Extremsturmfluten an offenen Küsten und Ästuargebieten · trem R isK X Extremsturmfluten an...

trem

R isK

X Extremsturmfluten an offenen Küsten und

Ästuargebieten

XtremRisK-Teilprojekt 4 Risikoermittlung, Risikobewertung und Maßnahmen

zur Reduzierung des Risikos

Andreas Burzel Dilani R. Dassanayake, Hocine Oumeraci

XtremRisK-Abschlusskonferenz 14. November 2012, Hamburg

http://www.t3ilaup.tu-berlin.de/�

http://www.uni-bremen.de/�

http://www.hwwi.org/?L=1�

trem isK

R X

Andreas Burzel et al. TP4: Integrierte Risikoanalyse XtremRisK-Abschlusskonferenz Folie 2

Inhalt

trem isK

R X


Einleitung Motivation und Zielsetzung Ansatz für räumliche Risikoanalyse

Integrierte Risikoanalyse Integration tangibler und intangibler Schäden Durchführung der Risikoanalyse

Ergebnisse Ermittlung der Sturmflutrisiken Untersuchungen zur Risikoakzeptanz Maßnahmen zur Reduzierung des Flutrisikos

Zusammenfassung Veröffentlichungen

Inhalt

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Motivation

Hamburg-Wilhelmsburg - Gebietsgröße 35 km² - 50.000 Einwohner - 24 km Deichlinie - vielseitige Nutzungen - wichtige Infrastruktur

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Motivation


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Storm Surge Probability

Motivation

Storm Surge Properties Wave Parameter

Sea Level

Risk Source

Vulnerability Flooding Probability

Estimated Damages D

Flood Risk R = Pf,cond * D Accepted Risk RA

Residual Risk R - RA

Flooding Probability (Pf,cond)

Loads and Resistance Failure of Structures Breach Development

Risk Pathway Properties

Society Ecosystems

Risk Receptor

Acceptable Risk Risk Perception

Risk Communication

Risk Acceptance

Resilience

Risk Management (before, during, and after an extreme event)

Bay

esia

n U

pdat

ing

Bay

esia

n U

pdat

ing

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Integrierter Ansatz für räumliche Risikoanalyse – Modellierung tangibler und intangibler Schäden und Integration – Durchführung der Risikoanalyse und Risikokartierung – Berücksichtigung der zeitlichen Entwicklung von Ereignissen – Nachweis von Maßnahmen zur Risikobeherrschung

Ansatz für räumliche Risikoanalyse

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Cellbased Risk Assessment (CRA) Konzept – Ansatz für integrierte Risikoanalyse auf räumlicher Basis


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Ergebnisse der räumlichen Schadensanalyse

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Inhalt

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Integrierte Risikoanalyse Flooding Probability (Pf) ∙ Flood Losses (Di) = Risk (Ri)

Flooding Probability (Pf ) ∙

+

wLL : Criterion weight for loss of life wPI : Criterion weight for physical injuries wCL : Criterion weight for cultural losses wENL : Criterion weight for environmental losses wDEL : Criterion weight for direct economic losses wIEL : Criterion weight for indirect economic loss Ri : Risk for loss category, i (Di) caused by flood with probability Pf

Loss of life, DLL

Physical Injuries, DPI

Cultural losses, DCL

+

+

RLL= Pf ∙ DLL

RPI = Pf ∙ DPI

RCL = Pf ∙ DCL

Environmental losses, DENL RENL = Pf ∙ DENL

+

Total loss, DTOT RTOT = Pf ∙ DTOT

Intangible losses

Direct economic losses, DDEL RDEL = Pf ∙ DDEL

Indirect economic losses, DIEL RIEL = Pf ∙ DIEL +

Tangible losses

(DTOT = DLL∙wLL+DPI∙wPI+DCL∙wCL+DENL∙wENL+DDEL∙wDEL+DIEL∙wIEL)

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Zusammenführung tangibler und intangibler Schäden – Schäden liegen für verschiedene Szenarien vor – unterschiedliche Einheiten für je Schadenstyp – Integration durch GIS basierte Multikriterienanalyse (MCA)

Integrierte Risikoanalyse

Dassanayake et al. 2012, modified from Malczewski (1999)

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Zusammenführung tangibler und intangibler Schäden – Standardisierung aller Werte auf Grundlage der Nutzenfunktion – Erstellung von Nutzenfunktionen für alle Schadenstypen


Modified from Dassanayake et al. (2012)

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Zusammenführung tangibler und intangibler Schäden – Ermittlung von Wichtungsfaktoren für alle Schadenskategorien – Anwendung der Paarweisen Vergleichsmethode – Additive Zusammenführung der Schadensergebnisse


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Risikokartierung – optimale Darstellung der Ergebnisse entsprechend der

EU-Risikomanagementrichtlinie – Risikokarten zur Förderung der Risikokommunikation und für

Entscheidungsprozesse bei der Maßnahmenplanung


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Inhalt

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Ergebnisse für alle Schadenskategorien

Ergebnisse der Sturmflutszenarien Hamburg 2010

* die Szenarien 2100 führen zu vergleichbaren Konsequenzen wie beim Szenario XR2010C

Normierung auf Grundlage der Nutzenfunktionen

Szenario tang. (Mio €) Injuries Fatalities Kult. Schäden

XR2010A 1,043.96 916 2 2.4

XR2010B 3.44 26 0 0.2

XR2010C 5,495.32 19,396 5,826 4.9

XR2010A_DB 5,049.59 15,361 3,750 3.8

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Berücksichtigung von Wichtungsfaktoren

− tangible Schäden (0.3), Injuries (0.2), Fatalities (0.4), Kult. Schäden (0.1)

Szenario tang. Sch. Injuries Fatalities Kult. Schäden

XR2010A 0.1900 0.018 1 0.48

XR2010B 0.0006 0.001 0 0.04

XR2010C 1.0 0.388 1 0.98

XR2010A_DB 0.9189 0.307 1 0.76

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Szenario tang. Sch. Injuries Fatalities Kult. Sch. Int. Schaden

XR2010A 0.057 0.004 0.4 0.048 0.509

XR2010B 0.001 0.001 0 0.004 0.004

XR2010C 0.300 0.077 0.4 0.098 0.876

XR2010A_DB 0.276 0.061 0.4 0.076 0.813

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Risikokarte integriertes Risiko Wilhelmsburg XR2010A

Ermittlung der Sturmflutrisiken

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Risikokarte integriertes Risiko Wilhelmsburg XR2010A


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Integrierte Risikoanalyse Flooding Probability (Pf) ∙ Flood Losses (Di) = Risk (Ri)

Flooding Probability (Pf ) ∙

+

wLL : Criterion weight for loss of life wPI : Criterion weight for physical injuries wCL : Criterion weight for cultural losses wENL : Criterion weight for environmental losses wDEL : Criterion weight for direct economic losses wIEL : Criterion weight for indirect economic loss Ri : Risk for loss category, i (Di) caused by flood with probability Pf

Loss of life, DLL

Physical Injuries, DPI

Cultural losses, DCL

+

+

RLL= Pf ∙ DLL

RPI = Pf ∙ DPI

RCL = Pf ∙ DCL

Environmental losses, DENL RENL = Pf ∙ DENL

+

Total loss, DTOT RTOT = Pf ∙ DTOT

Intangible losses

Direct economic losses, DDEL RDEL = Pf ∙ DDEL

Indirect economic losses, DIEL RIEL = Pf ∙ DIEL +

Tangible losses

(DTOT = DLL∙wLL+DPI∙wPI+DCL∙wCL+DENL∙wENL+DDEL∙wDEL+DIEL∙wIEL)

trem isK

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Szenario tang. (Mio €) Pf,cond Risk (€/a)

XR2010A 1,043.96 7.72 ∙ 10-6 8,051

XR2010B 3.44 8.09 ∙ 10-8 0.2

XR2010C 5,495.32 5.30 ∙ 10-8 291

2010C

2010A

2010B

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Risikokarte tangible Schäden Wilhelmsburg XR2010A


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Risikoermittlung – Risiko als Produkt der Überflutungswahrscheinlichkeit Pf,cond und

dem (integrierten) Schaden D – Ermittlung des Risikos für alle Sturmflutszenarien

Ergebnisse der Sturmflutszenarien Hörnum 2010/2100


Szenario tang. (Mio €) Pf,cond Risk (€/a)

XR2010A 72.99 5.38 ∙ 10-6 392

XR2010B 13.75 7.09 ∙ 10-5 975

XR2010C 57.72 3.06 ∙ 10-4 17,662

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Szenario tang. (Mio €) Pf,cond Risk (€/a) Change (%)

XR2010A 72.99 5.38 ∙ 10-6 392 100

XR2010B 13.75 7.09 ∙ 10-5 975 100

XR2010C 57.72 3.06 ∙ 10-4 17,662 100

XR2100A_80 109.18 5.38 ∙ 10-6 587 150

XR2100B_80 98.72 7.09 ∙ 10-5 6,999 720

XR2100C_80 104.83 3.06 ∙ 10-4 32,080 180

2010C

2010A

2010B

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Ermittlung der Sturmflutrisiken (1D)


Szenario tang. (Mio €) Pf,cond 1D Risk (€/a)

XR2010A 72.99 5.47 ∙ 10-6 399

XR2010B 13.75 3.73 ∙ 10-3 51,287

XR2010C 57.72 4.63 ∙ 10-4 26,724

XR2100A_80 109.18 5.47 ∙ 10-6 597

XR2100B_80 98.72 3.73 ∙ 10-3 368,240

XR2100C_80 104.83 4.63 ∙ 10-4 48,540

2010C 2010A

2010B

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Risikokarte tangible Schäden Hörnum XR2010A


trem isK

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Untersuchungen zur Risikoakzeptanz

Storm Surge Probability

Storm Surge Properties Wave Parameter

Sea Level

Risk Source

Vulnerability Flooding Probability

Estimated Damages D

Flood Risk R = Pf,cond * D Accepted Risk RA

Residual Risk R - RA

Flooding Probability (Pf,cond)

Loads and Resistance Failure of Structures Breach Development

Risk Pathway Properties

Society Ecosystems

Risk Receptor

Acceptable Risk Risk Perception

Risk Communication

Risk Acceptance

Resilience

Risk Management (before, during, and after an extreme event)

Bay

esia

n U

pdat

ing

Bay

esia

n U

pdat

ing

trem isK

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Ermittlung der Akzeptanzgrenzen – Ermittlung der Risikoakzeptanz als Grundlage der Entscheidung

über Maßnahmen zur Risikoreduzierung – Untersuchung und Vorschlag von Methoden für Flutrisiken

Methode zur Ermittlung der Akzeptanzgrenzen


Vorhandene Theoretische Grundlagen

Risikoakzeptanz

ALARP – Ansatz Erfahrungen mit der

Ermittlung von Risikoakzeptanz

trem isK

R X



Festlegung der Akzeptanzgrenzen von Flutrisiken in Zusammenarbeit mit der Bevölkerung

Theoretische Grundlagen

Risikoakzeptanz ALARP – Ansatz

Erfahrungen mit der Ermittlung von

Risikoakzeptanz

Methodische Ansätze

Möglichkeiten zur Ermittlung der Grenzwerte

Faktoren mit Einfluss auf die Risikoakzeptanz

Nutzbarkeit ALARP für verschiedene

empirische Techniken

Auswertung von Untersuchungen

der Projektpartner

Risiko- kommunikation

Literaturstudium Interviews Projektpartner

Angewandte Techniken / Erfahrungen

Methode zur Ermittlung der Akzeptanzgrenzen

Einbeziehung Bevölkerung

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Maßnahmen zur Reduzierung des Risikos

Entwicklung von Maßnahmenpaketen (S³-Concept) Kombination von CBA, MCA und WAM

Olfert und Schanze (2009) in Tönnies 2012

trem isK

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Maßnahmen zur Reduzierung des Flutrisikos

Überflutung-wahrschein-

lichkeit

Flutkammern

außerhalb

Risiko

Ohne Resilienz Kompartimentierung

Vulnerabilität

Gehad Ujeyl, Peter Fröhle, Erik Pasche (†)

trem isK

R X


Maßnahmen zur Reduzierung des Flutrisikos

Überflutung-wahrschein-

lichkeit

Flutkammern

außerhalb

Risiko

Ohne Resilienz Kompartimentierung

Vulnerabilität

außerhalb


trem isK

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Kompartmentbildung

Vorrangige Ziele: Gezielter Schutz der besonders sensiblen Bereiche sowie Freihalten der Hauptfluchtwege

Abgrenzungskriterien: • Bestehende Landnutzung

• Straßen

• Kanäle

• Natürliche Geländeerhebung

• alte Deiche


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Kompartmentbildung



• Straßen

• Kanäle


• alte Deiche


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(1) (2)

Schäden in Mio. € Wohnbebauung Gewerbe Verkehr Landwirtschaft Gesamt

Inventar Gebäude Inventar Gebäude

Ohne Resilienz (1) 67,57 572,48 311,84 87,15 3,71 0,21 1.042,96

Kompartimentierung (2) 10,13 87,20 278,33 52,24 1,25 0,16 429,31

Schadensreduktion 57,44 485,27 32,96 34,91 2,46 0,05 613,65

Schadensreduktion in Bezug auf den Zustand ohne Anpassung

85% 85% 11% 40% 66% 24% 59%

Wirksamkeitsnachweis der Kompartimentierung für Szenario 2010A


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Kompartmentbildung Sylt/Hoernum



• Straßen



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(1) (2)

Schäden in Mio. € Wohnbebauung Gewerbe Verkehr Gesamt

Inventar Gebäude Inventar Gebäude

Ohne Resilienz (1) 49,74 10,42 1,89 10,51 0,43 72,99

Kompartimentierung (2) 0,05 0,01 0,00 5,32 0,22 5,60

Schadensreduktion 49,69 10,41 1,89 5,19 0,21 67,39

Schadensreduktion in Bezug auf den Zustand ohne Anpassung 100% 100% 100% 49% 48% 92%

Wirksamkeitsnachweis der Kompartimentierung für Szenario 2010A

Flood Depth [m] Flood Depth [m] Gehad Ujeyl, Peter Fröhle, Erik Pasche (†)

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Inhalt

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Integrierte Risikoanalyse – Berücksichtigung tangibler und intangibler Schäden – Zusammenführung der Ergebnisse (Integrationsansatz) – vollständige Darstellung des Risikos im Projektgebiet

Ergebnisse der Risikoanalyse – es besteht ein Risiko durch schwere Sturmfluten – Maßnahmen zur Reduzierung des Risikos erforderlich – Risikoakzeptanz dient als Entscheidungsgrundlage

Maßnahmen zur Reduzierung des Risikos − Entwicklung von Maßnahmenpaketen − „Fail Safe Strategie“ (plötzliches Versagen vermeiden) − Kompartmentierung als mögliches Konzept

Zusammenfassung

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Konferenzen (Auswahl) − International Conference on Coastal Engineering 2010/2012 − Vulnerability of coastal ecosystems to global change and

extreme events − 2nd European Conference on FLOODrisk Management

XtremRisK-Zwischenberichte (Auswahl) – Framework and Methods for the Evaluation of Intangible Losses

and their Integration in Coastal Flood Risk Analysis – Development of a spatial loss-of-life-model for Hamburg-

Wilhelmsburg – Practical Implementation of the Methodology for an Integrated

Risk Analysis

XtremRisK-Abschlussbericht

Veröffentlichungen

trem isK

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Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit!

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