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Neuigkeiten

Klimawandel und Urbanes Wassermanagement

 

von Christian Becker
Technischer Vertrieb DACH, XP Solutions Deutschland

Bei meinem Besuch der Essener Tagung 2017 habe ich in den Sessions zu Klimawandel und Urbanes Wassermanagement sehr interessante Vorträge zu den Auswirkungen der Urbanisierung auf den natürlichen Wasserhaushalt und auch auf unsere Gesundheit gehört. Man kann statistisch nachweisen, dass es bei Hitzewellen einen deutlichen Zuwachs an Krankenhausaufnahmen mit Herzkreislaufbeschwerden und auch an Todesfällen gibt. Wie sicher die meisten von uns schon festgestellt haben, werden Hitzewellen durch ein urbanes Umfeld verstärkt. Jedoch kann diese Verstärkung durch Grünflächen abgemindert werden. Größere Parkanlagen können hierbei 200 bis 300 Meter über ihre Grenzen hinaus wirken.

Die Zunahme der Urbanisierung wirkt sich auch immer stärker auf den natürlichen Wasserhaushalt aus. Neue versiegelte Flächen führen zu einem schnelleren Abfluss des Regenwassers woraus weniger Verdunstung und Versickerung resultiert. Weiter kann man eine Zunahme der kleinen und mittleren Hochwasser beobachten. Die Urbanisierung steigt nicht nur durch das Bevölkerungswachstum, viel stärker fällt hierbei die Tatsache ins Gewicht, das die Wohnfläche je Einwohner in Deutschland seit 1990 um ca. 33% zugenommen hat.

Ein möglicher Ansatz diese beiden folgen der zunehmenden Urbanisierung abzumindern ist der Einsatz von naturnaher und dezentraler Regenwasserbewirtschaftung. Hierdurch werden nicht nur die Verdunstung und Versickerung gefördert, sondern es gibt auch einen positiven Einfluss auf Hitzewellen, insbesondere wenn auf den Grünflächen Baumbewuchs geschaffen wird. Es gibt schon sehr viele erfolgreiche Beispiele wie Grüne Infrastruktur zu mehr Lebensqualität in Wohnquartieren führen kann.

Wie Sie effektiv dezentrale Regenwasserbewirtschaftung planen können erfahren Sie z.B. in unserem Webinar am 26. April.


IFAT 2016 in München - Wir waren dabei

 

Auch in diesem Jahr wurden Innovationen und Neuheiten von mehr als 3000 Ausstellern aus 59 Ländern präsentiert. 138.000 Besucher aus über 170 Nationen machten sich auf den Weg nach München. Der internationale Anteil der Aussteller war mit 45% so hoch wie nie.

Im Mittelpunkt des 50. Jubiläums der Weltleitmesse für Wasser-, Abwasser-, Abfall- und Rohstoffwirtschaft standen für uns die Präsentation unserer Softwarelösungen und intensive Gespräche mit internationalen Kunden und Neukunden aus Deutschland, Österreich, Norwegen, China, Korea und vielen anderen Ländern. Wir waren von der Anzahl und Qualität der Besucherkontakte begeistert und konnten eine immens verstärkte Nachfrage nach xpwater und xpdrainage vermerken.

Wir bedanken uns bei allen Besuchern und Mitausstellern für eine erfolgreiche Veranstaltungswoche und freuen uns auf die Zusammenarbeit mit unseren neuen internationalen Kontakten.

 

 

Photograph: Messe München


Herbststürme: Pläne zum Hochwasserrisikomanagement komplettieren

 

Ausläufer des Tropensturms Henry könnte herbstlichen Starkregen bringen

XP Solutions, der Software-Spezialist für Entwässerungs- und Hochwassersimulationen, warnt vor einem regenreichen Herbst. Es ist nicht nur die Fürsorge für die Bürger, sondern auch die EU Hochwasserrichtlinie von 2007, die die Öffentliche Hand in die Pflicht nimmt. Zeit für eine Überprüfung der Maßnahmen, bevor die böse Überraschung kommt. Software von XP Solutions hilft bei Planung und Simulation im Rahmen des Hochwasserrisikomanagements.

Sturmböen, Starkregen –alles nach einem nochmals starken Temperaturanstieg könnte dieser Herbst nach Ansicht des DWD bringen. So wird derzeit der Tropensturm Henry beobachtet, der Deutschland wieder einen der regenreichen, atmosphärischen Flüsse bringen könnte. Nach einem von vielen als normal empfundenen Sommer steigt also das Überschwemmungsrisiko für Gemeinden und Landkreise in der Nähe von Flüssen.

EU Hochwasserrichtlinien

Vor dem Hintergrund, dass es zwischen 1998 und 2009 zu mehr als 213 schwerwiegenden Überschwemmungen  in Europa inklusive den verheerenden Überflutungen an der Donau und Elbe im Sommer 2002 kam, ist am 26. November 2007 die EU- Hochwasserrichtlinie in Kraft getreten. Die Überschwemmungen in diesem Zeitraum hatten europaweit zu 1126 Toten und der Aussiedlung von einer halben Million Menschen geführt. Die versicherten wirtschaftlichen Verluste beliefen sich auf 52 Milliarden Euro. Hochwasser ist ein natürliches Phänomen, allerdings können die Auswirkungen durch richtige Maßnahmen reduziert werden.

Soziale, ökonomische und umweltrelevante Konsequenzen

Zusätzlich zu den wirtschaftlichen und sozialen Schäden kann Hochwasser schwerwiegende Umweltauswirkungen haben, wenn zum Beispiel Anlagen, in denen große Mengen toxischer Chemikalien gelagert sind, überflutet oder Feuchtgebiete zerstört werden. In den kommenden Jahrzehnten werden das Hochwasserrisiko und die wirtschaftlichen Schäden in Europa zunehmen.


Klimatische Herausforderungen – präventive Maßnahmen gegen Hochwasser

 

Fortschrittliches Simulationsverfahren  am Beispiel Redlands (Kalifornien)

Extreme Trockenheit und Dürre mit anschließenden Starkniederschlägen, die zu reißenden Überschwemmungen führen – diese gegensätzlichen Wetterbedingungen sind in wüstenähnlichen Gebieten kein seltenes Phänomen. Problematisch wird es jedoch, wenn solche Wetterumschwünge auf urbane Gebiete treffen; eine Entwicklung die immer öfter zu beobachten ist und für die Kommunen eine echte Herausforderung darstellt. Ein Beispiel dafür ist Kalifornien in den USA: Während der Bundesstaat derzeit wieder mit extremer Trockenheit kämpft, kam es erst letztes Jahr nach heftigen Regenfällen zu Überschwemmungen. Planungsinstrumente können dabei helfen, die Auswirkungen klimatischer Extremsituationen, wie zum Beispiel das Entstehen von Hochwasser, möglichst gering zu halten.

Die Stadt Redlands in Kalifornien blickt auf ein langjähriges, historisch gewachsenes Überschwemmungsproblem bei mäßigen bis starken Regenfällen zurück. Der historische Stadtkern liegt flussabwärts direkt hinter dem Zusammenfluss von gleich vier wichtigen Nebenflüssen. Diese sind an einen einzigen Regenwasserkanal angeschlossen, der den Regenwasserabfluss unter dem Redlands Boulevard durch die Innenstadt leitet. Die Kapazität des aktuellen Systems beträgt in etwa 55 m3 pro Sekunde. Der Zufluss eines Jahrhunderthochwassers liegt bei über 170 m3 pro Sekunde, im Falle starker Regenfälle hat die Innenstadt daher bereits Hochwasserstände von über 1,2 m erlebt. Die Lösungsmöglichkeiten für dieses Hochwasserproblem sind durch eine dicht gedrängte städtebauliche Entwicklung sowie aufgrund historischer Wahrzeichen stark eingeschränkt.

In den vergangenen vier Jahrzehnten wurde das Gebiet von verschiedenen Unternehmen auf der Suche nach einer Lösungsmöglichkeit analysiert. Die meisten Analysen konzentrierten sich dabei auf einen bestimmten Nebenfluss, den „Mill Creek Zanja“, als mutmaßlich Hauptverantwortlichen für die Überschwemmungen. Die Studien gelangten zu dem Ergebnis, den Abfluss des Mill Creek Zanja um einen Großteil der Innenstadt zu lenken. Diese Lösung gewann über die Jahre an Beliebtheit, sodass sämtliche Entwürfe darauf ausgerichtet und für das Bauvorhaben entsprechende Mittel zur Verfügung gestellt wurden.

Die Stadt Redlands beauftragte das Unternehmen RBF Consulting, mit der Erarbeitung eines Entwässerungsgesamtkonzepts für den Regenwasserabfluss. Zu den Aufgaben gehörte außerdem die Suche nach einer möglichen Lösung für das Hochwasserproblem der Region – die Analyse lieferte eine überraschende Erkenntnis. Zur Verdeutlichung der aktuellen Situation sowie der Ursachen erstellte das Unternehmen ein gekoppeltes 1-D/2-D-Modell mit Hilfe der Software xpswmm. Dabei deckte das 2-D-Modell rund 36 km² des ländlichen und innerstädtischen Stadtgebiets ab. Anhand einer kurz zuvor erfolgten Luftbildvermessung wurde ein ausführliches topografisches Oberflächenmodell erstellt. Zur genaueren Darstellung des Abflussverhaltens des Oberflächenwassers wurde eine Rastergröße von 1,80 m auf 1,80 m gewählt, wodurch insgesamt über 1,3 Millionen Rasterflächen verwendet wurden.

Im nächsten Schritt wurde innerhalb der Simulation das Oberflächenmodell an das bereits bestehende Drainagesystem angeschlossen und ein 100-jähriges Niederschlagsmodell für die aktuellen Bedingungen berechnet. Anhand von grafischen Animationen verschiedener Zeitpunkte des Modells konnten hierdurch unzulängliche Einrichtungen der Stadtentwässerung ermittelt werden.


„Mit Hilfe der 2- und 3-D-Animationen lassen sich Problemstellen besonders gut erkennen und darstellen“, so RBF. „Oft sind kleine Teilbereiche des Systems für mehrere Probleme verantwortlich – diese sind leichter zu identifizieren, wenn man das Modell als Ganzes betrachtet.“

Zahlreiche Szenarien wurden erarbeitet, um festzustellen, welche möglichen Verbesserungen an einzelnen Einrichtungen den meisten Nutzen für das Gesamtsystem liefern würden.

Die Analysen ergaben, dass die bisherigen Ansätze mit dem Mill Creek Zanja als Schwerpunkt nicht korrekt waren, denn zwei weitere Nebenflüsse verursachten ähnliche Hochwassermengen im Stadtgebiet. Die bisher vorgeschlagenen Systeme entsprachen außerdem nur einem 20-jährigen und nicht wie angenommen einem 100-jährigen Niederschlagsmodell. Anhand des Simulationsmodells war nach vollständiger Ausblendung des Mill Creek Zanja Abflusses aus dem Regenwassersystem zu erkennen, dass das Gebiet noch immer mit über 60 cm überschwemmt werden würde. Zudem hätten die bisherigen Ansätze den Abriss zahlreicher Gebäude zur Folge gehabt. Mit der neuen Lösung konnte das größtenteils umgangen werden und so auch Kosten eingespart werden. Zahlreiche Neuberechnungen und Kombinationen von verschiedenen Einrichtungsgrößen ergaben ein Umgehungssystem, in dem die Abflüsse der vier Nebenflüsse unter Verwendung der Kapazität des bestehenden Regenwasserkanals zusammengefasst wurden.

Dank des umfangreichen Modells des Gesamtsystems, in Verbindung mit den 1-D-/2-D-Analysen, konnten auf unkomplizierte Weise verschiedene Szenarien durchgespielt werden. Mit Hilfe von grafischen Ergebnisdarstellungen ließen sich Problemstellen sowie die kosteneffizientesten, regionalen und örtlichen Entwässerungslösungen für die Stadt ermitteln. 

Von Gunnar Buttgereit

Technical Sales Engineer


XPSWMM oder MicroDrainage?

 

von Ludmila Fadejeva, M.Eng
Product Manager, EMEA

Die jüngsten Technologieplattformen sind aus jahrzehntelanger Entwicklungsarbeit hervorgegangen und liefern optimale Werkzeuge für Ingenieure und Behörden weltweit. Die Frage, die ich in den vergangenen Monaten am häufigsten zu hören bekommen habe, lautet: Worin besteht der Unterschied zwischen MicroDrainage und xpswmm?

Die Kurzfassung der Antwort lautet, dass MicroDrainage zur Auslegung neuer nachhaltiger Entwässerungssysteme verwendet wird, während xpswmm der Modellierung von bereits bestehenden Entwässerungssystemen dient. Aber lassen Sie mich ein wenig ins Detail gehen. Im Folgenden möchte ich die gebräuchlichsten Szenarien umreißen, denen Bau-Beratungsfirmen oder örtliche Behörden gegenüberstehen.

Klassische Fälle für MicroDrainage umfassen:

  • Unbekannte Rohrmaße
  • Unbekannte Maße der Auffangeinrichtung
  • Unbekannte Ablaufsteuerungen
  • Identifizierte Einzugsgebiete
  • Erfordernis eines Design Audits

MicroDrainage unterstützt Sie bei der automatischen Ermittlung von entscheidenden Bemessungsniederschlägen sowie mit automatisierter Bemessung von Leitungen, Auffangstrukturen und Ablaufsteuerungen. Die Software simuliert die Systemleistung bei verschiedenen Niederschlagsereignissen und erkennt Überflutungen, überlastete Leitungen sowie das Fließverhalten des Wassers innerhalb des Systems. Zudem kann es dazu verwendet werden, bestehende Systeme um identifizierte Einzugsgebiete zu erweitern.

MicroDrainage eignet sich hervorragend zur Prüfung eines übermittelten Netzdesigns und Kommentierung. Dank der automatisierten Mengen- und Kostenberechnung lässt sich der Prüfvorgang neuer Entwürfe deutlich verkürzen. Typische Anwendungsbeispiele sind:

  • Neues Systemdesign für Schmutz- und Regenwasser
  • Modellierung eines vollintegrierten nachhaltigen Entwässerungssystems
  • Überprüfung der Systemleistung bei Hochwasser
  • Erweiterung bestehender Systeme
  • Designprüfung und -freigabe

Klassische Fälle für xpswmm umfassen:

  • Bekannte Rohrmaße, Maße der Auffangeinrichtung und Ablaufsteuerungen
  • (Nicht) identifizierte Einzugsgebiete
  • Offene Wasserläufe innerhalb eines Einzugsgebiets
  • Erfordernis einer Risiko- und Evakuierungsplanung

xpswmm unterstützt Sie bei der Modellierung eines bestehenden Entwässerungssystems mit bekannten Parametern sowie bei der Identifizierung problematischer Bereiche.

Mit Hilfe von xpswmm lassen sich überlastete Netzelemente identifizieren und entsprechend aufstocken. Gleichzeitig können die Auswirkungen eines offenen Wasserlaufs analysiert werden, um ein vollumfassendes Verständnis von Hochwasser sowohl aus Flussübertritten als auch aus Niederschlägen sicherzustellen. Auch Szenarien wie z.B. Überschreitungen aufgrund von blockierten Einlässen oder verschlämmten Elementen im gesamten System oder an bestimmten Punkten lassen sich erstellen und analysieren.

xpswmm eignet sich hervorragend zur Modellierung und Analyse bereits bestehender Entwässerungssysteme, bei denen z.B. die Einzugsgebiete vor den einzelnen Kontrollschächten nicht genau bekannt sind. Erstellen Sie ein entsprechendes Modell und simulieren Sie Niederschlagsereignisse zur Analyse des Abflusses innerhalb des Einzugsgebietes.

Die Software wird im Allgemeinen zur Kartierung von Tiefen, Geschwindigkeiten und Risiken sowie zur Erstellung von Evakuierungskarten verwendet. Durch die Modellierung von Strukturen der Hochwasserentlastung lassen sich dann verschiedene Szenarien miteinander vergleichen. Die klassischen Anwendungsfälle für xpswmm umfassen:

  • Kapazitätsermittlung bestehender Systeme
  • Identifizierung hochwasseranfälliger Gebiete und entsprechender Lösungen
  • Untersuchung der Auswirkungen eines offenen Wasserlaufs auf ein stromaufwärts gelegenes Entwässerungssystem und umgekehrt
  • Leistungsprüfung dualer Entwässerung (Leitungen + Straßen)
  • Prüfung hinsichtlich Überschreitungen
  • Hochwasserentlastung
  • Erstellung von 2D-Karten