Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken

Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I

Themen:

Vorlesung 6

Hochwasserschadenspotentiale

Methodische Grundlagen

Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken

Bildquelle: MUNLV NRW

Hochwasserbelastung

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Wirkung der Hochwasserdeiche I

Bildquelle: MUNLV NRW

Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken

Wirkung der Hochwasserdeiche II

Bildquelle: MUNLV NRW

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Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen

Hochwasserbelastung mit Deich

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Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen

Hochwasserbelastung ohne Deich

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Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen

Schadenspotenziale I

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Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen

Schadenspotenziale II

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Belastung

Jährlichkeit

Abfluss

Wasserspiegel

Überflutungsfläche

Ereignisdauer

Wasserspiegel[NN+m]

Landnutzungseinheit

FreiflächeGebäude

Schadensfunktion

Wasserstand[m ü. GOK]

Schaden [€]

Überflutungsbereich

Schema der Hochwasserschadensberechnung

Bildquelle: ProAqua

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h [

m]

S [TDM]

ohne Maßnahme

Vorwarnung

h [

m]

S [T€]

ohne Maßnahme

Vorwarnung

Nutzungsänderung

h [

m]

S [T€]

ohne Maßnahme

Schadensfunktionen

Wie verändert sich die Schadensfunktion bei:

• Vorwarnung

• Nutzungsänderung

• lokalem Hochwasserschutz

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h [

m]

S [TDM]

ohne Maßnahme

Vorwarnung

h [

m]

S [T€]

ohne Maßnahme

Vorwarnung

Nutzungsänderung

h [

m]

S [T€]

ohne Maßnahme

Nutzungsänderung

Vorwarnung

Objektschutz

Schadensfunktionen

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Voraussetzungen und Vorarbeiten

• Hydrologische Modelluntersuchung

– Niederschlag-Abfluss-Modellierung, Abfluss-Statistik

• Hydraulische Berechnung

– Wasserspiegellagenberechnung

• Erfassung der Landnutzung

– mikro-, meso- oder makroskalig

• Erfassung von Geo-Informationen

– Geländehöhen, Kartenmaterial

• Erfassung von volkswirtschaftlichen Indikatoren

– Sachwerte, Wertschöpfung, Kaufkraft

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HydrologischeModelluntersuchung

HydraulischeBerechnung

Erfassung vonGeo-Informationen

Berechnung derÜberflutungsbereiche

(Tiefenpläne)

Erfassung derLandnutzung

Erfassung vonvolkswirtschafltlichen

Indikatoren

Bestellung vonSchadensfunktionen

Berechnung vonnutzungsspezifischen

Schadensmengen

Berechnung vonnutzungsspezifischenmonetären Schäden

Analyse undZusammenfassung der

monetären Schäden

Schematischer Berechnungsablauf Hochwasserschadenspotenziale

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Hydrologische Modelluntersuchung

Q [m3/s]W

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]

ohne Maßnahme

Rückhaltemaßnahme

Wahrscheinlichkeit = f(Abfluss)

Bildquelle: ProAqua

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Hydraulische Modelluntersuchung

Fließgewässer

Q [m3/s]

Was

sers

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mN

N]

ohne Maßnahme

Ausbaumaßnahme

Wasserstand = f(Abfluss)

Bildquelle: ProAqua

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Ermittlung der Überschwemmungsfläche

Bildquelle: ProAqua

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Skalenabhängige Methodologie

• Mikroskalige Methode:

– Empirische Erhebungen auf der Ebene einzelner Gebäude

oder Flurstücke

• Mesoskalige Methode:

– Wirtschaftsstatistiken und Liegenschaftsinformationen auf

der Ebene von Landnutzungseinheiten wie Flure oder

Raumeinheiten aus topographischen Erhebungen

• Makroskalige Methode:

– Großräumige Gruppen von Landnutzungseinheiten

wie z.B. Gemeinden oder Stadtteile, die aus der Sicht

der Raumordnung entscheidungsrelevant sind

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Mikroskalige Landnutzungserfassung

Private Wohngebäude

Dienstleistungsbereich

Verarbeitendes Gewerbe

Öffentliche Infrastruktur

Wirtschaftsgebäude für Land-und Forstwirtschaft

Bildquelle: ProAqua

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Makroskalige Landnutzungserfassung

vorwiegend Wohnungsbau

Sondergebiet LW-Betriebe

Bildquelle: ProAqua

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Q [m3/s]

F[-

]

Hydrologie

Q [m3/s]

h [

mN

N]

Hydraulik

h [

m] S [T€]

Schadensfunktion

F[-

]

S [T€]

Schadensauswertung

1

1

2

23

4

5

6

jährlicheSchadenserwartung

Funktionale Zusammenhänge

Bildquelle: ProAqua

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Wa

hrs

ch

ein

lic

hk

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[-]

Schaden [T€]

Jährlicher Nutzen (Variante) = Schadenserwartung (Ist-Zustand) - Schadenserwartung (Variante)

Der jährliche Nutzen einer Variante geht als jährliche Zahlungsreihe in die Kosten-Nutzen-Analyse ein.

jährlicher Nutzen der Maßnahme

mit Maßnahme

ohne Maßnahme

Kosten – Nutzen - Analyse

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Landnutzung DurchschnittlicheVermögenswerte

Einheit

Landwirtschaft (Betriebsvermögen) 50 - 62 € / m²

Energie- und Wasserversorgung 125 – 1.500 € / m²

Verarbeitendes Gewerbe 200 - 250 € / m²

Handel und Dienstleistungen 450 - 1.500 € / m²

Verkehr und Nachrichtenübermittlung 125 - 275 € / m²

Staat und Nichterwerbsorganisationen 200 - 375 € / m²

Öffentlicher Tiefbau 40 - 80 € / m²

Wohnkapital 28.000 - 36.000 € pro Kopf

Kenndaten zu Hochwasserschadenspotenzialen

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Datengrundlage für Potenzialuntersuchungen I

• Die Vermessung der Querprofile für die Hydraulik muss

weiträumig erfolgen

• Die Genauigkeit des DHM liegt im Dezimeter Bereich

• Das DHM ist je nach Projektmaßstab mit terrestrischen

Vermessungsdaten zu ergänzen

• Die Liegenschaftsinformationen sind nicht immer

flächendeckend digital verfügbar. Die Standard-Formate

sind noch nicht überall eingeführt

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Datengrundlage für Potenzialuntersuchungen II

• Die Ableitung von Schadensfunktionen auf der Basis von

volkswirtschaftlichen Indikatoren ist eine Spezialaufgabe

• Aus aggregierten Informationen (z.B. von

Versicherungen) lassen sich nicht immer

Schadenscharakteristika einzelner Objekte ableiten

• Die Stichprobenmenge der Schadenserhebungen für die

Erstellung von Schadensfunktionen ist nicht für alle

Nutzungsarten ausreichend

• Die Schadensfunktionen bilden nicht die regionale

Hochwasserschadenscharakteristik ab

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• Analyse der Nutzungsarten

– privates Wohnen, Gewerbe etc.

• Analyse der Variantenergebnisse

– verschiedene Maßnahmen (konstruktiv / nicht konstruktiv)

• Aggregation nach regionalen Gesichtspunkten

– Stadtteile, Gemeinden, Kreise (Thematische Karten)

• Berechnung der jährlichen Schadenserwartungswerte

– Aggregation durch Wichtung der Wahrscheinlichkeiten

• Vergleich der Variantenergebnisse mit der Null-Variante

– Anhaltspunkt für den monetären Nutzen einer Maßnahme

Auswerte- und Analysemöglichkeiten