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GIS-basierte Starkregen-Risikoanalyse unter besonderer Berücksichtigung von Datenerfordernissen und methodischer Aussagefähigkeit

  • Der Einstieg in ein kommunales Starkregenrisikomanagement muss über eine fundierte Risikoanalyse erfolgen, die mögliche Gefährdungen, Objektbetroffenheiten und Schadenspotenziale identifiziert und bewertet. GIS-basierte Verfahren stellen hierfür vergleichsweise einfache, effiziente Werkzeuge dar, deren Ergebnisse jedoch erheblich von subjektiven Festlegungen, der Qualität der Eingangsdaten und methodischen Einzelaspekten abhängen. Im Gegensatz zur vergleichsweise zuverlässig quantifizierbaren Gefährdung entzieht sich die Objektvulnerabilität bislang mangels Daten noch einer gebietsweiten Beurteilung. Auch die Ersatzgröße Schadenspotenzial lässt sich nur schwer auf mikroskaliger Ebene erfassen. Das im Rahmen dieser Arbeit entwickelte Gesamtkonzept einer GIS-basierten Risikoanalyse widmet sich zum einen einer methodischen Vertiefung der einzelnen Arbeitsschritte und analysiert die Auswirkungen unterschiedlicher Festlegungen auf die generierten Ergebnisse. Ein Hauptaugenmerk liegt dabei auf dem Einfluss der Eingangsdaten und deren optimaler Verwertung. Parallel dazu werden die Abbildungsdefizite der Vulnerabilität näher untersucht und Vorschläge für eine methodische Verbesserung der gebietsweiten Schadenspotenzialanalyse ausgearbeitet. Beide Schritte münden in Empfehlungen zur Anwendung sowie zur Ergebnisverwertung im Zuge der weiterführenden Risikokommunikation. Die Untersuchungen zeigen, dass vor allem die Vorglättung des Oberflächenmodells (DOM) das Gefährdungsergebnis prägt und dass für Senken und Fließwege unterschiedliche DOM-Aufbereitungen erforderlich sind. Ferner darf die methodische Berücksichtigung weiterer gefährdungsrelevanter Parameter nicht die Effizienz und Handhabungsvorteile beeinträchtigen. Die Abbildung von Vulnerabilitäten auf Objektebene scheitert vorrangig an mangelnden Angaben zur Objektanfälligkeit und zur Bewältigungskapazität, während sich Schadenspotenziale sehr grob anhand von Nutzungsdaten abschätzen lassen. Eine bessere Objektivierung der Schadenspotenzialanalyse lässt sich erreichen, wenn dieses getrennt nach Vulnerabilitätsdimensionen bewertet wird und wenn dazu charakteristische Schadenstypen als Hilfsgrößen der Bewertung verwendet werden. Risikobewertungen sind vorrangig vulnerabilitätsbezogen, d. h. mit Fokus auf möglichen Schadensausmaße und Präventionsmaßnahmen durchzuführen. Dies kann jedoch nur auf Objektebene, konkret durch bzw. mit dem potenziell Betroffenen erfolgen. Damit wird die Risikoanalyse zwangsläufig zu einem gemeinsamen Prozess und Dialog zwischen kommunaler Verantwortung zu Information und Aufklärung auf der einen Seite und individueller Eigenverantwortung und Risikoakzeptanz auf der anderen Seite.
  • Municipal risk management for heavy rainfall and pluvial flooding must be based on sound risk analysis, which identifies and evaluates potential hazards, exposed properties and damage potentials. GIS-based methods provide comparatively simple and efficient tools for this task. However, their results are highly dependent on subjective determinations, the quality of input data and individual methodology aspects. While flooding hazards can be quantified with comparative reliability, area-wide assessment of building vulnerability has not been possible to date due to lack of data. Damage potential, as a substitute variable, is also difficult to detect and to quantify on a micro-scale level. On the one hand, the overall concept of a GIS-based risk analysis developed within the scope of this thesis addresses the individual steps with greater methodological detail and analyzes the effects of different determinations on the generated results. Particular attention is paid to the influence of the input data and their optimum use. At the same time, this thesis examines deficits in describing vulnerability more closely and works up proposals for methodological improvement of area-wide analysis of damage potentials. Both steps lead to recommendations on application and use of the results in subsequent risk communication. The investigations show that, in particular, the prefilling of the digital surface model (DSM) determines the results of hazard analysis. The investigations show that, above all, the prefilling (smoothing) of the DSM determines the results of hazard analysis and that different DSM preparations are essential for an appropriate determination of sinks and flow paths. Furthermore, methodological consideration of further hazard-relevant parameters must not negatively impact the efficiency and handling advantages of this GIS-based approach. The description of vulnerabilities at building level mainly fails due to lack of information on building susceptibility and coping capacity, while municipal usage data can be used to very roughly estimate damage potentials. Improved objectivisation of the damage potential analysis can be achieved if it is evaluated by separate vulnerability dimensions, and if characteristic damage types are used as auxiliary evaluation variables. Risk assessments must be performed primarily on a vulnerability-basis; that is, they must focus on the potential extents of damage and prevention measures. However, this can only be done at building level, specifically by or with the potentially affected person. This inevitably makes the risk analysis a joint process, requiring dialogue, and the need to balance the municipal responsibility to inform and educate on the one hand with private persons’ individual responsibility and risk acceptance on the other.

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Metadaten
Author:Christian Scheid
URN (permanent link):urn:nbn:de:hbz:386-kluedo-54316
ISBN:978-3-95974-102-6
Serie (Series number):Schriftenreihe Wasser Infrastruktur Ressourcen (4)
Advisor:Theo G. Schmitt, Dirk Muschalla
Document Type:Doctoral Thesis
Language of publication:German
Publication Date:2018/12/14
Date of first Publication:2018/12/14
Publishing Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Granting Institute:Technische Universität Kaiserslautern
Acceptance Date of the Thesis:2018/08/29
Date of the Publication (Server):2018/12/18
Tag:GIS-Analyse; Risikoanalyse; Schadenspotenzialanalyse; Starkregen; Topografische Gefährdungsanalyse; Überflutung; Überflutungsvorsorge
Number of page:XVII, 273
Faculties / Organisational entities:Fachbereich Bauingenieurwesen
DDC-Cassification:6 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften / 624 Ingenieurbau und Umwelttechnik
Licence (German):Creative Commons 4.0 - Namensnennung (CC BY 4.0)