläche, Stockwerke, Dachform, Unterkellerung) Gebäudetyp (Nutzung und Bauweise) Qualität von Hausrat und Gebäude (inkl. Baualter, TGA) Bauvorsorge Wasserstand (Bezug: GOF, EG) Kontaminationen (Öl, Abwasser etc.; evtl. Quelle) Fließgeschwindigkeit Überflutungsdauer Warnung und Notmaßnahmen (inkl. Effektivität) Sozioökonomie des befragten Haushalts

18 Vorschlag: Kriterienkatalog Gewerbe/Unternehmen Schaden Angaben zum Risikoelement Hochwassereinwirkung Sonstiges direkt: Wiederherstellungs-/Wiederbeschaffungswert, getrennt nach Gebäuden (inkl. festem Inventar), Ausrüstung/Inventar, Vorräten; betroffene Betriebsfläche indirekt: Betriebsunterbrechung/-einschränkung (monetärer Verlust, Dauer) Lage Gesamtwert als Wiederherstellungs-/beschaffungswert Branche und regionale Verflechtung (Zulieferer, Kunden, Transportwege) Betriebsgröße (Anzahl Mitarbeiter, Umsatz) Gebäudegröße und Typ pro Betriebsgebäude Bauvorsorge/ Empfindlichkeit der Ausrüstung, Resilienz Wasserstand (Bezug: GOF, EG) Kontaminationen Fließgeschwindigkeit Überflutungsdauer Warnung und Notmaßnahmen (inkl. Effektivität) Notfallplan

19 Vorschlag: Kriterienkatalog Infrastruktur (ohne Verkehr) Schaden Angaben zum Risikoelement Hochwassereinwirkung Sonstiges Direkt: Wiederherstellungs-/Wiederbeschaffungswert, getrennt nach Gebäuden (inkl. festem Inventar), Inventar und Versorgungsnetzen; Länge betroffener Leitungen indirekt: Betriebsunterbrechung/-einschränkung; Kosten für Errichtung von temporären Leitungen Lage Gesamtwert als Wiederherstellungs-/beschaffungswert Funktion/Infrastrukturbereich (Bildung, Ver-/Entsorgung) Art der Versorgungsleitungen Gebäudegröße und Typ und Qualität/Zustand Bauvorsorge Wasserstand Kontaminationen Fließgeschwindigkeit Überflutungsdauer Warnung und Notmaßnahmen (inkl. Effektivität) Notfallplan

20 Vorschlag: Kriterienkatalog Verkehrsinfrastruktur Schaden Angaben zum Risikoelement Hochwassereinwirkung Sonstiges Direkt: Wiederherstellungswert des geschädigten Verkehrsweges; Länge, Fläche des geschädigten Bereichs indirekt: Verkehrsunterbrechung/-einschränkung (Dauer); Kosten für Umleitungen, Ersatzverkehr, temporären Brücken Lage Gesamtwert als Wiederherstellungswert Art und Kategorie des Verkehrswegs (Wasserweg, Schiene, Straßenkategorie) Technische Merkmale: befestigte Breite, Ausstattung Zustand/Qualität Netzbedeutung, Verkehrsstärke Wasserstand Fließgeschwindigkeit Überflutungsdauer Lage zum Gewässer Ver- und Entsorgungsleitungen

21 Vorschlag: Kriterienkatalog Gewässerschäden Schaden Angaben zum Risikoelement Hochwassereinwirkung Direkt: Wiederherstellungswert; Länge des geschädigten Bereichs, Art der geschädigten Bereichs/Bauwerks (Uferbefestigung, Deich, Talsperre) Indirekt: Funktionsausfall/-einschränkung (Dauer) Lage Gesamtwert als Wiederherstellungswert Gewässerordnung Technische Merkmale der Bauwerke Zustand/Qualität Wasserstand Fließgeschwindigkeit Überflutungsdauer Sedimenttransport Sonstiges

22 Vorschlag: Kriterienkatalog Land-/Forstwirtschaft Schaden Angaben zum Risikoelement Hochwassereinwirkung Sonstiges direkt: Ertragseinbußen durch Verlust der Anbaukulturen; Schäden am Betrieb (Gebäude, Inventar, Vieh, Vorräte) und an der Infrastruktur (Feld-/Waldwege, Drainagen, Zäune etc.) als Wiederherstellungskosten; betroffene Betriebsfläche und Nutzfläche; Sedimentation/Erosion indirekt: temporäre oder dauerhafte Bearbeitungseinschränkungen (monetärer Verlust, Dauer) Lage Anbaufrucht Regionale Ertragspotenziale (Klima, Boden) Gesamtwert als Wiederherstellungs-/beschaffungswert Betriebsgröße Gebäudegröße und Typ pro Betriebsgebäude Saisonalität des Ereignisses Wasserstand/Überstauhöhe (Bezug: GOF) Überflutungsdauer Kontaminationen (Schwermetalle, Chemikalien, Abwasser) Warnung und Notmaßnahmen, Evakuierung (Vieh)

23 Vor-/Nachteile verschiedener Erhebungsmethoden Expertengutachten (Telefon-)Interviews Hohes Maß an Standardisierung Einheitliche Kostenschätzung viele Parameter bislang nicht berücksichtigt Teure Methode (ca. 100 Euro pro Schadenfall), aber gute Datenqualität Abhängig von der Einschätzung der Betroffenen Kostensätze nur bedingt überprüfbar, Datenqualität? Repräsentativität durch Stichprobengenerierung Geringere Kosten (ca. 25 bis 45 Euro pro Schadenfall) und höherer Parameterumfang