Sensitivitätsanalyse zur Ermittlung von Überflutungsflächen an der schleswig-holsteinischen Nordseeküste

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Josef Gerhardt
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Sensitivitätsanalyse zur Ermittlung von Überflutungsflächen an der schleswig-holsteinischen Nordseeküste Foto: Scholz, 1976 Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, RWTH Aachen

1 Sensitivitätsanalyse zur Ermittlung von Überflutungsflächen an der schleswig-holsteinischen Nordseeküste Foto: Scholz, 1976 Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, RWTH Aachen Christian Grimm, Dr.-Ing. D. Bachmann und Prof. Dr.-Ing. H. Schüttrumpf Küstenforschung, Küstennutzung und Küstenschutz Handelskammer Hamburg März März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 1

2 Gliederung 1. Veranlassung und Ziele 2. Hochwasserrisikoanalyse mit PROMAIDES 3. Überflutungssimulation 4. Ergebnisse 5. Zusammenfassung und Ausblick 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 2

3 1. Veranlassung und Ziele HoRisK Hochwasserrisikomanagement für den Küstenraum Ziel von HoRisK: Ableitung von küstenschutzbezogenen Ansätzen und Methoden für anwendungsorientierte Schadens- bzw. Risikoanalysen als Grundlage für die Erarbeitung von Hochwassergefahrenkarten, Hochwasserrisikokarten und Hochwasserrisikomanagementplänen. Veranlassung der Parameterstudie Überflutungssimulation Wasserstandstiefen, Überflutungsflächen und Fließgeschwindigkeiten im Untersuchungsgebiet sind wichtige Eingangsparameter für die Ermittlung des Hochwasserrisikos. Auswahl des Zeitpunktes des Bruchbeginnes und Anzahl der Bruchstellen in der Küstenschutzlinie. 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 3

2. Hochwasserrisikoanalyse mit PROMAIDES PROMAIDES (Protection Measures against Inundation Descision support) Risikobasierte Bewertung des

Modular aufgebautes Programmpaket (C++) mit Verfahren zur Hochwasserrisikoanalyse und ihren Basisanalysen Module sind einzeln oder kombiniert anwendbar

4 2. Hochwasserrisikoanalyse mit PROMAIDES PROMAIDES (Protection Measures against Inundation Descision support) Risikobasierte Bewertung des Hochwasserschutzes und von Hochwasserschutzmaßnahmen Umsetzung des Risiko-Ansatzes in einem Software-Tool keine externe Schnittstellen! Modular aufgebautes Programmpaket (C++) mit Verfahren zur Hochwasserrisikoanalyse und ihren Basisanalysen Module sind einzeln oder kombiniert anwendbar Entwickelt für den Binnenbereich BMBF-Projekt REISE und im Rahmen von HoRisK auf den Küstenbereich erweitert 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 4

Hochwasserschutzbauwerken mit Einwirkungs- Versagensfunktionen Kombination der Basisanalysen ergibt das Hochwasserrisiko Analyse der

5 2. Hochwasserrisikoanalyse mit PROMAIDES Das Programmpaket PROMAIDES Basisanalysen Hydrodynamische Analyse Ermittlung von Überflutungsflächen, Wasserständen und Fließgeschwindigkeiten im Fokusgebiet Zuverlässigkeitsanalyse Ermittlung der Zuverlässigkeit von Hochwasserschutzbauwerken mit Einwirkungs- Versagensfunktionen Kombination der Basisanalysen ergibt das Hochwasserrisiko Analyse der Konsequenzen Ermittlung der Konsequenzen für Werte, Güter und Personen im Überflutungsbereich 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 5

6 2. Hochwasserrisikoanalyse mit PROMAIDES 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 6

7 3. Überflutungssimulation Untersuchungsgebiete Von Büsum bis zum Eidersperrwerk Büsum (Landesschutzdeich und Deckwerk) Hedwigenkoog (2. Deichlinie und Landesschutzdeich) 2. Hedwigenkoog (Vorland) 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 3. Eidersperrwerk 7

3. Überflutungssimulation Modellaufbau Numerik Grundlagen 50 m x 50 m Raster (57.955 Zellen) Berücksichtigung der 2. Deichline (Kein Versagen, Überströmen aber möglich) 4 Szenarien a.

8 3. Überflutungssimulation Modellaufbau Numerik Grundlagen 50 m x 50 m Raster ( Zellen) Berücksichtigung der 2. Deichline (Kein Versagen, Überströmen aber möglich) 4 Szenarien a. Breschen jeden 2. Küstenkilometer (Bruchbeginn beim Scheitelwasserstand) b. Breschen jeden 2. Küstenkilometer (Bruchbeginn 1 Stunde vor dem Scheitelwasserstand) c. Breschen jeden 4. Küstenkilometer (Bruchbeginn beim Scheitelwasserstand) d. Breschen jeden 4. Küstenkilometer (Bruchbeginn 1 Stunde vor dem Scheitelwasserstand) Breschenentwicklung nach Verheij, 2003 (max. 100 m) Simulationsdauer 21 Stunden (1,5 Tiden) 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 8

9 3. Überflutungssimulation Modellaufbau Numerik Randbedingung Wasserstandsganglinie für die Simulation Original Wasserstandsganglinie vom 3. Januar 1976 am Pegel Büsum Bemessungswasserstand Büsum 5,75 m Original Wasserstandsganlinie auf 5,75 m erhöht (11,5 % höher) 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 9

10 4. Ergebnisse Bresche alle 4 km und Bruchbeginn beim Scheitel 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm Bresche alle 4 km und Bruchbeginn 1 Stunde vor dem Scheitel 10

11 4. Ergebnisse Vergleich Bruchzeitpunkt Differenz Wassertiefen Bresche alle 4 km 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 11

12 4. Ergebnisse Bresche alle 2 km und Bruchbeginn beim Scheitel 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm Bresche alle 2 km und Bruchbeginn 1 Stunde vor dem Scheitel 12

13 4. Ergebnisse Vergleich Breschenanzahl Differenz Wassertiefen 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 13

14 5. Zusammenfassung und Ausblick Zusammenfassung und Fazit Ermittlung und Darstellung des Hochwasserrisikos auf einer mesoskaligen Betrachtungsebene mit ProMaIDes Vergleich von Breschenanzahl und Beginn des Bruchzeitpunktes Rand- und Eingangsbedingungen haben einen wesentlichen Einfluss auf die Wassertiefen und Überflutungsflächen im Überflutungsgebiet Breschenanzahl hat einen höheren Einfluss als der Bruchbeginn Ausblick Berücksichtigung der Zuverlässigkeit der Küstenschutzbauwerke (Zuverlässigkeitsanalyse mit Einwirkungs-Versagensfunktionen) 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 14

15 Sensitivitätsanalyse zur Ermittlung von Überflutungsflächen an der schleswig-holsteinischen Nordseeküste Foto: Scholz, 1976 Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit! Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft, RWTH Aachen Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm Dr.-Ing. Daniel Bachmann Prof. Dr.-Ing. Holger Schüttrumpf 6. März 2013 Tagung Küstenschutz Hamburg Dipl.-Wirtsch.-Ing. Christian Grimm 15

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