Vorgehen Starkregenrisikomangenement LUBW

Die Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg hat ein detailliertes Verfahren zum Erstellen eines kommunalen Starkregenrisikomanagements in Baden-Württemberg erstellt. Die Details des Verfahrens und eine genaue Beschreibung finden Sie unter folgendem Link: [[1]]. Für die hydraulische 2D Berechnung der Abflüsse aus den Oberflächen können Sie jederzeit auf das Modul ++Oberflächenberechnung (GeoCPM) zurückgreifen. Hier wurden die Vorgaben des LUBW vollständig umgesetzt und die Schnittstellen für das Einlesen und Ausgeben der speziellen Datenformate (HydTERRAIN, OAK, Raster,..) mit in das Modul integriert.

Im Folgenden wird auf einzelne Aspekte bei der Bearbeitung in ++Systems dieser Projekte nach dem LUBW Starkregenleitfaden eingegangen. Alle weiteren Arbeitsschritte und Vorgaben können dann aus dem Starkregenleitfaden entnommen werden. Ablaufschema zur Erstellung der Starkregengefahrenkarte nach dem LUBW Leitfaden (2016)

Datengrundlage

Für eine erfolgreiche Projektbearbeitung nach dem LUBW Leitfaden benötigen Sie verschiedene Eingangsdaten für das Modell. Diese Eingangsdaten haben spezielle Formate und müssen für ++Systems im Vorfeld aufbereitet oder konvertiert werden.

Folgende Liste an relevanten Daten, welche vor einer Verwendung in ++Systems konvertiert werden müssen:

• Hydraulisch relevantes Terrain (HydTERRAIN)
• Oberflächenabflusswerte im 1x1 m Raster für die Oberflächenabflussszenarien (OAK)

Hydterrain Daten

Die Hydterrain Daten werden im Normalfall als besonderes Format (Esri Geodatenbank [.gdb]) mitgeliefert. Eine File-Geodatabase ist eine Sammlung von Dateien in einem Ordner auf einem Datenträger, mit der räumliche und nicht räumliche Daten gespeichert, abgefragt und verwaltet werden können. Die Hydterrain Daten beinhalten verschiedene topographische Daten zu den betrachteten Gebieten, vorrangig die detaillierten digitalen Geländemodelle 1x1 m Raster.

Für die Verwendung mit GeoCPM müssen die Daten vorab über die angebundene Funktion in ++SYSTEMS in Shape-Dateien konvertiert werden.

Nachdem die Konvertierung der Daten abgeschlossen ist, wird im Projektordner ein Ordner (Name = CONV+Geländemodellname) mit den erstellten Shapefiles angelegt. Hier finden Sie alle benötigten topographischen Daten, um mit dem Modellaufbau fortzufahren.

OAK Oberflächenabflusskennwerte

Die Oberflächenabflusskennwerte (OAK) werden von der LUBW zentral für ganz Baden-Württemberg bereitgestellt und wurden von der Universität Freiburg ermittelt. Sie geben an, welcher Anteil eines Niederschlagsereignisses oberflächlich abfließt, für drei Intensitäten: selten, außergewöhnlich und extrem. Bei Verwendung der OAK-Daten wird in GeoCPM weder eine Versickerung noch eine Regenganglinie separat angegeben – Import und Zuordnung erfolgen direkt über die entsprechende Funktion in GeoCPM.

Die von der LUBW gelieferten OAK-Daten liegen als GeoTIFF-Rasterdateien vor (z. B. oak_v_aus_05.tif ... oak_v_aus_60.tif, benannt nach der jeweiligen Regenhäufigkeit in Minuten) und müssen vor der Verwendung in GeoCPM konvertiert werden - hier kommen die Raster in einer Auflösung von 5m.

Über das Kontextmenü des Oberflächenmodells wird unter Oberflächenabflusskoeffizienten (OAK)→ Konvertieren: Raster nach ASCII die Konvertierung der OAK-GeoTIFF-Dateien gestartet. Die konvertierten Dateien werden – analog zum Hydterrain-Import – in einem CONV-Ordner abgelegt. Anschließend werden die Werte über Import OAK WErte (XYZ_Format) den Dreiecken im Modell zugeordnet; die zugehörigen Abflusswerte und die zulässige Häufigkeit werden dabei automatisch in den hydraulischen Eigenschaften der Fläche hinterlegt.

Konvertierungs- und Importierungsprozess:

Risikoobjekte

Im Folgenden die Anleitung für das Erstellen und Exportieren der Risikoobjekte:

• Für jedes Risikoobjekt händisch einen „Schacht" setzen.
• Das freie Attribut „Risikoobjekt = 1" auf den Schächten vergeben.
• Ausdehnung des Risikoobjektes definieren:
  • Entweder das freie Attribut „Suchradius=x" vergeben (x ist unter Annahme eines kreisförmigen Objektes dessen Radius in Metern)
  • Oder einen Bauwerksumriss vergeben (höher priorisiert als Suchradius, falls beides vorhanden)
  • Ist keines von beiden vorhanden, wird das Dreieck, in dem der Mittelpunkt des Schachtes liegt, verwendet
• Über das freie Attribut „Minimaler Wasserstand=y" (y in Metern) kann der minimal zu berücksichtigende Wasserstand angegeben werden.
• Im Kontextmenü des Knotens „Geländemodelle" kann jetzt die Option „Risikoobjekte exportieren" angewählt werden. Es gibt zwei Möglichkeiten: einen Export als Shape und als FileGDB. Bei letzterem wird allerdings zunächst ebenfalls ein Shape-Export durchgeführt.
• Nach Anwählen der Exportfunktion wird eine Analyse der Geländemodelle durchgeführt:
  • Die Geländemodelle müssen die Präfixe AUS_U, AUS_V, SEL_U, SEL_V und EXT_V tragen, der restliche Teil des Namens ist nicht relevant.
  • Die Geländemodelle müssen berechnet sein (also Wasserstände enthalten).
  • Aus den entsprechenden Geländemodellen werden die Überflutungstiefen ermittelt (mittlere maximale GeoCPM-Wasserstände) und folgende Attribute geschrieben: UT_AUS_U, UT_AUS_V, UT_EXT_V, UT_SEL_U, UT_SEL_V. Die Werte werden flächengewichtet über die Dreiecke mit einem Wasserstand über „Minimaler Wasserstand" gemittelt.
  • Genauso werden die mittleren Geländehöhen (m ü. NN, flächengewichtet über alle dem Risikoobjekt zugeordneten Dreiecke gemittelt) berechnet und in den Attributen GELAENDE_AUS_U, GELAENDE_AUS_V, GELAENDE_EXT_V, GELAENDE_SEL_U, GELAENDE_SEL_V abgelegt. Da sich die Geländemodelle eigentlich nur durch die Regenbelastung unterscheiden sollten, sollten all diese Attribute pro Risikoobjekt gleich sein – sie werden hier zur Kontrolle mit ausgegeben. Gleichzeitig wird ein Attribut „GELAENDE" geschrieben, das den Wert des zuletzt behandelten Geländemodells enthält (sollte gleich den anderen sein).
• Nach Ende der Analyse wird der Anwender aufgefordert, einen Shape-Dateinamen anzugeben (auch im FileGDB-Fall wird zunächst ein Shape-Export durchgeführt):
  • Wird z. B. „PFAD\test.shp" angegeben, werden zwei Dateien geschrieben: „PFAD\test_Punkte.shp" und „PFAD\test_Umrisse.shp" (jeweils mit Hilfsdateien) – einmal die Mittelpunkte aller Risikoobjektschächte, einmal die Bauwerksumrisse.
• Nach der Auswahl des Shape-Dateinamens erscheint der gewohnte Shape-Export-Dialog. Hier können (direkt oder über eine Eigenschaftsliste) die Attribute UT_AUS_U, UT_AUS_V, UT_EXT_V, UT_SEL_U, UT_SEL_V und GELAENDE mit den gewünschten Nachkommastellen (nicht als Text) angewählt werden.
  • Zusätzlich können die Attribute Name, Path, Direction und DateTime mit angewählt werden, die für das Objektfoto benötigt werden.
• Wurde die Option „als SHAPE" gewählt, ist der Export jetzt beendet.
• Wurde die Option „als FileGDB / in FileGDB integrieren" gewählt, muss jetzt ein Verzeichnis für den FileGDB-Export ausgewählt werden. Wird ein vorhandenes FileGDB ausgewählt (Endung „.gdb"), wird in dieses exportiert – ansonsten wird ein neues FileGDB im gewählten Verzeichnis angelegt und die Shape-Exports werden eingespielt.

Webinar LUBW I

Leitfaden Kommunales Starkregenrisikomanagement in Baden-Württemberg mit GeoCPM

• Konvertieren und Einlesen der Daten ESRI File Geodatabase OAK Oberflächenabflussdaten
• Konvertierung
• Einlesen und Zuweisen der Abflussdaten
• Ergebnisauswertung

Webinar LUBW II

Das Land Baden-Württemberg wird das kommunale Starkregenrisikomanagement in den kommenden Jahren besonders unterstützen. Mit dem Ende 2016 erschienenen Leitfaden „Kommunales Starkregenrisikomanagement in Baden-Württemberg“ wird ein standardisiertes und landesweit einheitliches Vorgehen zur Durchführung von Gefährdungs- und Risikoanalysen bezüglich starkregenbedingter Überflutungen zur Verfügung gestellt, das bei einer planmäßigen Anwendung auch die Basis für die Förderung nach den aktuellen Förderrichtlinien Wasserwirtschaft (FrWw 2015) bildet. Grundlage dafür ist ein landesweit einheitliches Vorgehen insbesondere für die Erstellung von Starkregengefahrenkarten (SRGK), die zu Beginn des Bearbeitungsprozesses zu erarbeiten sind. Diese zeigen die Gefahrenpunkte auf und bilden den Handlungsrahmen für mögliche Maßnahmen. Die Vergabe der Leistungen zum Starkregenrisikomanagement erfolgt durch die jeweiligen Kommunen oder Gebietskörperschaften. Von Landesseite werden zentral die Datengrundlagen und die Formatvorgaben bereitgestellt. Die Bearbeitung der Starkregengefahrenkarten ähnelt dabei dem Vorgehen zur Erstellung von Hochwassergefahrenkarten. Allerdings gibt es teilweise andere Ansätze und besondere landesspezifische Vorgaben, insbesondere zur Belastungseinspeisung in das Berechnungsmodell. Zum Stand Mitte 2017 besitzen nur wenige Bearbeiterbüros entsprechende Referenzen über die Erstellung von SRGK. Um Büros ohne diese Erfahrungen nicht von vorn herein in den Vergabeverfahren auszugrenzen, wird mit einem Referenzprojekt die Möglichkeit für die Erlangung einer Standardreferenz geschaffen, die in Form eines Leistungsnachweises zu erbringen ist. Für ein definiertes Testgebiet werden die Grundlagendaten von der LUBW bereitgestellt. Mit der Bearbeitung des Referenzprojektes und der Vorlage der Ergebnisse können die Büros ihre Qualifikation nachweisen. Die Bereitstellung der Daten ist für die Büros kostenfrei, ebenso wie die anschließende Prüfung der Ergebnisse.