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Wichtige Begriffe

Wie werden vergangene Hochwasser᠆ereignisse berücksichtigt?

Informationen zu vergangenen Hochwasserereignissen können bei der Erstellung eines GZP eine wichtige Rolle spielen. Mithilfe unterschiedlicher Archive werden Informationen zum Ablauf des Hochwassers, Hochwassermarken (also der Wasserstand im Zuge eines Hochwasserereignisses beispielsweise an Gebäuden) und Veränderungen des Gewässerverlaufes als Folge eines Hochwassers gesammelt und analysiert. Bei kleineren Gewässern können auch sogenannte „Stumme Zeugen“ – also Objekte wie abgelagerte Felsen oder Prozessspuren im Gelände – dazu beitragen vergangene Ereignisse besser zu rekonstruieren und zu verstehen.

Auf dem Foto aus dem Gegendtal in Kärnten von 2022 kann man das sehr gut sehen. Die Spuren, die ein Hochwasserereignis – in diesem Fall vor allem durch die Ablagerung von Steinen und Sediment – hinterlässt, sind hier gut zu erkennen.

Die Erstellung eines Gefahrenzonenplans bedeutet somit immer auch intensive Feldarbeit. Im Optimalfall können vergangene Ereignisse auch mit Abflussmessungen verknüpft werden. Liegen Informationen zu solchen historischen Ereignissen vor, können sie bei der Erstellung des Gefahrenzonenplans zur Kontrolle und Steigerung der Qualität der Modellierungsergebnisse herangezogen werden.

Um diese Grundlagen für möglichst vielen Regionen zur Verfügung zu stellen, werden größere Hochwasserereignisse im Nachhinein intensiv untersucht und durch Ereignisdokumentationen aufgearbeitet. Der Planausschnitt zeigt beispielsweise eine Ereignisdokumentation des Hochwassers 2018 an der Gail in Kärnten.

Wie werden Geländedaten genutzt?

Hochwasserereignisse sind komplexe Vorgänge, und entsprechend anspruchsvoll ist die realistische Berechnung unterschiedlicher Hochwasser-Szenarien. Ein entscheidender Faktor hierfür ist die Erfassung des Geländes beziehungsweise der Topografie. Ein solches Geländemodell wird benötigt, um den Wasserabfluss zu modellieren.

Die am weitesten verbreitete Form zur Erfassung und Abbildung des Geländes ist das sogenannte Digitale Geländemodell (kurz auch DGM). Die Daten dafür stammen aus Vermessungsflügen und werden mittels Lasermessungen erfasst.

Dabei entsteht ein regelmäßiges Raster, dessen Zellen eine gewisse Höhe zugeordnet wird. Mittlerweile gibt es entsprechende Daten für die gesamte Fläche von Österreich mit einer Auflösung von mindestens 1×1 Metern. Das bedeutet, dass pro Quadratmeter eine Höheninformation vorliegt.

Der eingesetzte Laser kann jedoch Wasser nicht durchdringen und bildet beispielsweise Brücken nur unzureichend ab. Somit fehlen für das Flussbett, das für die Modellierung von Hochwasser aber ganz entscheidend ist, wichtige Informationen zur genauen Form.

Um diese Wissenslücke zu schließen, werden für die Erstellung eines Gefahrenzonenplans umfassende Vermessungen im Gelände durchgeführt. Dabei werden das Flussbett, wesentliche abrupte Geländeveränderungen und Bauten im und am Gewässer (wie Brücken, Wehre, aber auch bereits bestehende Hochwasserschutzanalagen), die im Hochwasserfall Auswirkungen auf die Abflussverhältnisse haben, vermessen. Die Vermessungsdaten und das Digitale Geländemodell werden anschließend miteinander verschnitten, um eine einheitliche Grundlage zu schaffen.

Um diese Daten für hydrologische Simulationen nutzen zu können, muss die Rechengeschwindigkeit in der Regel auf ein vertretbares Maß erhöht werden. Hierzu werden die Daten ausgedünnt und in ein Rechennetz überführt. Dieses Rechennetz basiert auf miteinander vernetzten, unterschiedlich geneigten Drei- und Vierecken und bildet dadurch die Erdoberfläche in kontinuierlicher Form ab (siehe Abbildung oben).

Gibt es Prozesse der Qualitätssicherung bei der Modell-Erstellung?

Schon kleine Geländeveränderungen können das Ergebnis der Modellierung und somit auch die Gefahrenzonen selbst maßgeblich beeinflussen. Deshalb ist eine intensive Qualitätskontrolle dieser Arbeitsschritte unerlässlich. Zu diesem Zweck wird beispielsweise ein sogenannter Höhendifferenzenplan, der das digitale Geländemodell und das Rechennetz miteinander vergleicht, erstellt. Größere Abweichungen müssen dabei immer geprüft werden.

Die Abbildung zeigt einen solchen Differenzenplan.

Insbesondere der rapide Fortschritt in der Rechenkapazität hat die Gefahrenzonenplanung verändert. Die Modellierung von Wasser muss dessen physikalische Eigenschaften bestmöglich abbilden und ist daher dementsprechend kompliziert. Aktuell entsprechen so genannte 2D-Modelle dem Stand der Technik. Sie berücksichtigen die Fließbedingungen im gesamten betrachteten Gebiet, was die detaillierte Modellierung der Bewegung von Wasser über Land in alle Richtungen ermöglicht.

Im letzten Jahrzehnt hat sich der Umgang mit Daten, die mit öffentlichen Mitteln erstellt werden, stark verändert. Insbesondere um Transparenz zu gewährleisten und der Öffentlichkeit zu ermöglichen, Daten zu analysieren und zu verwenden, werden Daten als sogenannte offene Daten zur Verfügung gestellt. Einen großen Datenpool solcher Datensätze findest du beispielsweise hier.

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