Lösungen

Simulation zum Schutz gegen Starkregen und Hochwasser

Als Folge der rasant voranschreitenden globalen Erwärmung kommt es immer mehr zu klimatischen Veränderungen und Extremwetterereignissen. Neben den zu erwartenden enormen Hitzeperioden bringen besonders Starkregen und Hochwasser Gefahren und Probleme mit sich, denen in Städten wie auf dem Land durch nachhaltige Klimaanpassungsmaßnahmen so schnell wie möglich begegnet werden muss. Denn intelligentes Risikomanagement und effiziente Anpassungsstrategien, wie die Sicherung und Schaffung von Retentionsflächen, die offene Ableitung von Regenwasser, Fassaden- und Dachflächenbegrünung und etliches mehr, erhöhen die Resilienz von Städten und Regionen gegenüber Unwettern. Unsere interaktive Simulationssoftware viscloud bietet dabei vieles, was eine moderne wassersensible Stadt- und Landschaftsgestaltung im Sinne von blau-grüner Infrastruktur braucht, um die richtigen Maßnahmen zu definieren und die besten, auf fundierten Daten und Szenarien basierten Entscheidungen zu treffen.

Blau-grüne Infrastruktur und Sponge City

Visualisierung eines Stadtteils mit verschiedenfarbigen Grundrissen in der VRVis-Simulationssoftware Visdom.
viscloud-Simulation von Maßnahmen für eine wassersensible Stadtgestaltung mit Elementen wie Dachbegrünung, Retentionsspeicher und offener Ableitung.

Vor allem Städte und Gemeinden leiden unter den Folgen des Klimawandels: Hitzeperioden wechseln sich mit Extremwetterereignissen wie Starkregen und Überflutungen ab. Obwohl der Klimawandel ein globales Problem ist, bergen vor allem lokale Maßnahmen in urbanen Gegenden großes Potenzial für rasche Erleichterung. Das immer häufiger und heftiger anfallende Regenwasser kann durch innovative Stadtentwicklungskonzepte aus dem Bereich Sponge City nicht nur gebändigt, sondern auch produktiv genützt werden. Mit unserer einzigartigen digitalen Simulations- und Visualisierungsanwendung viscloud lösen wir reale Probleme, die durch zu viel Wasser verursacht werden. Oftmals sind es bereits einfache Maßnahmen, wie begrünte Dächer oder regenwassergespeiste Biotope, die Verbesserung bringen.

Katastrophenschutz und Hochwassermanagement

Screenshot aus viscloud, das eine Siedlung mit farblich gekennzeichneten Häusern mit verschiedenem Hochwasserrisiko und Überschwemmungszonen zeigt.
Der digitale Zwilling einer Großstadt oder Region bietet die ideale Basis, um alle Überschwemmungsrisiken zu analysieren und anschließend maßgeschneiderte Maßnahmen anhand realer Bedingungen auszutesten.

Als eine der negativsten Auswirkungen der Klimakrise ist mit einem Anstieg an Hochwasserkatastrophen als Folge von Starkregen-Ereignissen zu rechnen. Darum ist es für Städte wie Gemeinden weltweit von größter Bedeutung, sich bereits im Vorfeld ein genaues Bild machen zu können, welche Infrastruktur besonders gefährdet ist und welche baulichen oder landschaftsplanerischen Vorkehrungen getroffen werden sollten, um beispielsweise Überflutungen abzuwenden. Unsere Simulationssoftware viscloud bietet hierfür den idealen Support: Aus realen Daten werden digitale Zwillinge ganzer Städte und extrem großer Regionen erstellt, in denen in einer bislang auf dem Markt unerreichten Geschwindigkeit alle Arten von Extremwetter-Szenarien simuliert werden können. Dadurch wird es möglich, digital die geeignetsten Maßnahmen - von baulichen Maßnahmen über die geeignetsten Orte für Schutzbarrieren bis hin zu den besten Evakuierungswegen - zu eruieren und auf Basis dessen zu entscheiden, welche anschließend real umgesetzt werden.

Hochwasserprognose

Screenshot aus der Simulationssoftware viscloud, auf der man Maßnahmenplanungsmöglichkeiten gegen Hochwasser sieht.
Egal ob Schutzmauern, temporäre Sandsäcke oder andere Maßnahmen, mit viscloud kann man innerhalb von Sekunden ergründen, was der beste Schutz gegen drohende Überflutungen ist.

Selbst die beste Prognose kann das eintretende Ereignis nicht verhindern, aber wesentlich dabei helfen, sich ein Bild über Ausmaß und Umfang eines Unwetters oder Hochwassers zu machen. Hochwasserwarnungen haben dabei eine lange Tradition in Österreich, im letzten Jahrhundert informierten schnelle Reiter, wenn Flusspegel bedrohlich anstiegen und Städte akut von einer Flut bedroht waren. Zum heutigen, hochmodernen Hochwasserschutz gehört eine präzise Hochwasserprognose dazu. Wir können diese objektbezogen oder anhand von beliebigen GIS-Koordinaten durchführen. Dies ist beispielsweise für personalisierte Prognosen wichtig, aber auch in der Schifffahrt-Navigation.

Risikoanalyse

Qualitätszertifikat des Standardreferenzverfahrens "Starkregengefahrenkarten"
Visdom ist Träger des Qualitätszertifikats des Standardreferenzverfahrens "Starkregengefahrenkarten" des Bundeslandes Baden-Württemberg.

Risikoanalysen und Starkregengefahrenkarten sind wichtige Grundlagen, um Städte und Regionen resilienter gegenüber Hochwasser und Starkregen zu machen. Wir bieten in diesem Zusammenhang die Detailrechnung im Mikro- und Makrobereich für verschiedene hydrodynamische Ereignisse an, für kleine Kommunen oder großflächig für ganze Regionen oder gar Länder. Im Rahmen der Kooperation mit dem deutschen Forschungspartner DAHLEM wurde die Simulationssoftware viscloud durch das Land Baden-Württemberg mit der Standardreferenz für Starkregengefahrenkarten zertifiziert. Was viscloud in diesem Bereich so einmalig und anwendungsfreundlich macht, ist die Koppelung von Simulation, Risikoanalyse und leicht verständlicher Visualisierung, wodurch die ideale Grundlage geschaffen wird, um im Rahmen von Öffentlichkeitsarbeit oder Schulungen schon im Vorfeld die Bevölkerung sowie Notfallpersonal zielgruppengerecht und niederschwellig auf mögliche Extremwetter-Ereignisse vorzubereiten.

Unsere Expertise im Bereich Hochwasser- und Starkregen-Simulation

Unsere Expertise fußt auf der jahrelangen gemeinsamen Forschungs- und Entwicklungsarbeit mit hochkarätigen wissenschaftlichen Partner sowie renommierten Anwendungspartnern.

Wissenschaftliche PartneR:  Prof. Günter Blöschl (Ingenieurhydrologie und Wassermengenwirtschaft, TU Wien), Prof. Sebastian Noelle (RWTH Aachen), University of Copenhagen/Department of Geosciences and Natural Resource Management

AnwendungspartneR:  StEB Köln, Stadtentwässerungsbetriebe Köln (AöR), Hamburg Wasser, Oldenburgisch-ostfriesischer Wasserverband, Dahlem, Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Energie und Mobilität Rheinland-Pfalz (MKUEN), Bundesministerium für Landwirtschaft, Regionen und Tourismus (BMLRT), Österreichischer Versicherungsverband, DHI Group, Henning Larsen, , RIOCOM – Ingenieurbüro für Kulturtechnik und Wasserwirtschaft DI Albert Schwingshandl, Dr. Pecher AG

Visual Analytics für eine bessere Umwelt

Visuelle Analyse-Tools sind in der digitalisierten Industrie längst etabliert, um auf Basis von Auswertung großer Zeitreihendatensätze eine effiziente und zuverlässige vorausschauende Wartung sowie Performance-Analysen in Echtzeit zu gewährleisten. In der Industrie sparen Visual Analytics-Lösungen Kosten und Zeit auf höchstem Niveau. In der Umwelt eingesetzt, schafft die visuelle Analyse ein besseres und tiefgreifendere Verständnis des Klimawandels und ermöglicht zuverlässigere Prognosen. Darüber hinaus kann visuelle Analyse, z.B. von Klima- und Energiedaten, entscheidende Beiträge für die Entwicklung und Überprüfung belastbarer, datenbasierter Antworten auf die Klimakrise etwa im Energiesektor leisten.

Visuelle Analyse von meteorologischen Zeitreihendaten

Der Rücken eines Mannes und der Hinterkopf einer Frau, die auf eine Visualisierung schauen, auf der verschiedene Wärmezonen einer Stadt in Rottönen abgebildet ist.
Klimadaten, vor allem auch in urbanen Räumen, sind vor allem eines: sehr groß, sehr viel - und hochkomplex. Visual Analytics schafft hier eine ideale Basis, um diese Daten für Fachleute visuell zusammenzuführen und so dabei zu helfen, Städte fit für die klimatischen Veränderungen der Zukunft zu machen. (c) PID / David Bohmann

Für den Nachweis von tiefgreifenden Veränderungen im Klimasystem sind hochaufgelöste meteorologische Zeitreihendaten von unschätzbarem Wert. Diese Datensätze ermöglichen unter anderem eine umfassende Untersuchung von Erwärmungs- und Abkühlungstendenzen, das Erkennen von ausgeprägten strukturellen Veränderungen und periodischen Verhaltensweisen. Für die umfassende sowie für den Menschen intuitiv anzuwendende Analyse dieser Daten, die alle Details wie Temperaturspitzen und kontextbezogene Ausreißer miteinbeziehen kann, befasst sich unsere Visual Analytics-Forschungsgruppe mit der Entwicklung modernster Analysewerkzeuge mit leistungsstarken Rechenkapazitäten und der Möglichkeit von web- und cloudbasierter Nutzung.

Visual Analytics für Predictive Maintenance im Bereich Erneuerbare Energien

Bild einer Fischwanderhilfe und eines Staudamms mit Landschaft
Visual Analytics für die Wartung und Instandhaltung von Wasserkraftwerken leistet einen wichten Beitrag für eine nachhaltige Zukunft. (c) VERBUND

Erneuerbare Energien wie die Wasserkraft stellen in Österreich seit vielen Jahrzehnten das Rückgrat der Energieversorgung dar. Viele Wasserkraftanlagen sind darum auch bereits älteren Semesters und müssen und bedürfen einer genauen Überwachung und Leistungsoptimierung, um auch zukünftige Stützen einer grünen und klimafreundlichen Zukunft zu sein. Moderne Messsensoren und für eine maßgeschneiderte Datenanalyse können hier die notwendigen Bausteine liefern, um mithilfe eines intelligenten digitalen Wasserkraft-Zwillings Echtzeitüberwachung und bessere Instandhaltung zu ermöglichen.

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