Optimierung der Wirkung gesteuerter Flutpolder am bayrischen Inn mithilfe 2D-HN-Modellierung

Veranlassung und Forschungsfragen Flussbauliche Maßnahmen in den letzten Iahrzehnten und Iahrhunderten haben viele Flüsse weltweit und insbesondere in Europa verändert, Deiche verhindern heutzutage häufig die Überschwemmung ihrer Auen. Diese wurden in der Folge besiedelt, was die Möglichkeiten beispielsweise für die Reaktivierung von Rückhalteräumen, Flutpoldern aber auch für die Verlegung von Deichen und die Wiederherstellung von Auen, begrenzt oder zumindest durch Bebauung, Industrie oder Infrastruktur beeinträchtigt wird. Die verbliebenen Rückhalteräume sollten daher möglichst optimal genutzt werden. Die gesteuerte Flutung von Rückhalteräumen kann ein effektives Mittel sein, um die Spitzen von Hochwasserwellen zu reduzieren, wie Studien am Beispiel von Rhein (Homagk und Bremicker 2006), Elbe (Vorogushyn et al. 2012) oder Donau (Asenkerschbaumer et al. 2012) zeigen. In den meisten Studien wurden potenzielle Maßnahmen für gesteuerten Hochwasserschutz hinsichtlich ihres Potenzials zur Reduktion und zeitlichen Verzögerung von Hochwasserspitzen bewertet, aber zumeist nur in ihrer Wirkung als Einzelmaßnahme analysiert. Die positiven oder auch negativen Effekte von Kombinationen mehrerer Rückhaltemaßnahmen, im speziellen Flutpolder, auf Hochwasserereignisse wurden in der Regel nicht berücksichtigt. Dabei hat sich beispielsweise insbesondere die Kombination mehrerer Flutpolder in einer Kette an der Donau in einer Studie von Giehl et al. (2017) wirksamer als einzelne Flutpolder erwiesen. Angesichts meist begrenzter (finanzieller) Ressourcen müssen Kosten und Nutzen jeder Maßnahme sorgfältig bewertet werden. Entsprechende Werkzeuge zur Kosten-Nutzen-Analyse sind verfügbar (Merz et al. 2010) und werden heute für geplante Hochwasserschutzmaßnahmen mit unterschiedlichem Detaillierungsgrad angewendet. Allerdings fehlen für gesteuerten Rückhalt in der Regel systematische Kosten-Nutzen-Analysen (Förster et al. 2005) oder können aufgrund fehlender Daten, Ressourcen und wissenschaftlicher Erkenntnisse nicht im erforderlichen Umfang durchgeführt werden. Meist nahmen oben erwähnte Studien eine theoretisch optimale Steuerung bei vollständiger Kenntnis der Hochwasserwellen und der Retention im Gebiet an. Herausfordernd an der (monetären) Bewertung der Wirkung gesteuerter Retention ist aber beispielsweise die Vielzahl an denkbaren Steuerungen, basierend auf Vorhersagen und der Definition der gewählten Zielfunktion(en). Daher sind unter anderem Methoden einer leicht anwendbaren Schadensbeurteilung und Risikoanalyse auf Fälle, in denen gesteuerter Rückhalt eine entscheidende Rolle für den Hochwasserschutz spielt, bisher nicht verfügbar. Die Dissertation des Autors soll daher basierend auf einer Fallstudie Empfehlungen für ein integrales Management aller umgesteuerten und gesteuerten Maßnahmen zur Reduzierung potenzieller Schäden im Einzugsgebiet entwickeln. Mithilfe einer zu entwickelnden Methodik zur Risikoanalyse wird eine optimale Betriebsstrategie für steuerbare Maßnahmen wie Flutpolder oder Staustufen festgelegt. Das Optimum hängt dabei von den Orten und dem Schadenspotential der kritischen Bereiche ab, z.B. Siedlungen entlang des Flusses, die allerdings in jedem Einzugsgebiet unterschiedlich sind. Die Strategie sollte anschließend für Anwendungen in anderen Flusssystemen verallgemeinert werden.     «

Veranlassung und Forschungsfragen Flussbauliche Maßnahmen in den letzten Iahrzehnten und Iahrhunderten haben viele Flüsse weltweit und insbesondere in Europa verändert, Deiche verhindern heutzutage häufig die Überschwemmung ihrer Auen. Diese wurden in der Folge besiedelt, was die Möglichkeiten beispielsweise für die Reaktivierung von Rückhalteräumen, Flutpoldern aber auch für die Verlegung von Deichen und die Wiederherstellung von Auen, begrenzt oder zumindest durch Bebauung, Industrie oder...     »