Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I Themen: Vorlesung 6 Hochwasserschadenspotentiale Methodische Grundlagen.

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1 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I Themen: Vorlesung 6 Hochwasserschadenspotentiale Methodische Grundlagen

2 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken analysieren anwenden verstehen erinnern Lehrziele der Veranstaltung erschaffen bewerten Sie kennen die Grundlagen der Hochwasserschadenspotentiale. Sie beschreiben die Einflüsse auf die Ermittlung der Hochwasser- schadenspotentiale. Sie verstehen die prinzipielle Vorgehensweise bei der Analyse von Hochwasserschadenspotentialen. Sie beschreiben und wenden Maßnahmen zur Reduzierung des Schadens an. Sie bewerten die Ergebnisse von Schadenspotentialanalysen anhand der Eingangsdaten.

3 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: MUNLV NRW Hochwasserbelastung

4 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Wirkung der Hochwasserdeiche I Bildquelle: MUNLV NRW

5 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Wirkung der Hochwasserdeiche II Bildquelle: MUNLV NRW

6 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Hochwasserbelastung mit Deich

7 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Hochwasserbelastung ohne Deich

8 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Schadenspotenziale I

9 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: ProAqua GmbH Aachen Schadenspotenziale II

10 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

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 Schadensfunktionen Wie verändert sich die Schadensfunktion bei: Vorwarnung Nutzungsänderung lokalem Hochwasserschutz

12 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

13 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

14 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

15 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Hydrologische Modelluntersuchung Q [m3/s] Wahrscheinlichkeit[-] ohne Maßnahme Rückhaltemaßnahme Wahrscheinlichkeit = f(Abfluss) Bildquelle: ProAqua

16 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Hydraulische Modelluntersuchung Fließgewässer Q [m3/s] Wasserstand [mNN] ohne Maßnahme Ausbaumaßnahme Wasserstand = f(Abfluss) Bildquelle: ProAqua

17 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Ermittlung der Überschwemmungsfläche Bildquelle: ProAqua

18 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

19 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Mikroskalige Landnutzungserfassung Private Wohngebäude Dienstleistungsbereich Verarbeitendes Gewerbe Öffentliche Infrastruktur Wirtschaftsgebäude für Land- und Forstwirtschaft Bildquelle: ProAqua

20 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Makroskalige Landnutzungserfassung vorwiegend Wohnungsbau Sondergebiet LW-Betriebe Bildquelle: ProAqua

21 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

22 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

23 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken LandnutzungDurchschnittliche Vermögenswerte Einheit Landwirtschaft (Betriebsvermögen)50 - 62€ / m² Energie- und Wasserversorgung125 – 1.500€ / m² Verarbeitendes Gewerbe200 - 250€ / m² Handel und Dienstleistungen450 - 1.500€ / m² Verkehr und Nachrichtenübermittlung125 - 275€ / m² Staat und Nichterwerbsorganisationen200 - 375€ / m² Öffentlicher Tiefbau40 - 80€ / m² Wohnkapital28.000 - 36.000€ pro Kopf Kenndaten zu Hochwasserschadenspotenzialen

24 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 Geographie Nutzung

25 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 Volkswirtschaft Schadensfunktion

26 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

27 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Bildquelle: Benutzerhandbuch HWSCalc MUNLV HWSCalc Module

28 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken HWSCalc: Parametrierung (ohne GIS-Ansatz) Bildquelle: Benutzerhandbuch HWSCalc MUNLV

29 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken HWSCalc: Zonierung der Nutzungsobjekte I

30 Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken HWSCalc: Zonierung der Nutzungsobjekte II