Sensor and Risk based Early Warning System for Coastal Dikes (EarlyDike)

Projektdaten

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Projektziele

Frühwarnsysteme für Sturmfluten und Hochwasser basieren ausschließlich auf der Vorhersage von Wasserständen. Andere Belastungsgrößen (z. B. Wind, Wellen) sowie die Widerstandsfähigkeit der Schutzanlagen (z. B. Deiche, Hochwasserschutzmauern) werden nicht berücksichtigt. Dennoch kann es bereits vor Erreichen des Bemessungsereignisses aufgrund ungünstiger Überlagerung von Effekten (z. B. zeitgleiches Eintreten mehrerer Belastungen) sowie des frühzeitigen Versagens der Hochwasserschutzanlage (z. B. aufgrund lokaler Inhomogenitäten oder Vorschädigungen) zu einem Überflutungsereignis und damit zur Gefährdung kommen. Dieses Ereignis kann auf der Grundlage bestehender Frühwarnsysteme weder im Fluss- noch im Küstenbereich rechtzeitig erkannt werden. Daher ist es erforderlich, für Hochwasserschutzanlagen am Beispiel von Seedeichen ein sensor- und risikobasiertes Frühwarnsystem zu entwickeln, das alle relevanten Prozesse inkl. Kaskadeneffekte (d. h. durch ein bestimmtes Ereignis ausgelöste Versagens- oder Schadensfälle zwischen voneinander abhängigen Systemen) berücksichtigt, eine rechtzeitige Warnung veranlasst und den Verantwortlichen zuverlässige und robuste Echtzeitdaten in einem GeoPortal zur Verfügung stellt.

Im Teilprojekt 1 (TP1) von EarlyDike werden neue Methoden zur flächenhaften Vorhersage von Wasserständen mit hoher zeitlicher (d. h. von mind. 15 Min.) und räumlicher (d. h. in Abständen = 1 Kilometer) Auflösung für die gesamte Küstenlinie der Deutschen Nordsee entwickelt. Hierzu kommt ein hydrodynamisch-numerisches Modell zum Einsatz, mit dessen Hilfe mindestens 65 Jahre Wasserstandsinformationen für die gesamte Deutsche Nordseeküste simuliert werden. Die Modellbildung erfolgt auf Basis aktueller bathymetrischer Informationen, meteorologischer und astronomischer Randbedingungen sowie den für die betrachtete Periode relevanten Änderungen des mittleren Meeresspiegels. Die auf diese Weise generierten Wasserstandsinformationen für die Vergangenheit werden zur Ableitung empirischer Windstau-Formeln genutzt, die anschließend unter Verwendung meteorologischer und ozeanografischer Randbedingungen in den operationellen Betrieb integriert werden können. Hierdurch sollen bereits bestehende operationelle Modelle zur Hochwasservorhersage an der Küste verbessert, d. h. von einer punktuellen Betrachtung auf die gesamte Küstenlinie erweitert werden. Die Ergebnisse aus TP1 werden benötigt, um das übergeordnete Projektziel zu erreichen; die Ergebnisse fließen direkt in die anderen Teilprojekte ein. Eine Übersicht der einzelnen Teilprojekte sowie deren Antragsteller finden sich in folgender Auflistung:

• Teilprojekt 1 – Storm Surge Monitor and Simulator
  TP-Leiter: Prof. Dr.-Ing. Jürgen Jensen (Universität Siegen)
• Teilprojekt 2 – Wave Monitor and Wave Load Simulator
  TP-Leiter: Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle (Technische Universität Hamburg-Harburg)
• Teilprojekt 3 – Dike Sensor and Simulator
  TP-Leiter: Prof. Dr.-Ing. Holger Schüttrumpf / Prof. Dr.-Ing. Dipl.-Wirt. Ing. Thomas Gries (Rheinisch-Westfälischen Technische Hochschule Aachen)
• Teilprojekt 4 – Flood Simulator
  TP-Leiter: Prof. Dr.-Ing. Holger Schüttrumpf (Rheinisch-Westfälischen Technische Hochschule Aachen)
• Teilprojekt 5 – Sensor & Spatial Data Infrastructure
  TP-Leiter: Prof. Dr.-Ing. Jörg Blankenbach (Rheinisch-Westfälischen Technische Hochschule Aachen) / Dr.-Ing. Rainer Lehfeldt (Bundesanstalt für Wasserbau)

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