App-Entwicklung für die Simulation von Starkregener­eignissen

Extremwetterereignisse, wie sie im Zuge des Klimawandels inzwischen regelmäßig auftreten, stellen Städte und Kommunen vor große Herausforderungen. In Dresden entwickelt das Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik (IWD) einen „Urbanen Digitalen Starkregenzwilling“ für die sächsische Landeshauptstadt. Mittels App können Nutzende künftig Starkregenereignisse simulieren, Informationen über Gefährdungslagen erhalten und auf dieser Grundlage Schutzmaßnahmen vorbereiten. Der Prototyp auf Basis freier und offener Software liegt nun vor.

Im Rahmen des Modellprojekts Smart City Dresden arbeiten Forschende am IWD seit Mai 2024 an der technologisch-methodischen Erstellung des sogenannten Starkregenzwillings: ein virtuelles Modell der Stadt, in dem geografische Daten (die Topografie Dresdens) und städtische Informationen (etwa Straßen- und Gebäudetypen) zusammengeführt werden. Nach Integration von Fachinformationen aus der Hydrologie und Hydrodynamik können im digitalen Zwilling Abflusssimulationen d

Der Prototyp bietet eine vollautomatisierte Erstellung von 2D-Simulationsmodellen, die durch Niederschlagsprognosen des Deutschen Wetterdienstes ergänzt werden können. 3D-Kartenmodell von Teilen Dresdens, in dem ein Hochwasser simuliert ist. Die Simulationsergebnisse liefern detaillierte Informationen zu Wassertiefen und Fließgeschwindigkeiten in überfluteten Gebieten und können mit städtischen Infrastrukturelementen wie Straßen und Gebäuden verschnitten werden, um potenzielle Gefährdungen genau zu analysieren.

Über eine für Desktop- sowie Mobilgeräte verfügbare 3D-Web-App können grundlegende Karten- und Flächendaten visualisiert und abgerufen werden. Anwendende erhalten die Möglichkeit, Starkregensimulationen in manuell ausgewählten Stadtbereichen zu starten und die Ergebnisse in Echtzeit zu verfolgen. Dabei lässt sich das Hochwasserrisiko für den gesamten Stadtbereich bis hin zum einzelnen Gebäude bewerten um schlussendlich Betroffenheits- und Schadenspotentiale zu berechnen. Diese können die zuständigen Behörden und Privatpersonen bei der Entscheidungsfindung der Hochwasservorsorge unterstützen.

Eine besondere Fähigkeit des Systems, so Backhaus, sei es, dass man die Simulationsmodelle schnell und einfach auf Basis des im Urbanen Digitalen Zwilling verknüpften kommunalen und landesweiten Datenbestand generieren können. Bild von einem 3D-Kartenmodell Dresdens. In der Mitte des Bildes befindet sich ein vertikal ausgerichteter Schieberegler. Linkerhand ist ein Jahrhundert-Hochwasser der simuliert, rechterhand ein Extrem-Starkregenereignis. So ließen sich sowohl klassische 2D hydrodynamisch-numerische Simulationen für Stadtgebiete als auch daraus abgeleitete 3D-Simulationen von Bauwerken wie Brücken erstellen. Dies erlaubt es der Stadt, präzise Daten zur Überflutungsgefährdung zu erhalten und so im Katastrophenfall schneller reagieren zu können.

Im 2. Quartal 2025 soll die Plattform öffentlich zugänglich gemacht werden. Die vollständige Entwicklung des Urbanen Digitalen Starkregenzwillings ist für Ende 2026 vorgesehen. Eine Weiterentwicklung darüber hinaus wird angestrebt.

Hintergrund

Die Projektleitung der Landeshauptstadt (Eigenbetrieb IT-Dienstleistungen) arbeitet im Modellprojekt Smart City Dresden an mehreren Stellen mit der TU Dresden zusammen. So ist das WISSENSARCHITEKTUR – Laboratory of Knowledge Architecture für die wissenschaftliche Leitung zuständig. Ein Forschungsteam der Wirtschaftsinformatik untersucht die Wertgenerierung des städtischen Open-Data-Portals. Die Maßnahme „Umweltmonitoring/Digitaler Starkregenzwilling“ entsteht unter Leitung des Umweltamtes der Landeshauptstadt Dresden (Dr. Katja Maerker) und setzt das BMU-Förderprojekt WAWUR (Wild abfließendes Wasser in urbanen Räumen) fort.

Kontakt

Lars Backhaus M.Sc.

Technische Universität Dresden (Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik)

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Telefon (0351) 46 33 22 62
E-Mail lars.backhaus@tu-dresden.de