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RWTH Aachen Ingenieurhydrologie - Vorlesung Hydrologie I: Hochwasserschadenspotenziale

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RWTH Aachen - Ingenieurhydrologie
Vorlesung Hydrologie I
Themen:
Hochwasserschadenspotentiale
Methodische Grundlagen

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RWTH Aachen Ingenieurhydrologie - Vorlesung Hydrologie I: Hochwasserschadenspotenziale

  1. 1. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I Themen: Vorlesung 6 Hochwasserschadenspotentiale Methodische Grundlagen
  2. 2. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: MUNLV NRW Hochwasserbelastung
  3. 3. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Wirkung der Hochwasserdeiche I Bildquelle: MUNLV NRW
  4. 4. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Wirkung der Hochwasserdeiche II Bildquelle: MUNLV NRW
  5. 5. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Hochwasserbelastung mit Deich
  6. 6. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Hochwasserbelastung ohne Deich
  7. 7. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Schadenspotenziale I
  8. 8. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Schadenspotenziale II
  9. 9. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Belastung Jährlichkeit Abfluss Wasserspiegel Überflutungsfläche Ereignisdauer Wasserspiegel [NN+m] Landnutzungseinheit FreiflächeGebäude Schadensfunktion Wasserstand [m ü. GOK] Schaden [€] Überflutungsbereich Schema der Hochwasserschadensberechnung Bildquelle: ProAqua
  10. 10. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken 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
  11. 11. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken 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
  12. 12. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken 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
  13. 13. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Hydrologische Modelluntersuchung Hydraulische Berechnung Erfassung von Geo-Informationen Berechnung der Überflutungsbereiche (Tiefenpläne) Erfassung der Landnutzung Erfassung von volkswirtschafltlichen Indikatoren Bestellung von Schadensfunktionen Berechnung von nutzungsspezifischen Schadensmengen Berechnung von nutzungsspezifischen monetären Schäden Analyse und Zusammenfassung der monetären Schäden Schematischer Berechnungsablauf Hochwasserschadenspotenziale
  14. 14. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Hydrologische Modelluntersuchung Q [m3/s] Wahrscheinlichkeit[-] ohne Maßnahme Rückhaltemaßnahme Wahrscheinlichkeit = f(Abfluss) Bildquelle: ProAqua
  15. 15. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Hydraulische Modelluntersuchung Q [m3/s] Wasserstand[mNN] ohne Maßnahme Ausbaumaßnahme Wasserstand = f(Abfluss) Bildquelle: ProAqua
  16. 16. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Ermittlung der Überschwemmungsfläche Bildquelle: ProAqua
  17. 17. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken 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
  18. 18. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Mikroskalige Landnutzungserfassung Private Wohngebäude Dienstleistungsbereich Verarbeitendes Gewerbe Öffentliche Infrastruktur Wirtschaftsgebäude für Land- und Forstwirtschaft Bildquelle: ProAqua
  19. 19. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Makroskalige Landnutzungserfassung Bildquelle: ProAqua
  20. 20. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Q [m3/s] F[-] Hydrologie Q [m3/s] h[mNN] Hydraulik h[m] S [T€] Schadensfunktion F[-] S [T€] Schadensauswertung 1 1 2 2 3 4 5 6 jährliche Schadenserwartung Funktionale Zusammenhänge Bildquelle: ProAqua
  21. 21. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Wahrscheinlichkeit[-] 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
  22. 22. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Landnutzung Durchschnittliche Vermögenswerte 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
  23. 23. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken 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 GeographieNutzung
  24. 24. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken 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 VolkswirtschaftSchadensfunktion
  25. 25. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken • 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

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