Starkregengefahrenkarten (SRGK) haben sich im kommunalen Starkregenrisikomanagement als unerlässliches Werkzeug bewährt. In den Karten wird dargestellt, welche Überflutungstiefen und Fließgeschwindigkeiten sich bei unterschiedlichen Starkregen-Szenarien einstellen können. Mit ihrer Hilfe können potenzielle Risiken durch Starkregen besser bewertet und minimiert werden.
Die Modellierung von SRGK besteht dabei im Wesentlichen aus zwei voneinander abhängigen Bausteinen:
Bei der hydrologischen Modellierung wird zunächst berechnet, wie viel des gefallenen Niederschlags vom Boden aufgenommen werden kann, beziehungsweise welcher Anteil wiederum auf der Geländeoberfläche abfließt. Die Menge ist dabei beispielsweise von der Landnutzung oder dem Versiegelungsgrad abhängig. Für die Berechnung der SRGK in Baden-Württemberg wird der Anteil des oberflächlich abfließenden Wassers landesweit für verschiedene standardisierte Starkregenszenarien von der LUBW als sogenannte „Oberflächenabflusskennwerte“ zur Verfügung gestellt.
In der anschließenden hydraulischen Modellierung werden mit Hilfe der Oberflächenabflusskennwerte die Fließprozesse auf der Geländeoberfläche simuliert. So können Informationen zu Überflutungstiefen und Fließgeschwindigkeiten gewonnen werden, die dann in der SRGK dargestellt werden.
Bild zeigt: Einleitung von eingefärbtem Wasser auf die Testfläche. Bildnachweis: LUBW
Für die hydraulische Modellierung sind insbesondere die Form der Geländeoberfläche sowie deren konkrete Beschaffenheit und die damit verbundenen Fließwiderstände maßgeblich. Eine Straße stellt beispielsweise einen geringeren FEinleitung von eingefärbtem Wasser auf die Testfläche.ließwiderstand dar und wird als „glatt“ bezeichnet. Eine bewachsene, „raue“ Wiese hat indessen einen hohen Fließwiderstand. Die große Herausforderung besteht darin, das hydraulische Modell so anzupassen, dass es die realen Fließwiderstände der Geländeoberfläche vor Ort bestmöglich widerspiegelt.
Gerade bei natürlichen und naturnahen Oberflächen wie Wiesen- und Ackerstandorten kann das jedoch äußerst komplex sein. Die Fließwiderstände hängen hier insbesondere bei sehr geringen Wasserständen im Millimeter- und Zentimeterbereich, von kleinskaligen Bodenstrukturen wie Furchen und dem Wuchs der Vegetation ab.
Bild zeigt: Durch das gefärbte Wasser werden die Hauptfließwege sichtbar. Bildnachweis: LUBW
Im Rahmen des Projektes „WiPaD“ (Widerstandsparametrisierung bei Dünnfilmabfluss) geht das Institut für Wasser und Gewässerentwicklung (IWG) des Karlsruher Instituts für Technologie (KIT) im Auftrag der LUBW der Frage nach: Wie müssen die hydraulischen Modelle zur Berechnung von Starkregengefahrenkarten angepasst werden, damit sie die Fließprozesse auf Acker- und Wiesenstandorten bei geringen Fließtiefen bestmöglich abbilden?
Hierfür wurde auf einem Wiesenstandort ein Versuchsstand aufgebaut. Dieser ermöglicht es, unter kontrollierten Bedingungen geringe Fließtiefen von wenigen Zentimetern, den so genannten „Dünnfilmabfluss“, zu erzeugen. Mit modernster Messtechnik und Färbeversuchen (Zugabe von Farbstoff in das Wasser zur besseren Visualisierung von Fließpfaden) wird dieser dann ausgewertet. Ein besseres Verständnis für den flächenhaften Dünnfilmabfluss ist wichtig, da sich dieser je nach örtlicher Situation zu reißenden Sturzfluten entwickeln kann. Mit den Erkenntnissen aus dem Projekt „WiPaD“ soll letztlich die Modellierung von SRGK weiterentwickelt und somit die kommunale Hochwasservorsorge weiter verbessert werden.
Bild zeigt: Das gefärbte Wasser fließt am Ende in eine Wanne. Mit modernster Messtechnik wird der simulierte Starkregen auf der Wiese beobachtet. Bildnachweis: LUBW
