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TU Berlin

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Werner von Siemens Excellence Award 2007

Diplomarbeit "Hydrologische Modellierung zur Abschätzung des Einflusses einer veränderten Regenwasserbewirtschaftung auf landwirtschaftlichen Flächen und in Siedlungsgebieten auf das Abflussverhalten im Einzugsgebiet der Mulde in Sachsen" im Rahmen der Ausschreibung "Urbanisierung - Intelligente Infarstrukturtechniken zur Entwicklung lebenswerter Megacities von Morgen."

Preisträger/in

Lupe

Dipl.-Ing. Catrin Bahr

Kooperation

Die Diplomarbeit wurde von Fr. Bahr in Kooperation des Fachgebiets Wasserwirtschaft und Hydrosystemmodellierung der Technischen Universiät Berlin, des Instituts für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau der Leibniz Universität Hannover und der Ingenieurgesellschaft Prof. Dr. Sieker angefertigt.

Betreuer

Dr.-Ing. H. Sieker, Hoppegraten
Dipl.-Ing. D. Wilke, Hoppegarten
Dipl.-Ing. T. Busse, TU Berlin
Prof. Dr.-Ing. R. Hinkelmann, TU Berlin

Zusammenfassung

Über die letzten Jahrzehnte sind aufgrund von globalen wie regionalen Störungen und Veränderungen des Klimas vermehrt Extremereignisse im Hinblick auf Außentemperaturen, Niederschlagsintensitäten und Windaufkommen zu beobachten gewesen. Diese Entwicklung zieht insbesondere vor dem Hintergrund voranschreitender Urbanisierung für die bewohnten und bewirtschafteten Gebiete bedrohliche Folgen nach sich. Daraus ergeben sich neue Anforderungen an wasserwirtschaftliche Betrachtungen der betroffenen Einzugsgebiete, denen durch intelligente, neuartige Infrastrukturtechniken zu begegnen ist, die den Lebenswert für die Bevölkerung in den betroffenen Siedlungsgebieten sichern. Insbesondere die Modellierungs- und Vorhersagegenauigkeit von Berechnungsverfahren im Bereich Wasserwirtschaft erhalten dabei eine wichtige Schlüsselrolle.

Die vorliegende Diplomarbeit untersucht mit Hilfe der Berechnungsverfahren NASIM und STORM den Einfluss einer veränderten Regenwasserbewirtschaftung zum einen auf ländlichen Flächen, zum anderen in Siedlungsgebieten im Einzugsgebiet der Mulde in Sachsen. Die erzielten Ergebnisse leisten unmittelbar einen Beitrag zur Beurteilung potentieller Maßnahmen zum vorbeugenden Hochwasserschutz und erleichtern mittelbar auf höherer Ebene ein der Klimasituation angemessenes politisches Handeln.

Im Rahmen unterschiedlicher Voruntersuchungen zur Niederschlag-Abfluss-Modellierung mit dem Simulationsprogramm NASIM am Teileinzugsgebiet "Lungwitzbach" erfolgte eine Sensibilitätsanalyse der Bodenparameter, die Rückführung auf eine vereinfachte Betrachtung des Bodens sowie eine abschließende Kalibrierung des Modells, die für weiterführende Hauptuntersuchungen mit NASIM und STORM auf das Gesamteinzugsgebiet "Mulde" übertragen wurde.

Die vorliegenden Ergebnisse zeigen, dass eine konservierende Bodenbearbeitung einen wenn auch nicht hinreichenden, aber doch stützenden Beitrag zum Hochwasserschutz leisten kann. Bei einer Erhöhung des Anteils der konservierend bearbeiteten Flächen um 20 % ergab sich eine Reduzierung des Maximalabflusses von etwa 2 %.

Nur ein Zusammenwirken mehrerer Schutzmechanismen, zu denen auch die Erschließung des Bodenwasserspeichers durch eine dezentrale Regenwasserbewirtschaftung gehören, können Zerstörungen infolge anhaltend starker Regenfälle verhindern. Der prozentuale Anteil der Flächen, die durch ein Mulden-Rigolen-System entwässert werden könnten, ist im Vergleich zur Gesamtfläche des Muldeeinzugsgebietes gering, sodass sich aufgrund dieser Einschränkung eine geringe Hochwasserschutzwirkung in Siedlungsgebieten von etwa 1 bis 3 % ergab.

Der innovative Schritt einer Kombination beider Maßnahmen ergab eine Verringerung des Maximalabflusses bei beiden untersuchten Hochwasserereignisses (August 2002 und September 1995) von 2 %. In anderen hier nicht untersuchten Einzugsgebieten ist von einer technisch umsetzbar höheren Dichte von Mulden-Rigolensystemen, und infolge dessen von deutlich höheren Reduzierungen des Maximalabfluss auszugehen.

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