Risiko von starkregenbedingtem Oberflächenwasser: Simulation bildet Realität ab
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Risiko von
starkregenbedingtem
Oberflächenwasser:
Simulation bildet Realität ab
Überschwemmungen an Orten, wo es nie welche gab. Immer öfter treten in Europa sowie in
Österreich heiße Sommer mit punktuellen Unwettern mit enormen Niederschlagsmengen in-
nerhalb kürzester Zeit auf. Der Boden kann die Wassermengen bei diesen Starkregenereignissen
nur unzureichend aufnehmen. Der verbleibende Teil des Regenwassers fließt über das
offene Gelände als sogenanntes Oberflächenwasser (Oberflächenabfluss bzw. pluviale
Überflutung) ab und kann enorme Schäden an Gebäuden und Infrastruktur verursachen.
Abbildung 1.1 / Fluviale Überflutungen gehen von einem Gerinne wie z. B. einem Fluss aus.
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Reißende Flüsse auf Grünland, über- Früherkennung reduziert wichtige Ergänzung zu den bereits
quellende öffentliche Kanäle und lokale Schadenpotenzial bestehenden Gefahrengrundlagen von
Überschwemmungen von Gebäuden Gemeinden dar und unterstützen Ge-
treten immer häufiger an Orten fernab Das EPZ — Elementarschaden bäudeeigentümer, die Notwendigkeit
von Bächen und Flüssen auf, die mit Präventionszentrum arbeitet seit Jahren und Wirkung eigens getroffener Präven-
„klassischen Flusshochwassergebieten“ intensiv an der Thematik der Früh- tionsmaßnahmen im Rahmen der un-
kaum etwas gemeinsam haben erkennung von Gefahrenstellen an umgänglichen Eigenvorsorge besser
(Abbildung 1.2). Gebäuden bzw. signifikanten Risikoge- einschätzen zu können.
bieten in Gemeinden in Bezug auf stark-
Aufgrund der extrem kurzfristigen regenbedingtes Oberflächenwasser. Ergebnis durchgeführter Nieder-
Vorhersehbarkeit solcher Wetterereig- Seit geraumer Zeit können unter Ver- schlags-Abfluss-Modellierungen sind
nisse treffen sie Regionen, Gemeinden, wendung modernster Gelände- und Si- OK (Oberflächenwasserkarten), welche
Eigentümer sowie deren Bauwerke mulationsmodelle Oberflächenwasser- die Wassertiefen und Fließgeschwindig-
meist in völlig unvorbereitetem Zustand. karten betreffend Oberflächenabfluss, keiten auf der Basis des im Modell ange-
Durch dieses geänderte Bedrohungs- kurz „OK“ genannt, erstellt werden wendeten, hochaufgelösten Rasters von
szenario kommt der Früherkennung (Abbildung 2). In Deutschland sind diese 1 x 1 m des digitalen Geländemodells
von Gefahrenstellen (sog. „Hotspots“) Modellberechnungen besser bekannt (DGM) zeigen. Kritische Gefahrenstellen
sowie der Erarbeitung von einfachen als Starkregenkarten. Dank permanenter (sog. „Hotspots“) können durch die
und kostengünstig umzusetzenden Weiterentwicklung der Eingangspara- lagegenaue Identifikation des durch
Präventionsmaßnahmen eine zentrale meter in die Oberflächenabflussmodel- Starkregen verursachten Oberflächen-
Bedeutung zu. Nur so lässt sich zu- lierung ermöglichen verbesserte Daten abflusses im Gelände bestimmt werden.
künftig der weitere Anstieg an Gebäude grundlagen individuell maßgeschneiderte Die OK sind daher eine hervorragende
schäden infolge von Oberflächenab- Gefahrenkarten zum Oberflächenabfluss. Basis, um gefährdete Gebiete und
flüssen minimieren. Diese stellen immer häufiger eine Bereiche frühzeitig zu erkennen.
Abbildung 1.2 / Pluviale Überflutungen sind durch Starkregen bedingtes Oberflächenwasser, dessen Abfluss sich dem Gelände folgend zum nächsten Fluss hinbewegt.
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Wassertiefe
< 3 cm
3–20 cm
> 20 cm
Abbildung 2 / Beispiel der Oberflächenwasserkarte (OK) des Elementarschaden Präventionszentrum (EPZ)
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Personenschutz hat Vorrang schlagsverteilungen bereits Anwendung diese viel präziser der Realität [Lauda-
finden) zur Simulation des Oberflächen cher, 2021], wie folgendes Beispiel deut-
Oberflächenwasser kann aber nicht nur abflusses verbreitet der sogenannte lich zeigt: Die Ergebnisse der Simula-
große Sachschäden anrichten, sondern Blockregen (Rechteckverteilung) ange- tionsrechnungen unter Berücksichtigung
gefährdet auch Personen: Die Gefährdung wendet. Beim Blockregen bleibt die eines intensitätsverteilten Niederschlags
von Personen ist in der für Oberflächen Niederschlagsintensität über den ge- werden mit den realen Abläufen einer
abfluss typischen, geringen Abflusstiefe samten Zeitraum der Niederschlags- starkregenbedingten Überschwem-
mit hoher Fließgeschwindigkeit be- dauer konstant. Die Realität sieht je- mung — basierend auf Vergleichen durch
gründet. Das führt oftmals zur Unter- doch anders aus, weshalb vom EPZ Begehungen, Augenzeugenberichte
schätzung des Risikos. Dabei reichen gemeinsam mit der Universität für und Erhebungen von Einsatzkräften —
wenige Zentimeter Wasser an einer Bodenkultur Wien (Boku) im Rahmen verglichen. Die nachstehenden Abbil-
kritischen Eintrittsstelle am Gebäude einer Masterarbeit zahlreiche Stark dungen 4 und 5 zeigen die Simulations-
aus, um tiefer liegende Räume in kürzes- regenereignisse analysiert wurden. graphen (links). Auf der x-Achse ist die
ter Zeit zu fluten. Bereits geringe Die Auswertungen zeigen eine deutliche Zeit in Stunden t (h) abgebildet, auf
Wassertiefen führen dazu, dass sich Variabilität in der Intensität, vor allem der linken y-Achse die zugehörigen
beispielsweise Türen nicht mehr öffnen bei Schauern oder Gewittern. In fast Werte der Abflusstiefen in [m] sowie
lassen und Personen in Räumen einge- 90 % aller Starkregenereignisse fällt auf der rechten y-Achse die errechne-
schlossen werden bzw. nicht mehr ein Großteil der Niederschlagsmenge ten Abflussgeschwindigkeiten in [m/s].
rechtzeitig flüchten können. Daher bereits deutlich vor der Hälfte der Gegenübergestellt werden jeweils die
steht bei allen Betrachtungen der Per- Gesamtregendauer. Verwendet man Ergebnisse der Abflusssimulation mit
sonenschutz immer an erster Stelle. nun eine auf realen Ereignissen basie- den zugehörigen realen Hotspots sowie
rende Niederschlagsganglinie (d. h., die Realbilder.
berücksichtigt man diese zeitliche
Verbesserte Modellparameter Variabilität der Niederschlagsintensität) Die gezeigten Vergleiche zwischen Re-
anstelle eines Blockregens in der Simu- alität und Modellergebnis belegen eine
Aufbauend auf vielen Vor-Ort-Begehungen lation, so ergeben sich markante Unter- sehr gute Übereinstimmung der während
vonseiten des EPZ zur Identifikation der schiede in den maximalen Abflüssen des Ereignisses eingetretenen Abfluss-
in der Natur vorhandenen Abflusswege sowie beim zeitlichen Erreichen der tiefen. Die Simulationen zeigen des
und von Kleinstrukturen (z. B. Unter- Abflussspitzen. Weiteren die sehr kurzen Zeitintervalle
führungen, Gartenmauern etc.) sowie zwischen Niederschlagsbeginn und
entsprechenden Validierungen der der auftreffenden Überflutungswelle.
Modellberechnungen zeigte sich, dass Realitätsnahe Simulationen Diese überaus geringen Vorwarnzeiten
der Niederschlag und dessen Intensitäts sind charakteristisch für starkregen-
verteilung zentrale Eingangsgrößen Aufbauend auf diesen Ergebnissen bedingte Überschwemmungen und
für das Simulationsmodell in Bezug auf wurde eine Niederschlagsganglinie für bedeuten für die EigentümerInnen und
die Modellergebnisse darstellen. Bisher Oberösterreich definiert, welche die deren Gebäude sowie vor Ort befindliche
wurde in Österreich (im Gegensatz zu Qualität der Simulationsergebnisse Einsatzkräfte ein erhöhtes Risikopotenzial
Deutschland und der Schweiz, wo Nieder signifikant verbessert. So entsprechen [Starl, 2020].
Niederschlagsereignis konstanter Intensität (Blockregen) Niederschlagsereignis konstanter Intensität (Blockregen)
Bemessungsniederschlag: Schwertberg T100D60 Bemessungsniederschlag: Schwertberg T100D60
2.5 50 2.5 50
2.0 40 2.0 40
Intensität [mm/min]
Summenlinie [mm]
1.5 30 1.5 30
Niederschlag Niederschlag
Summenlinie Summenlinie
1.0 20 1.0 20
0.5 10 0.5 10
0 0
0.0 0.0
0 10 20 30 40 50 60 0 10 20 30 40 50 60
Zeit [min] Zeit [min]
Abbildung 3 / Unterschiede zwischen Blockregen (rechteckverteilter Niederschlag – links) und anfangsbetontem intensitätsverteiltem Niederschlag (rechts)
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Run162: Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit | Normganglinie: Standort 2
0.18 0.18
0.16 Wassertiefe 0.16
Fließgeschwindigkeit [m/s]
Run162: 0.14 Fließgeschwindigkeit 0.14
Wassertiefe [m]
Wassertiefe 0.12 0.12
und Fließ 0.10 0.10
geschwindigkeit 0.08 0.08
0.06 0.06
Normganglinie: 0.04 0.04
Standort 2
0.02 0.02
0.00 0.00
0 20 40 60 80 100 120
Zeit [min]
Run162: Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit | Normganglinie: Standort 3
1.2 0.06
Wassertiefe
Fließgeschwindigkeit [m/s]
1.0 Fließgeschwindigkeit 0.05
Run162:
Wassertiefe [m]
Wassertiefe 0.8 0.04
und Fließ
0.6 0.03
geschwindigkeit
0.4 0.02
Normganglinie:
Standort 3 0.2 0.01
0.0 0.00
0 20 40 60 80 100 120
Zeit [min]
Abbildung 4 / Unmittelbarer Vergleich zwischen Simulationsergebnissen (links und mittig) und Bildern nach dem realen Oberflächenwasserereignis (rechts)
Monitoringlinie/Kontrollquerschnitt
Schwertberg T100D60 Normganglinie mit Abflussbeiwerte
2.5
Kontrollquerschnitt
2.0
Monitoringlinie /
Abfluss [m3/s]
Kontrollquerschnitt 1.5
Schwertberg 1.0
T100D60
Normganglinie mit 0.5
Abflussbeiwerte
0.0
0 20 40 60 80 100 120
Zeit [min]
Run162: Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit | Normganglinie: Standort 4
0.6
Wassertiefe 1.4
Fließgeschwindigkeit [m/s]
0.5 Fließgeschwindigkeit 1.2
Run162:
Wassertiefe [m]
0.4 1.0
Wassertiefe
und Fließ 0.3
0.8
geschwindigkeit 0.6
0.2
0.4
Normganglinie:
0.1
Standort 4 0.2
0.0 0.0
0 20 40 60 80 100 120
Zeit [min]
Abbildung 5 / Ergebnisse der Computersimulation hinsichtlich Wasserstandtiefen [m] und Fließgeschwindigkeiten [m/s] sowie dem daraus resultierenden Abfluss [m3/s]:
Beispiel eines „Hotspots“ (türkiser Pfeil) in einer Gemeinde in Oberösterreich.
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Zusammenfassend betrachtet bildet
die OK (Oberflächenabflusskarte) des
EPZ durch die verbesserten Daten-
grundlagen die Realität sehr genau ab.
Sie wird deshalb nicht nur zur Identifi-
kation von Hotspots verwendet, sondern
auch Einsatzkräften zur Verfügung
gestellt, um deren Einsatzplanung
bestmöglich zu unterstützen.
Für Gemeinden, Betriebe, Gebäude
eigentümerInnen, Versicherungs
unternehmen, Einsatzkräfte etc. gibt
es eine Reihe an Möglichkeiten, um einen
Nutzen aus derartigen Oberflächen
wassersimulationen zu ziehen.
Hierzu zählen beispielsweise:
• Früherkennung von Hotspots in
Gebieten durch flächendeckende
Berechnungen
• Kalkulierbares Schadenspoten-
zial von Starkregenereignissen
• Verhinderung kostenintensiver
Betriebsausfälle von Unterneh-
men im jeweiligen Gebiet
• Vermeidung von Schäden an
kommunaler Infrastruktur sowie
wirtschaftlicher Folgeschäden
• Verbesserte Sensibilisierung der
Bevölkerung für das Risiko stark
regenbedingtes Oberflächenwasser
• Anwendung / Etablierung von
bewusst gewählten Präventions-
maßnahmen im Rahmen der
Eigenvorsorge
• Verbesserung der Einsatzsicher-
heit für die im Ernstfall beteilig-
ten Blaulichtorganisationen durch
zielgerichtete Planungen und
Prognosen der zu erwartenden
Abflusswellen
• Standortspezifische Auswahl
und Etablierung von Bodenschutz-
maßnahmen, welche abflussver-
zögernde und somit schützende
Wirkung haben
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Prävention schon beim Bau
berücksichtigen
Die Simulationsergebnisse in Form von
Oberflächenwasserkarten stellen nur den
ersten Schritt dar, um einen wirkungs-
vollen Schutz vor Schäden zu gewähr
leisten. Aufbauend auf den erkannten
„Problemstellen“ (Woher kommt das
Wasser und welche sind die gefährdeten
Wassereintrittsstellen beim Gebäude?
vgl. Abbildung 6) steht in weiterer
Folge eine Vielzahl an verschiedenen,
meist baulichen, direkt am Objekt an-
gebrachten Schutzmaßnahmen zur
Auswahl. In der Praxis stellen oft ein-
fachste Maßnahmen, wie z. B. hochge-
zogene Lichtschächte oder Rampen
bei Gebäudeeingängen, sehr wirkungs-
volle und erprobte Schutzmöglichkeiten
dar. Werden solche Schutzmaßnahmen
bereits beim Bau eines Gebäudes be-
rücksichtigt, entstehen daraus im Regel
fall keine Mehrkosten für die Gebäude
eigentümerInnen. Auf diese Weise
lassen sich auch durch Überschwem-
mungen bedingte teure Produktions-
ausfälle bei Betrieben verhindern.
Gefahren(hinweis)karten
im D-A-CH-Raum
Im D-A-CH-Raum gibt es derzeit unter- karte im Auftrag des Landes Oberöster- wasser, Sturm, Hagel, Schneedruck,
schiedliche Bearbeitungsstände von reich erstellt. Parallel dazu laufen Unter- Blitzschlag) entgegenzuwirken, werden
Oberflächenwasserkarten und der damit suchungen, ob die für Oberösterreich im D-A-CH-Raum auf diversen
verbundenen Präventionsmöglichkeiten. angewendete Methodik trotz der kom- Plattformen (gdv.de, schutz-vor-
In der Schweiz ist bereits seit dem plexen Topografie für ganz Österreich naturgefahren.ch, hora.gv.at etc.) um-
Jahr 2018 eine flächendeckende mit gleich hoher Qualität der Ergebnisse fangreiche Informationen bereitge-
„Gefahrenkarte Oberflächenabfluss“ anwendbar ist. stellt. In Abhängigkeit der Strategien
verfügbar. In Deutschland und in Öster und Ausrichtungen der einzelnen Versi-
reich ist es regionsspezifisch sehr unter In der Versicherungswirtschaft ist das cherungsunternehmen wird das Risiko
schiedlich, ob und in welcher Form Bild betreffend Oberflächenwasser sehr potenzial von Schäden aus Oberflächen
Grundlagen vorhanden sind. Beide Länder ähnlich gehalten. Eine Risikobetrachtung wasser in unterschiedlichsten
arbeiten intensiv an der Umsetzung von tritt hier aufgrund der vermehrt auf- Herangehensweisen und Detailschärfen
besseren Früherkennungsmöglichkeiten. tretenden Schadensereignisse immer berücksichtigt, wobei im Unterschied
Im Rahmen dieser Tätigkeiten wird vom stärker in den Fokus der Versicherungs zu Deutschland und der Schweiz in
EPZ – Elementarschaden Präventions unternehmen. Um diesem Trend der sich Österreich die Vesicherungsleistungen
zentrum zum Beispiel derzeit eine häufenden Versicherungsleistungen aus für Überflutungsschäden im Regelfall
flächendeckende Oberflächenabfluss- Extremwetterereignissen (Oberflächen in ihrer Höhe stark limitiert sind.
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Abbildung 6 / Beispiele möglicher Eintrittsstellen von starkregen-
bedingtem Oberflächenwasser am Gebäude
Kontakt
EPZ — Elementarschaden
Präventionszentrum
Beratung durch Experten
Dipl.-Ing. Hans Starl
+43 (0)732 7617 874
Basierend auf umfangreichen Erfahrungen bestmöglichen Schutzes vor meteoro-
h.starl@elementarschaden.at
aus der Praxis bieten die Experten des logischen Naturgefahren generiert.
EPZ privaten GebäudeeigentümerInnen, Neben starkregenbedingtem Ober Dipl.-Ing. Mathias Laudacher
Industriebetrieben bis hin zu Versiche- flächenwasser werden auch andere +43 (0)66488171692
rungsunternehmen an, gemeinsam po- Naturgefahren wie zum Beispiel Hagel m.laudacher@elementarschaden.at
tenzielle Gefahrenstellen und „Hotspots“ oder Sturm berücksichtigt.
vorzeitig zu erkennen. Darauf aufbauend Dipl.-Ing. Hans Starl
Dipl.-Ing. Mathias Laudacher
werden interdisziplinäre, präventive Weiterführende Informationen sind unter
EPZ – Elementarschaden Präventionszentrum
Maßnahmen zur Gewährleistung des www.elementarschaden.at erhältlich. Linz
LITERATUR UND WEITERFÜHRENDE QUELLEN
• Laudacher, M. (2021) Einzugsgebietsbasierte Modellierung pluvialer Hochwässer ausgelöst durch Starkniederschläge am Beispiel von einem Pilotgebiet in
Oberösterreich. Wien: Masterarbeit. Universität für Bodenkultur.
• Starl, H. (2020) Hangwassermodellierungen und deren Möglichkeit zur Abschätzung von potenziellen Gefährdungen für Gebäude —
Eine Analyse anhand von Starkregenereignissen in Oberösterreich. Bautechnik. https://doi.org/10.1002/bate.201900028
• EPZ Oberflächenwasser — Präventive Maßnahmen: https://www.youtube.com/watch?app=desktop&v=ollfR8oxHJE
• Geo7 Gefährdungskarte Oberflächenabfluss Schweiz, Technischer Bericht: https://www.bafu.admin.ch/dam/bafu/de/dokumente/naturgefahren/externe-studien-berichte/
gefaehrdungskarte-oberflaechenabfluss-schweiz-technischer-bericht.pdf.download.pdf/gefaehrdungskarte_oberflaechenabfluss_schweiz_technischer_bericht.pdf
• BMLRT: Eigenvorsorge bei Oberflächenabfluss — Ein Leitfaden für Planung, Neubau und Anpassung:
https://www.bmlrt.gv.at/wasser/schutz-vorhochwasser/finanzierung/leitfaden-eigenvorsorge-bei-oberflaechenabfluss.html
• INTERREG-Projekt RAINMAN zum Thema Starkregen: www.interreg-central.eu/Content.Node/RAINMAN.html
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