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Workshop Extreme Hochwasser

April 18, 2005 bis April 19, 2005
Allgemein

 Weite Teile Mitteleuropas waren im letzten Jahrzehnt von großen Hochwassern betroffen, wobei die beobachteten Wasserstände und Durchflüsse in vielen Flussstrecken die bisher beobachteten Größtwerte und auch die Bemessungsabflüsse überstiegen. Sowohl für die Bearbeitung von Schutzprojekten als auch für die Entwicklung von Maßnahmen zur rechtzeitigen Warnung und Alarmierung ergibt sich daher die Frage nach dem Umgang mit außergewöhnlichen, das heißt außergewöhnlich hohen, „extremen", Hochwassern.

Die Erfahrungen während und nach den großen Hochwassern haben gelehrt, dass ein Schutz gegen außerordentliche Ereignisse mit Maßnahmen baulicher und technischer Art nur beschränkt möglich ist. Sie haben auch aufgezeigt, dass eine Ausrichtung solcher Maßnahmen auf ein Bemessungsereignis bestimmter Größe nach wie vor notwendig und zielführend ist. Es ergibt sich allerdings die Notwendigkeit, ein dabei verbleibendes Restrisiko zu berücksichtigen. Zur Abdeckung dieses Restrisikos gewinnen vor allem präventive Maßnahmen wie Objektschutz , die Ausweisung von Gefahrenzonen und rechtzeitige Vorhersage und Warnung Bedeutung. In allen betroffenen Ländern liegen Analysen zur Ausarbeitung entsprechender Maßnahmenpakete vor, ihre Umsetzung in die Praxis ist im Gang.

Eine nach wie vor in gewisser Weise offene Frage stellt dabei die Frage dar: Wie groß sind solche „extreme" Hochwasser? Die Frage hat mehrere Aspekte:

  • Wann stufen wir große Hochwasser als „extrem" ein, wie schätzen wir die Situationen im Bemessungsfall ein?
  • Wie erhalten wir Auskunft über außerordentliche Ereignisse, wie gut können wir Extremdurchflüsse auf Basis unserer Beobachtungsdaten abschätzen, welche Methoden stehen uns für die Bestimmung extremer Durchflüsse zur Verfügung?
  • Welchen Einflüssen unterliegt der Ablauf eines extremen Ereignisses entlang des Flusslaufes, wie verändert sich die Situation bei Wirksamwerden von Schutzmaßnahmen bzw. wie bei Versagen von Schutzmaßnahmen, z.B. Dammbrüchen?

Auf dem Workshop soll diesen Fragen in den im Folgenden skizzierten Themengruppen nachgegangen werden. Die angeführten Teilaspekte dienen der Anregung für mögliche Diskussionspunkte und Präsentationen. Der Zielsetzung des Workshops würden vor allem Beiträge dienen, in denen Vorschläge vorgelegt werden, mit denen die Arbeit der operationellen Dienste unterstützt wird. 

Veranstaltungsort
Siechenhaus, Vorarlberger Illwerke Bregenz
Österreich
AT
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Programm und Zeitplan

Tag 1 - 18. April 2005

Registrierung mit Mittagessen - ab 11.00 Uhr

13.00 - 13.10
Begrüßung + Einführung und Ziele des Workshops - Prof. Dr. Manfred Spreafico, Vorsitzender der KHR

Themenblock I - Wie extrem ist extrem?

Vorsitzender: Prof. Dr. Dieter Gutknecht
Rapporteur: Prof. Dr. Rolf Weingartner

13.10 - 13.30
Extreme Hochwasser im Elbeeinzugsgebiet - Prof. Dr. Uwe Grünewald, BTU Cottbus

13.30 - 13.50
Extreme Hochwasser im Maaseinzugsgebiet - Dr. Marcel de Wit, RIZA Arnheim

13.50 - 14.10
Ändert sich die Perzeption von Extremität? Eine durchgehende Fallstudie im Einzugsgebiet der Sauer - Hugo Hellebrand, Centre de Recherche Public Gabriel Lippmann Luxemburg

14.10 - 14.30
Extremszenarien und Hochwasser-Risikomanagement - Dr. Bruno Merz und Dr. Annegret Thieken, GeoForschungszentrum Potsdam

14.30 - 15.00
Kaffee und Tee + Poster Session

15.00 - 15.20
Extreme Niederschläge in Deutschland - Dr. Gabriele Malitz, Deutscher Wetterdienst Berlin

15.20 - 15.40
Das Augusthochwasser 2002 im Osterzgebirge und dessen statistische Bewertung - Prof. Dr. Andreas Schumann, Ruhruniversität Bochum

15.40 - 16.00
Klimaänderungen und hydrologische Extreme - Prof. Dr. Christoph Schär, ETH Zürich

16.00 - 16.20
Regionale Hochwasserprozesstypen - Dr. Ralf Merz und Prof. Dr. Günter Blöschl, Technische Universität Wien

16.20 - 17.00
Diskussion zum Thema I

17.00 - 17.30
Snacks und Erfrischungen + Poster Session

Themenblock II - Bestimmung von extremen Abflüssen

Vorsitzender: Prof. Dr. Andreas Schumann
Rapporteur: Dr. Marcel de Wit

17.30 - 17.50
Abgeleitete Frequenzmethoden für die Bestimmung von Hochwasser aus Niederschlagsfrequenzen - Prof. Dr. Günter Blöschl und Dr. Ralf Merz,  Technische Universität Wien

17.50 - 18.10
Bestimmung von Bemessungsabflüssen anhand generierter Zeitreihen und Bayesian Statistik - Houcine Chbab, RIZA Lelystad

18.10 - 18.30
Verbesserte Schätzung des Ausmaßes extremer Hochwasser durch Einbezug von Kenntnissen über dominate Abflussprozesse und historische Hochwasser - Dr. Felix Naef, Institut für Hydromechanik und Wasserwirtschaft, ETH Zürich

18.30 - 18.50
Modellierung von Zeitreihen extremer Hochwasser für (Rück)-Versicherungszwecke - Dr. Jens Mehlhorn, Schweizer Rückversicherungsgesellschaft Zürich

19.30
Konferenzdinner

Tag 2 - 19. April 2005

Themenblock II (Fortsetzung)

08.30 - 08.50
Unsicherheit in Hochwasserquantilen aus Einzugsgebiets- und Flussmodellen - Dr. Ferdinand Diermanse und ir. Henk Ogink, WL | Delft Hydraulics

08.50 - 09.10
Fuzzy logic Ansatz zur Reduzierung von Unsicherheiten bei Hochwasservorhersagen - Dr. Shreedar Maskey, UNESCO-IHE Delft

09.10 - 09.50
Diskussion zum Thema II

09.50 - 10.20
Kaffee und Thee + Poster Session

Themenblock III - Können wir die Effekte antropogener Einflüsse auf extreme Ereignisse bestimmen?

Vorsitzender: Prof. Armin Petrascheck
Rapporteur: Dr. Günter Blöschl

10.20 - 10.40
Extremwertstatistik für instationäre Verhältnisse - Methoden für die Berücksichtigung der Klimaänderung bei Bemessungsaufgaben - Prof. Dr. András Bárdossy, Institut für Wasserbau, Universität Stuttgart

10.40 - 11.00
Wirkungen weiträumig verteilter Rückhaltemaßnahmen auf den Hochwasserablauf im Rhein - Dipl.-Ing. Heinz Engel, Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz

11.00 - 11.20
Bestimmung der Auswirkungen von Hochwasserreduzierenden Maßnahmen - Dr. Matthijs Kok, HKV Lelystad

11.20 - 11.40
Risikomanagement in der Kommune - Reinhard Vogt, Hochwasserschutzzentrale Köln

11.40 - 12.00
Zunehmende Hochwasserschäden bedeuten zunehmende Hochwasserrisiken. Was sind die verantworlichen Parameter? - Dr. Wolfgang Kron, Münchener Rück

12.00 - 13.30
Mittagessen

13.30 - 13.50
Grenzüberschreitende Auswirkungen von Überströmungen und hochwasserreduzierenden Maßnahmen am Rhein in Nordrhein-Westfalen (Deutschland) und Gelderland (Niederlande) - Dr. Rita Lammersen, RIZA Arnheim und Dr. Bernd Mehlig, Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen, Düsseldorf

13.50 - 14.10
Mesoskalige Simulation der Effekte von Landnutzungsänderung auf Hochwasser im Rheineinzugsgebiet (Ergebnisse des LaHoR-Projektes) - Prof. Dr. Axel Bronstert, Universität Potsdam

14.10 - 14.30
Hydra-Modelle, eine Methode zur Bestimmung der Auswirkungen von Klimaänderungen und Flusswerken auf künftige Deichhöhen und auf die Wahrscheinlichkeit von Deichbruch - Robert Slomp, RIZA Lelystad

14.30 - 15.00
Diskussion zum Thema III

15.00 - 15.30
Kaffee und Tee + Poster Session

15.30 - 16.00
Schlussdiskussion, Zusammenfassung und Fazit des Workshops

16.00
Schluss des Workshops 

Koordinierungskomitee

Dieter Gutknecht (chair)
Institute of Hydraulics and Water Resources Engineering
Technical University Vienna
Karlsplatz 13
A-1030 Vienna
Tel. +43-1-58801 22300
gutknecht@hydro.tuwien.ac.at

Henk Ogink
WL | Delft Hydraulics
Postbus 177
NL-2600 MH Delft
Tel. +31-15-285 8507
henk.ogink@wldelft.nl

Eric Sprokkereef
Secretariat CHR
Postbus 17
NL-8200 AA Lelystad
Tel. +31-320-298603
eric.sprokkereef@rws.nl

Rolf Weingartner
Department of Geography  University Bern
Hallerstrasse 12
CH-3012 Bern
Tel. +41-31-631 8874
wein@giub.unibe.ch

András Bárdossy
Institute of Hydraulic Engineering
Faculty of Hydrology and Geo-hydrology
University Stuttgart
University area Vaihingen
Pfaffenwaldring 61
D-70550 Stuttgart
Tel. +49-711-6854 663
bardossy@iws.uni-stuttgart.de  

 

Teilnehmer

NAME

ORGANIZATION

Ahrens, Bodo Universitity Vienna, Institute for Meteorology and Geophysics
Aller, Dörte Intercantonal Reinsurance Association
Bárdossy, András Institute for Hydraulics - University Stuttgart
Belz, Jörg Federal Institute for Hydrology
Blöschl, Günter Technical University Vienna, Institute for Hydraulics, Hydrology and Water Management
Brahmer, Gerhard Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie
Bronstert, Axel Institute for Geoecology, University Potsdam
Demuth, Norbert Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsicht, Rheinland-Pfalz
Demuth, Siegfried IHP/HWRP Secretariat - Federal Institute for Hydrology
Diermanse, Ferdinand WL - Delft Hydraulics
Ellenrieder, Tobias Munich Reinsurance Company
Engel, Heinz Federal Institute for Hydrology
Gerstgrasser, Daniel MeteoSwiss
Grabher, Ralf Amt der Vorarlberger Landesregierung
Grünewald, Uwe Brandenburg Technical University Cottbus, Faculty for Hydrology and Water Management
Gurtz, Joachim Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich
Gutknecht, Dieter Technical University Vienna, Institute for Hydraulics, Hydrology and Water Management
Hellebrand, Hugo Centre de Recherche Public Gabriel Lippmann, Luxembourg
Hodel, Hanspeter Federal Office for Water and Geology
Jordan, Jean-Pierre Federal Office for Water and Geology
Kleinn, Jan PartnerRe Zurich Branche
Kok, Matthijs HKV, Lelystad
Krahe, Peter Federal Institute for Hydrology
Kron, Wolfgang Munich Reinsurance Company
Lammersen, Rita Rijkswaterstaat RIZA, Arnhem
Luft, Gerhard Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg
Malitz, Gabriele German Wether Service - Department for Hydrometeorology
Maskey, Shreedar UNESCO-IHE
Mathis, Clemens Amt der Vorarlberger Landesregierung
Mehlhorn, Jens Swiss Re Insurence Company
Mehlig, Bernd Landesumweltamt Nordrhein-Westfalen
Merz, Bruno GeoForschungsZentrum Potsdam
Merz, Ralf Technical University Vienna, Institute for Hydraulics, Hydrology and Water Management
Moser, Günter Vorarlberger Illwerke AG
Moser, Hans Federal Institute for Hydrology
Müller, Gabrielle Hydrographisches Zentralbüro, Vienna
Müller, Meike German Reinsurance Company
Nacken, Heribert Rheinisch-Westfälische Hochschule Aachen
Naef, Felix Institute for Hydromechanics and Water Management - ETH Zürich
Ogink, Henk WL - Delft Hydraulics
Petrascheck, Armin Federal Office for Water and Geology
Schär, Christoph Atmospheric and Climate Science, ETH Zürich
Scherrer, Simon Scherrer AG Hydrology and Flood Protection
Schmoker, Peter Berner Fachhochschule, bhc Projektplanung
Schumann, Andreas Ruhr-University Bochum - Faculty for Hydrology, Water Management and Environmental Technics
Simon, Stefan Cologne Reinsurance Company AG
Slomp, Robert Rijkswaterstaat RIZA, Lelystad
Spreafico, Manfred Federal Office for Water and Geology
Sprokkereef, Eric Rijkswaterstaat RIZA, Arnhem
Sprong, Ton Rijkswaterstaat Project Office Room for the River
Stegeman, Frouwke Rijkswaterstaat RIZA, Lelystad
Strigel, Gerhard IHP/HWRP Secretariat - Federal Institute for Hydrology
Teltscher, Helmut Thüringer Ministerium für Landwirtschaft, Naturschutz und Umwelt
Thieken, Annegret GeoForschungsZentrum Potsdam
Torfs, Paul Wageningen University, Water Resources Dep.
Vogt, Reinhard Flood Protection Centre Cologne
Weingartner, Rolf Geographical Institute - University Bern
Winkels, Herman Rijkswaterstaat RIZA, Lelystad
Wit, Marcel de Rijkswaterstaat RIZA, Arnhem
Zanini, Stefano MeteoSwiss
Zillgens, Birgit GeoforschungsZentrum Potsdam
Präsentierte Poster

Autor

Institut

Titel

Bodo Ahrens University of Vienna Multi scale precipitation generator conditioned to regional climate simulations
Axel Bronstert University of Potsdam A possible intensification of the flood regime of the Rhine due to global warming
Norbert Demuth LUWG Rhineland-Palatinate The identification of flood relevant areas as a basis for the assessment of extreme discharges
Tobias Ellenrieder Munich Reinsurance Company AG Floods in Europe - Loss experience of the last 25 years
Joachim Gurtz ETH Zürich Probabilistic discharge forecasts for the Rhine basin up to Rheinfelden
Peter Schmoker Berner Fachhochschule Classification of extreme floods
Robert Slomp Rijkswaterstaat RIZA Wave prediction on rivers, do you have time to place sand bags?
Annegret Thieken GeoForschungszentrum Potsdam Some comments on the estimation of extreme floods
Paul Torfs Wageningen University Analysis of Flood Generation in the Meuse
Birgit Zillgens GeoForschungszentrum Potsdam Risk management of extreme floods - a national research program funded by the German Federal Ministry of Education and Research
Wie extrem ist extrem?

Kurzbericht zum ersten Vortragsblock:
„Wie extrem ist extrem?"

Rapporteur: Rolf Weingartner

Die grundlegende Frage des ersten Vortragsblocks „Wie extrem ist extrem?" kann - das haben die verschiedenen Präsentationen deutlich gezeigt - ganz unterschiedlich beantwortet werden. So meinte eine Vortragende [5] treffend: „Was unter ‚relativ selten‘ zu verstehen ist, definieren viele Autoren entweder selbst, oder sie beziehen sich auf DIN 4049". Ein Autorenteam [4] versuchte, Extremereignisse in Anlehnung an Sarewitz & Pielke (2000) verbal einzugrenzen:

  • extreme events are inherently contextual,
  • extreme means ‘something rare, big, different‘, 
  • ‘extremeness‘ implies an event's behaviour to cause change.

Und einem Posterautor [9] gelang es gar, das Tagungsobjekt mit leichter Ironie wie folgt zu fassen: Extrem = selten • selten • selten.

Die Schwierigkeiten bei der Definition von „extrem" hängen zum grossen Teil mit der Relativität dessen, was als Extremereignis empfunden wird, zusammen. Das zeigt sich unter anderem. darin, dass sich die Wahrnehmung von „extrem" im Laufe der Zeit ändern kann. Ein gutes Beispiel geben die Untersuchungen im Sure-Einzugsgebiet in Luxemburg: „Floods of the same magnitude become more important today" [3]. Wesentlich hierfür ist die vielerorts beobachtete Zunahme der verletzbaren Flächen bzw. des Schadenspotentials. So muss das Elbe-Hochwasser im Jahr 2002 vor allem als ein „man made extreme" [1] angesehen werden, denn „es spricht vieles dafür, dass es in der Vergangenheit im Elbegebiet grössere Hochwasser gegeben hat" [1]. Seit jeher wurden extreme Hochwasser primär durch das Ausmass der Schäden definiert. Erst seit die Naturvorgänge quantitativ erfasst werden, stehen objektivere Beurteilungskriterien zur Verfügung.

Da Extremereignisse selten direkt gemessenen werden können, müssen sie in der Regel indirekt erschlossen werden, etwa durch eine Analyse und Regionalisierung von Extremniederschlägen. So wurde von den Erfahrungen in Deutschland berichtet, wo verschiedene Werkzeuge zur Abschätzung von seltenen bis sehr seltenen Niederschlägen entwickelt wurden [5]. Es besteht nach wie vor ein grosser Forschungsbedarf, um aus den punktuellen, extremwertstatistisch ermittelten Starkregen maximierte und extreme Gebietsniederschlagshöhen abzuleiten. Ein in Österreich entwickelter Ansatz versucht, (extreme) Hochwasser über regionale Prozesstypen einzugrenzen, um auf der regionalen Skala letztlich eine näher am Prozess orientierte Hochwasserabschätzung zu ermöglichen [8]. Verstärkte Prozessnähe ist eine sehr berechtigte Forderung; bei Extremsituationen müssen dabei Prozesse und Prozesskombinationen berücksichtigt werden, welche bei gewöhnlichen Ereignissen oftmals nicht beobachtet werden [4].

Verschiedene Vorträge und Diskussionen anlässlich des KHR-Workshops haben deutlich gezeigt, dass sich aus der umfassenden Analyse abgelaufener Extremereignisse sehr viele aufschlussreiche, für die Praxis äusserst relevante Erkenntnisse ableiten lassen [1, 2]. Gerade auch die hochwasserstatistische Analyse profitiert massgeblich vom Einbezug historischer Ereignisse [6]. Früher wurden Extremereignisse oftmals als Ausreisser identifiziert und aus den Beobachtungsreihen entfernt! Die eigentliche wissenschaftlich Herausforderung besteht darin, (historische) Extremsituationen interdisziplinär, in Zusammenarbeit von Historikern, Hydrologen und Hydraulikern zu analysieren [1]. In Grosseinzugsgebieten ist dabei auch eine internationale Kooperation sehr wichtig [2]; hierbei könnte die KHR eine entscheidende Rolle als „Facilitator" einnehmen. Benötigt wird also eine Objektivierung der Hochwasserchronologien [1]. Solche Chronologien können dazu beitragen, plausiblere Hochwasserszenarien zu entwickeln [4], was eine Verbesserung des Hochwasserrisikomanagements ermöglichen würde.

Insgesamt sind die Vorträge im ersten Block als ein Vortasten in das nach wie vor fordernde Forschungsgebiet der Extremhochwässer zu verstehen. Ein Vortragender [4] aus dem ersten Vortragsblock brachte es auf den Punkt: „We tend to overestimate our knowledge!" Während die rückschauende Analyse schon weit entwickelt ist - nicht zuletzt aufgrund der grossen Ereignisse der letzten Jahre - steckt der vorausschauende, abschätzende oder prognostizierende Aspekt noch in den Anfängen. Erschwerend kommt hinzu, dass sich mit dem Klimawandel die Unsicherheit im Bereich der Extremsituationen noch weiter erhöht, so dass Schutzmassnahmen mit dem heutigen Sicherheitsstandard zukünftig teurer ausfallen werden [7]. Damit zeigt sich einmal mehr: „Climate is what you affect, extreme events is what you get" [7].

[1] Uwe Grünewald: Extreme floods in the Elbe catchment
[2] Marcel de Wit: Extreme discharges in the Meuse basin
[3] Hugo Hellebrand: Does the perception of extremity change? An ongoing case study in the Sure river basin
[4] Bruno Merz, Annegret Thieken: Extreme scenarios and flood risk management
[5] Gabriele Malitz: Extreme precipitation in Germany
[6] Andreas Schumann: The August flood 2002 in the eastern Erz mountains and its statistical evaluation
[7] Christoph Schär: Climate Change and Hydrological Extremes
[8] Ralf Merz, Günter Blöschl: Regional flood process types
[9] Peter Schmocker: Classification of extreme floods 

Bestimmung extremer Abflüsse

Kurzbericht zum zweiten Vortragsblock:
"Bestimmung extremer Abflüsse"

Rapporteur: Marcel de Wit

Einführung

Die Bestimmung extremer Abflüsse wird zur Einschätzung von Überschwemmungsrisiken benötigt. Eine solche Einschätzung ist Ausschlag gebend für Leitlinien, Bauwerke und Infrastruktur und ist darüber hinaus aus versicherungstechnischen Gründen wichtig. Eine Unterschätzung des Überschwemmungsrisikos könnte zu beträchtlichen Schäden führen, während eine Überschätzung die Planungskosten in die Höhe treiben kann. Je nach dem potentiellen Schaden werden zu Planungszwecken in der Regel Wiederholungsintervalle im Bereich von einmal in 102 Jahren bis einmal in 103 Jahren verwendet. Das Problem dabei ist, dass die Observationsdaten für die meisten Flüsse zu kurzfristig sind, um feste Regelabflüsse davon abzuleiten. In diesem Vortrag wurden Methoden zur Definition und Berechnung extremer Abflusswerte dargelegt. Diese Zusammenfassung stützt sich in der Hauptsache auf die Studien, die im Vortrag 2 erläutert wurden, beinhaltet jedoch ebenfalls Ergebnisse der relevanten Aspekte, die in den anderen beiden Vorträgen dargelegt wurden. Hier eine Kurzübersicht der Zusammenfassung: i) Möglichkeiten und Grenzen der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse, ii) alternative Ansätze zur Berechnung extremer Abflüsse, iii) andere Themen, die mit der Berechnung von extremen Abflüssen zusammenhängen, und iv) eine Synthese des Workshop-Vortrags.

Möglichkeiten und Grenzen der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse

Herkömmlich wurden Überschwemmungshäufigkeitsanalysen zur Einschätzung der Wiederholungsintervalle und des Ausmaßes extremer Überschwemmungen verwendet. Deren Relevanz wurde illustriert durch die Tatsache, dass während des Workshops Überschwemmungshäufigkeitsgrafiken für eine Vielzahl von Flüssen präsentiert wurden. Merz (R.) kombinierte sogar Informationen aus einer Vielzahl von österreichischen Einzugsbereichen zur Ableitung der kombinierten Überschwemmungshäufigkeitsstreuungen für spezifische Überschwemmungstypen. Die Grenzen der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse zur Berechnung extremer Abflüsse wurden durch verschiedene Beispiele observierter Extremwerte illustriert, die nicht zu den Streuungsfunktionen passen: Schumann (Saxen-2002), Naef (Saltina-1993), und Blöschl (Zwetl-2002). Die begrenzten Möglichkeiten der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse sind nicht nur durch die begrenzt vorhandenen Observationsdaten bedingt. Naef zeigte auf, dass Abflussmessungen bei extremem Hochwasser oft nicht zuverlässig sind. Merz (B.) und Bárdossy stellten die Frage, ob langfristige Abflussaufzeichnungen in Anbetracht des Aufwärtstrends bei observierten Spitzenwerten stationär sind. Auch die fehlende Homogenität und die Extrapolation der Abflussdaten wurden als Schwäche der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse genannt.

Alternative Ansätze zur Berechnung extremer Abflüsse

Blöschl präsentierte ein quasi-analytisch abgeleitetes Überschwemmungshäufigkeitsmodell, das sowohl den Überschwemmungstyp als auch die Jahreszeitenabhängigkeit angibt. Daten von 50.000 Abflussereignissen in Österreich wurden zur Entwicklung und Validierung dieser Methode genutzt. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass sie Informationen aus mehreren Einzugsbereichen kombiniert und damit eine Analyse der Hochwasser verursachenden Prozesse ermöglicht. Naef hat ähnliche Experimente für Schweizer Einzugsbereiche durchgeführt. De Wit/Torfs (Maas) und Diermanse/Chbab (Rhein) präsentierten Ergebnisse eines stochastischen Niederschlagsgenerators in Kombination mit hydrologischen und hydraulischen Modellen. Dieses Instrumentarium wurde zur Berechnung von langfristigen (103 Jahre) Abflussdaten genutzt. Ein solches Instrumentarium hat sich als wertvolles Hilfsmittel zur Erforschung von Überschwemmungsbedingungen erwiesen, die derart schwerwiegend sind, dass sie von den Observationsdaten nicht abgedeckt werden (Mehlig).

Andere Themen, die mit der Berechnung von extremen Abflüssen zusammenhängen

Eine Vielzahl von Rednern betonte, dass die Extremität eines Ereignisses nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Abflüsse/Wasserstände quantifiziert werden sollte, sondern dass dabei auch die verursachten Schäden zu berücksichtigen seien. Dieses Thema wurde von Mehlhorn angesprochen, der Hilfsmittel zur Einschätzung des Überschwemmungsrisikos zu (Rück-)Versicherungszwecken präsentierte. Solche Hilfsmittel umfassen nicht nur den Aspekt der Flutwarnung, sondern inventarisieren auch die Schadensanfälligkeit und die Wertestreuung. Naef/Thieken/Grünewald zeigten Beispiele für die Nutzung historischer Informationen zur Analyse von Extremwerten auf. Sie suggerierten, dass viele bislang noch nicht erkundete brauchbare Informationen in den Archiven ruhen. Die Nutzung der Paleoflut-Analyse wurde zwar angesprochen, jedoch im Workshop nicht weiter ausdiskutiert. Maskey, der einen fuzzy-logischen Ansatz zur Herabsenkung der Unsicherheit bei Hochwasserprognosen präsentierte, ging auf das Thema Hochwasserprognose bei extremen Ereignissen ein.

Synthese

Überschwemmungshäufigkeitsanalysen werden immer noch häufig zur Berechnung extremer Abflüsse verwendet. Die Begrenzungen dieser Methode sind bekannt und dies hat bereits zur Entwicklung zusätzlicher Methoden geführt, die teils statistisch und teils prozessbasiert sind. Allgemeiner Konsens bestand darüber, dass es sich bei diesen Methoden um Ergänzungen handelt und dass deren Nutzung sich in erheblichem Maße nach den Zielen der Berechnung und nach der Verfügbarkeit von zuverlässigen Daten richtet. Weitere Verbesserungen sind in den kommenden Jahren durch den Zugang zu neuen Daten (permanentes Monitoring, Archivauswertung, räumliche Daten etc.) sowie durch die Einführung bewährter Methoden und den Austausch von Erfahrungen aus ganz Europa zu erwarten. 

Effekte anthropogener Einflüsse

Kurzbericht zum dritten Vortragsblock:
"Effekte anthropogener Einflüsse"

Rapporteur: Günter Blöschl

In Block 3 wurde diskutiert, wie man die Auswirkungen des menschlichen Einwirkens auf Überschwemmungen am besten einschätzen kann und worin diese Auswirkungen unter den jeweiligen Bedingungen bestehen könnten. Die Beiträge gliederten diese Themen in vier Unterbereiche. Der erste Unterbereich befasste sich mit statistischen Methoden zur Bestimmung der Auswirkungen von menschlichen Eingriffen auf die Überschwemmungsdaten. András Bárdossy schlug statistische Methoden zur Bewältigung des Problems der Nicht-Stationarität vor. Bei den Methoden handelt es sich um datenbasierte bzw. Indexmethoden. Sie ermöglichen die Aufstellung von Extremwertstatistiken anhand von Trends in den Daten. Obwohl dies zu einer erhöhten Anzahl von Parametern führt und man in Bezug auf den Typ der Nicht-Stationarität auf Vermutungen angewiesen ist, erweitert dies dennoch die Möglichkeiten einer Vielzahl von extremwertstatistischen Methoden zur Abschätzung der stationären Populationen.

Der zweite Unterbereich befasste sich mit der Frage, wie die Auswirkungen von Eingriffen in den Einzugsbereichen am besten inventarisiert werden können. Axel Bronstert hat eine Vielzahl von hydrologischen Simulationen zur Erforschung der Auswirkungen der Landnutzung auf den Wasserhaushalt und die hydrologischen Extremwerte in verschiedenen Größenordnungen durchgeführt. Dabei war es durchaus absehbar, dass beispielsweise die Nettoauswirkungen der Urbanisierung einen hohen Wert in kleineren Einzugsbereichen, in denen die Zunahme an versiegelter Fläche im Vergleich zum gesamten Einzugsbereich relativ beträchtlich ist, erzielen. In größeren Einzugsbereichen haben sich die Auswirkungen einer Landnutzungsänderung als äußerst gering erwiesen. Heinz Engel, der sich mit dem gleichen Unterbereich befasste, untersuchte die relative Rolle von menschlichen Eingriffen in Einzugsbereichen und entlang der Kanäle. Es besteht eine bemerkenswerte Wechselwirkung zwischen den Rückhaltemaßnahmen im Rhein im Verhältnis zu deren Gesamtauswirkungen auf die Abschwächung von Überschwemmungen.

Dieses Thema kam im dritten Unterbereich ausführlicher zur Sprache. Darin konzentrierte sich die Diskussion auf die Frage, wie die Auswirkungen von hydraulischen Strukturen auf das Überschwemmungsregime von Flüssen am besten erforscht werden können. Heinz Engel legte eine detaillierte Analyse der Polderrückhaltung im Rhein vor. Die Größe und Form der Polder sind die Leitgrößen, wobei krasse Unterschiede in der Sichtweise der Betroffenen stromaufwärts bzw. stromabwärts möglich sind. Die Hochwasserprognose spielt eine wichtige Rolle im Hochwassermanagement. Ähnliche Aspekte, die mit der Rückhaltung zusammenhängen, wurden anschließend von Bernd Mehlig aus internationaler Sicht eingehend besprochen.

Der vierte Unterbereich konzentrierte sich auf die Frage, wie das Überschwemmungsrisiko eingeschätzt und abgeschwächt werden kann (einschließlich Restrisiko). Dazu gehörten Wahrscheinlichkeitsmethoden und Verwaltungsaspekte. Matthijs Kok untersuchte die Auswirkungen von Abschwächungsmaßnahmen und ging auf die Frage ein, wie mit der Gesamtwahrscheinlichkeit eines Versagens zu verfahren sei. Konzepte, die auf Wahrscheinlichkeitsmethoden basieren, werden in zunehmendem Maße verfügbar. Ein kritischer Aspekt im Hochwassermanagement ist die Frage, wann Polder zu überfluten sind. Robert Slomp verwendete ein hydraulisches Modell als Hilfsmittel zur Bestimmung der Deichhöhen und der Deichsicherheit. Am Beispiel von Köln zeigte Reinhard Vogt das Hochwassermanagement sowie kommunale Maßnahmen zur Erhöhung des Gefahrenbewusstseins auf. Wolfgang Kron präsentierte Aspekte zu Hochwasserschäden aus der Sicht der (Rück-)Versicherer.

In der darauf folgenden Diskussion wurden einige Forschungsaspekte herausgestellt, die zukünftig besser beachtet werden müssen. Die Teilnehmer waren der Ansicht, dass die Analyse von räumlich-hydrologischen Mustern in den Stromgebieten bei der Einschätzung der Auswirkungen menschlicher Eingriffe auf Extremwerte und überhaupt bei der Einschätzung von Extremwerten viel mehr beachtet werden sollte. Insbesondere sollte sich die Forschung darauf konzentrieren, wie die räumlichen Muster von Hochwasser-Kontrollmechanismen (z. B. Niederschlag oder vorrangige Erdfeuchtigkeit) sowie der Zusammenhang mit der Überflutung von Nebenflüssen am besten quantifiziert und kombiniert werden können. Die Einschätzung der Wahrscheinlichkeiten bzw. Risiken eines solchen Zusammenhangs in Bezug auf Überschwemmungen und deren Kontrollmechanismen ist ein Schwerpunkt, der zum besseren Verständnis und zu einer besseren Koordination von Überschwemmungen in großen Stromgebieten beiträgt. Aus statistischer Sicht hielten die Teilnehmer eine bessere konzeptuelle Untermauerung von statistischen Methoden für erforderlich. Eine Vielfalt an Informationen zu Verfahrenskontrollmechanismen, die derzeit bei den Bestimmungsmethoden genutzt wird, ist verfügbar. Diese Informationen sollten auch in die statistischen Methoden Eingang finden. Die Frage, wie diese Informationen im statistischen Sinne am besten integriert werden können, sollte in der Forschung zu Extremwerten und zur Einschätzung der Auswirkungen von Eingriffen vorrangig behandelt werden. Insgesamt ergab die Diskussion, dass die Hochwasserprognose eine Hauptrolle im Hochwassermanagement spielt. Zur besseren Einkreisung der Prognoseunsicherheiten muss sich die Forschung auf die wahrscheinlichkeitsgestützten Methoden zur Hochwasserprognose konzentrieren.