Mit allem rechnen

Hochwasserereignisse wie in 2013 in Sachsen-Anhalt oder in diesem Jahr in Zentral- und Südchina belegen die regionale, nationale und internationale Relevanz der Themen Hochwasserschutz und Hochwasserrisikomanagement. Mit Forschungsarbeiten zu hydrologischen Ereignissen leisten Prof. Dr.-Ing. Daniel Bachmann und sein Team einen wichtigen Beitrag für die Verbesserung des Hochwasserschutzes und nachhaltiges Hochwasserrisikomanagement.

Mithilfe des freien Softwarepakets ProMaIDes simuliert Shahin Khosh Bin Ghomash Naturgefahren in unterschiedlichsten Konstellationen. Die Ergebnisse ermöglichen eine risikobasierte Bewertung von Hochwasserschutzmaßnahmen.

Das Ziel der Forschungsgruppe ist es, Verfahren und Werkzeuge zu entwickeln, um den Hochwasserschutz zu verbessern und das Hochwasserrisikomanagement zu unterstützen. Shahin Khosh Bin Ghomash und Roman Schotten arbeiten dafür an der Weiterentwicklung der freien Software ProMaIDes der RWTH Aachen University.

Im Fokus der Projektgruppe steht die vollständige Risikoanalyse. Dazu werden neben Hydrologie und Hydraulik auch die Zuverlässigkeit von Hochwasserschutzbauwerken und die Konsequenzen für Mensch, Umwelt, Kultur, Wirtschaft und kritische Infrastrukturen analysiert.

Die Untersuchungen im Projekt HoWaMan liefern wertvolle Erkenntnisse für die Region. Vergangene Jahrhunderthochwasser, zunehmende Dürreperioden und heftige Regenfälle erfordern auch hierzulande ein strategisches Hochwasserrisikomanagement.

Je seltener ein Hochwasserereignis eintritt, desto weniger ist es im Bewusstsein der Bevölkerung verankert. Die Siedlungsgebiete nahe des iranischen Flusses Kan befinden sich in einer Region mit sehr trockenem Klima. Dennoch ist das Risiko einer Überflutung groß. Simulationen der Hochschule Magdeburg- Stendal helfen dabei, diesen scheinbaren Widerspruch zu verstehen.

Text: Bianca Kahl

HoWaMan klingt nach einem neuen Superhelden. Doch der Name steht nicht für einen übernatürlichen Menschen im Cape, sondern für eine Gruppe von Wissenschaftlern mit ausgefeilten digitalen Modellen. Prof. Dr.-Ing. Daniel Bachmann und Shahin Khosh Bin Ghomash sind zwei von ihnen. Auch ohne übernatürliche Kräfte können sie mit ihrer Forschungsarbeit an der Hochschule Magdeburg-Stendal viele Menschenleben retten. Denn die beiden modellieren extreme Wetterereignisse: Hochwasser, Sturzfluten, Deichbrüche. Wohin fließt das Wasser, welche Schäden richtet es bei Personen und Wirtschaft an und welche Gebäude oder wesentliche Infrastrukturen gehen dann unter? Bachmann und Bin Ghomash können mit allem rechnen.

Sich der Gefahr bewusst sein

„Teheran liegt gut 1200 Meter über dem Meeresspiegel“, sagt Bachmann über die iranische Hauptstadt, deren Umfeld momentan im Fokus seiner Forschung liegt. Dort herrsche ein sehr trockenes Klima vor, doch der Fluss Kan könne jederzeit Wassermassen aus dem nahe gelegenen Gebirge bringen. Bachmann sagt „jederzeit“, obwohl dies möglicherweise ein Jahrtausendregen oder ein Jahrhunderthochwasser wäre. Solche Begriffe zeigen, dass ein Ereignis in dieser Intensität nur einmal in 100 oder gar 1000 Jahren geschieht. „Deshalb neigen Menschen dazu, sich sicher zu fühlen“, so der Professor für Hydromechanik, hydrodynamische Modellierung und Hochwasserrisikomanagement. Doch er rechnet in anderen Dimensionen: „Einmal in tausend Jahren“ klinge zwar weit weg, aber entspreche nur einer statistischen Größe, einer Wahrscheinlichkeit. Es könne genauso gut morgen passieren. „Die Gefahr ist da, ganz klar“, weiß Bachmann.

Naturgefahren simulieren

Das allein sagt noch nichts über das Risiko aus. Denn Risiko berechnet sich aus der Wahrscheinlichkeit multipliziert mit dem drohenden Schaden. Das heißt: Selbst eine Sturzflut wird erst dann problematisch, wenn sie tatsächlich Leben gefährdet oder auf Gebäude trifft und dort Schaden anrichtet. Ein häufiges Ereignis mit geringem Schaden stellt also ein kleineres Risiko dar, als ein selten auftretendes, aber sehr folgenschweres Ereignis im entsprechenden Gebiet. Bachmann und Bin Ghomash können das ausprobieren, ohne dass tatsächlich Schaden entsteht. Das ermöglicht das freie Softwarepaket ProMaIDes (Protection Measures against Inundation Decision support). Damit können alle denkbaren Konstellationen modellhaft am Computer nachgestellt werden: Bebautes oder unbebautes Gebiet, mit Deich und Flutungsbecken oder ohne, Flusshochwasser, Sturmflut oder Sturzflut. Seit 2018 beteiligen sich die Magdeburger daran, dieses Werkzeug weiterzuentwickeln. Bachmann hat dafür eigens die Arbeitsgruppe Hochwasserrisikomanagement gegründet.

Risiken beurteilen

Ein modernes und strategisches Hochwasserrisikomanagement ist die Grundlage, um der Naturgefahr des Hochwassers möglichst effektiv begegnen zu können. Hierfür muss zuerst das tatsächliche Risiko modellbasiert analysiert werden. Mögliche Schutzmaßnahmen können in Beziehung zum tatsächlich bestehenden Risiko bewertet werden. Die Art der Analyse und die Kommunikation der Ergebnisse hat großen Einfluss darauf, wie die Öffentlichkeit ein Risiko akzeptiert. Die Verantwortlichen müssen daraufhin entscheiden, ob Maßnahmen zur Risikominimierung ergriffen werden müssen oder nicht.

Erkennen und handeln

Diesen Herausforderungen stellt sich das Forschungsprojekt HoWaMan in den kommenden drei Jahren. Neben der Hochschule Magdeburg-Stendal sind unter anderen die Rheinisch- Westfälische Technische Hochschule Aachen und auch iranische Projektpartner eingebunden. Es wird vom Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) im Rahmen des Internationalen Katastrophen- und Risikomanagements IKARIM und des Programms „Forschung für die zivile Sicherheit“ gefördert. Der vollständige Name des Projekts lautet „Nachhaltige Strategien und Technologien für das Hochwasserrisikomanagement in ariden und semiariden Gebieten“. Das betrifft also trockene Regionen, wie die um Teheran. Viele Erkenntnisse und Entwicklungen aus dem Projekt lassen sich aber auch auf die gemäßigte Klimazone in Deutschland und in die Region Magdeburg übertragen. Denn – davon sind Daniel Bachmann und Shahin Khosh Bin Ghomash überzeugt – bei Hochwasser muss man mit allem rechnen.

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