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Starkregen
Als Starkregen werden Regenereignisse bezeichnet, die eine hohe Intensität in kurzer Zeit aufweisen. Starkregen können gerade im städtischen Raum zu Überflutungen führen, großen Schaden anrichten und durch hohe Fließgeschwindigkeiten eine Gefahr fü Leib und Leben darstellen. Aufgrund ihres seltenen Auftretens und der großen Wassermengen sind die öffentlichen Kanalisationen nicht für die Ableitung von Niederschlagswasser von Starkregenereignissen dimensioniert. In der Regel wird es bei einem Starkregenereigniss also zu Abfluss auf der Oberfläche kommen. Starkregen kann überall auftreten und ist zeitlich und räumlich kaum vorhersagbar. Da die Vorwarnzeit sehr gering ist, ist es wichtig, sich im Vorfeld über das mögliche Ausmaß von Überflutungen durch Starkregen zu informieren. Hierzu werden Simulationen eingesetzt, die berechnen, wie das Wasser auf der Oberfläche abfließt und wo es zu Überflutungen kommt. Wichtige Eingangsdaten für Simulationsrechungen sind Höhenmodelle und die simulierte Regenmenge.
Karteninhalte
Die Starkregengefahrenkarte zeigt die maximale Überflutungsausdehnung,
die Überflutungstiefen sowie Fließgeschwindigkeiten.
Es sind die Berechnungsergebnisse von vier Simulationsrechnungen dargestellt,
die mit unterschiedlichen Regenmengen durchgeführt wurden.
Als Grundlage für die Modellierung von Szenarien kommen
ortsspezifisch statistisch ausgewertete Regenereignisse zum Einsatz,
die durch die Wiederkehrzeit, die Regendauer und die Niederschlagshöhe
definiert werden. Die Wiederkehrzeit beschreibt die durchschnittliche
Auftrittswahrscheinlichkeit eines Ereignisses.
Ein 100-jährliches Ereignis (außergewöhnliches Regenereignis)
kommt somit durchschnittlich mit einer Wahrscheinlichkeit von
einmal in 100 Jahren vor (in der Realität kann dieses Ereignis jedoch
auch in kürzeren Zeitabständen auftreten, da die statistische
Auswertung auf langjährigen Daten beruht und den Durchschnitt angibt).
Die Niederschlagshöhe wird in mm angegeben und entspricht einem
Liter Regenwasser pro Quadratmeter.
Ein extremes Starkregenereignis von 90 mm in einer Stunde
entspricht somit 90 l Regen auf einen Quadratmeter,
der in einer Stunde anfällt.
Zusätzlich zu dem "außergewöhnlichen" und dem "extremen" Regenereignissen wurden anhand
eigener Regenmeßungen zwei tatsächlich in Waltrop aufgetretene Starkregenereignisse simuliert.
Für die Simulation dieser Starkregenereignisse in Waltrop wurden die Aufzeichnung von drei Regenschreibern verwendet.
Die örtliche Lage der Regenschreiber ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt.
Die Trennung der Beregnungsflächen je Regenschreiber ist als schraffierte Fläche dargestellt.
Die Summe der Regenhöhen und der zeitliche Verlauf des Starkregens sind bei allen Regenschreibern verschieden.
Das kann z. B. an der Zugrichtung des Regenereignisses liegen und auch an der oft lokalen Begrenzung von Starkregenereignissen.
Regen 2020
Für diese Modellierung wurde das tatsächlich stattgefundene Regenereignis vom 15.08.2020 nachgerechnet. Hierbei fielen in der Spitze 44 mm in 60 Minuten, was einer Jährlichkeit von ca. 50 Jahren enspricht.
Der zeitliche Verlauf des Regenereignisses ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Dabei ist zu beachten, daß, je steiler die Linie
aufsteigt desto höher ist die Niederschlagsintensität.
Um die ungefähre Wiederkehrzeit der gemeßenen Regen zu bestimmen,
wurde die größte Niederschlagshöhe pro 60 min Regendauer und Regenschreiber verwendet.
Die gemeßenen Regenhöhen und die Wiederkehrzeiten sind in der Tabelle dargestellt.
Regen 2021
Für diese Modellierung wurde das tatsächlich stattgefundene Regenereignis vom 14.07.2021 nachgerechnet. Hierbei fielen in der Spitze 40,5 mm in 60 Minuten, was einer Jährlichkeit von 30 Jahren entspricht.
Der zeitliche Verlauf des Regenereignisses ist in der nachfolgenden Abbildung dargestellt. Dabei ist zu beachten, daß, je steiler die Linie
aufsteigt desto höher ist die Niederschlagsintensität.
Um die ungefähre Wiederkehrzeit der gemeßenen Regen zu bestimmen,
wurde die größte Niederschlagshöhe pro 60 min Regendauer und Regenschreiber verwendet.
Die gemeßenen Regenhöhen und die Wiederkehrzeiten sind in der Tabelle dargestellt.
Außergewöhnliches Starkregenereignis, Wiederkehrzeit = Tn100a
Für die Simulation eines außergewöhnlichen Starkregenereignisses wird das gesamte Gebiet von Waltrop gleichmäßig mit einem Regenereignis beregnet.
Hierzu wird ein Blockregen verwendet, der statistisch die Niederschlagshöhe eines 100 jährlichen Regenereignisses aufweist.
Der verwendete Regen hat eine Niederschlagshöhe von 50,2 mm bei einer Dauer von 60 min. In der folgenden Abbildung ist der verwendete Blockregen dargestellt.
In dieser Simulation stellen sich außergewöhnliche Oberflächenabflüsse ein.
90mm/h Extremes Starkregenereignis, Niederschlagshöhe 90 mm/h:
Für die Simulation eines extremen Starkregenereignisses wird das gesamte Gebiet von Waltrop gleichmäßig mit einem Regenereignis beregnet.
Hierzu wird ein Blockregen verwendet, der eine Niederschlagshöhe von 90 mm in 60 min aufweist.
In der folgenden Abbildung ist der verwendete Blockregen dargestellt. In dieser Simulation stellen sich extreme Oberflächenabflüsse ein.
Genauigkeit
Die Ergebnisse der Simulationsrechnung ermöglichen grundsätzlich eine detaillierte Ermittlung der Strömungsverhältnisse und Überflutungstiefen bei Starkregen. Allerdings sind es Rechenergebnisse und sie stellen keine gemessenen Werte dar. Überflutungen werden von einer Vielzahl von Parametern beeinflusst. Bei der Simulation können nicht alle Paramter berücksichtigt werden. Trotz hoher Sorgfalt bei der Erstellung der Simulation können Modellunsicherheiten auftreten. Dennoch kann davon ausgegangen werden, dass die potenziell gefährdeten Bereiche gut identifiziert werden können.
Hinweise zur Nutzung
Hintergrundkarten
Die Starkregengefahrenkarte bietet vier unterschiedliche Hintergrundkarten an, zu denen mit der Schaltfläche oben rechts gewechselt werden kann. Eine farbige Stadtplanansicht, eine schwarz-weisse Hintergrundkarte, eine Satellitenansicht und eine Flurkartenansicht. Weiterhin können Sie zwischen den Ansichten für der Modellergebnisse für die Regen 90mm/h, TN100a, Regen 2020 und Rege 2021 wählen. Die Fließgeschwindigkeitsdarstellung kann aus- und eingeschaltet werden. Durch Anklicken des Druckers wird die Druckausgabe mit der aktuellen Kartenansicht gestartet. Die Pfeile und die Animation der Fließwege werden nicht gedruckt.
Wasserstand
Die Simulationsergebnisse werden als blaue Wasserständsflächen in der Karte dargestellt.
Die Farben entsprechen der Höhe des Wasserstandes wie folgt:
Fließgeschwindigkeit
Fließgeschwindigkeiten werden als farbige Pfeile
in der Karte dargestellt,
die die Fließrichtung anzeigen.
In der größten Zoomstufe werden die
Fließgeschwindigkeiten als bewegte Partikel dargestellt.
Diese deuten den Wasserabfluss an.
Je schneller sich die Partikel bewegen,
desto schneller ist die Fließgeschwindigkeit an der Stelle.
Zusätzlich kann die Fließgeschwindigkeit anhand der Farbe
abgeschätzt werden.
Die Farben entsprechen der Höhe der Fließgeschwindigkeit wie folgt:
