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2. Stuck-Zwischenbericht

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2. Stuck-Zwischenbericht BMBF-PROJEKT STUCK ZWISCHENBERICHT 2016–2017 Projektbericht Gewässer und Hochwasserschutz Nr. 1/2017 Sicherstellung der Entwässerung küstennaher, urbaner Räume unter Berücksichtigung des Klimawandels – das BMBF-Forschungsprojekt StucK Zweiter Zwischenbericht 2016–2017 1 Zweiter Zwischenbericht des Forschungsprojekts StucK, Förder- kennzeichen 033W031, gefördert vom Bundesministerium für Bil- dung und Forschung (BMBF) innerhalb des Förderschwerpunkts Nachhaltiges Wassermanagement (NaWaM). Projektpartner: Landesbetrieb Straßen, Brücken und Gewässer (LSBG) Sachsenfeld 3–5, 20097 Hamburg Prof. Dr. Gabriele Gönnert Technische Universität Hamburg (TUHH) Institut für Wasserbau Denickestraße 22, 21073 Hamburg Prof. Dr.-Ing. Peter Fröhle hydro & meteo GmbH & Co. KG (h&m) Breite Straße 6–8, 23552 Lübeck Dr. Thomas Einfalt Universität Hamburg (UHH) Biozentrum Klein Flottbek Angewandte Pflanzenökologie Ohnhorststraße 18, 22609 Hamburg Prof. Dr. Kai Jensen Centrum für Erdsystemforschung und Nachhaltigkeit (CEN), Institut für Bodenkunde Allendeplatz 2, 20146 Hamburg Prof. Dr. Annette Eschenbach Hamburgisches WeltWirtschaftsInstitut gGmbH (HWWI) Baumwall 7, 20459 Hamburg Dr. Malte Jahn © LSBG Hamburg 2017 Alle Rechte vorbehalten. Ohne ausdrückliche Prüfung und Genehmigung des LSBG ist es nicht gestattet, diesen dienstlichen Bericht oder Teile daraus zu veröffentlichen. 2 FÜR SIE. FÜR HAMBURG. Inhalt 1 Einleitung .......................................................................................................................... 11 2 Naturräumliche Beschreibung der Modellregionen (LSBG) ..................................... 13 2.1 Modellregion Dove-Elbe ....................................................................................................14 2.2 Modellregion Kollau ...........................................................................................................19 2.3 Derzeitiges Klima ...............................................................................................................22 3 Hochwassermanagement und Umsetzung in den urbanen Projektgebieten (AP 3 und AP 5, LSBG) ................................................................................................... 25 3.1 Nationale Praxis von Binnenentwässerung und Hochwasserschutz in den Küstenländern .....................................................................................................................25 3.2 Praxis von Binnenentwässerung und Hochwasserschutz in Hamburg ....................26 3.3 Modellregion Dove-Elbe ....................................................................................................28 3.3.1 Vorbeugender Hochwasserschutz ......................................................................... 28 3.3.2 Technischer Hochwasserschutz ............................................................................. 29 3.3.3 Operativer Hochwasserschutz ............................................................................... 33 3.3.4 Statistische Auswertungen ..................................................................................... 36 3.4 Modellregion Kollau ...........................................................................................................43 3.4.1 Vorbeugender Hochwasserschutz ......................................................................... 44 3.4.2 Technischer Hochwasserschutz ............................................................................. 45 3.4.3 Operativer Hochwasserschutz ............................................................................... 45 3.4.4 Statistische Auswertungen ..................................................................................... 46 3.5 Vorfeuchteindex (API) .......................................................................................................48 3.6 Szenarienbetrachtung .......................................................................................................50 4 Niederschlagsmessung und -vorhersage (AP 1, hydro & meteo) ........................... 57 4.1 Datenbezug und -bereitstellung ......................................................................................57 4.1.1 Radardaten und Radardatenprodukte .................................................................. 57 4.1.2 Numerische Wettervorhersagedaten .................................................................... 59 4.1.3 Stationsmessdaten ................................................................................................... 61 4.2 Einrichtung von Hardware (Serviceleistungen) ............................................................61 4.3 Forschung und Entwicklung: Online Korrektur für die vier Radarstandorte Boostedt, Hannover, Rostock und Emden.....................................................................61 4.3.1 Bodenechos ................................................................................................................ 62 4.3.2 Strahlenfehler ............................................................................................................ 63 4.3.3 Bildinterpolation ........................................................................................................ 63 3 4.3.4 Korrekturbewertung ................................................................................................. 64 4.4 Kompositierung ..................................................................................................................65 4.5 Aneichung ............................................................................................................................66 4.6 Radarnowcast .....................................................................................................................67 4.7 Nowcast-Ensembles ..........................................................................................................68 4.8 Ereignisauswertung ...........................................................................................................71 4.8.1 Einleitung .................................................................................................................... 71 4.8.2 Daten und Methodik ................................................................................................. 71 4.8.3 Ergebnisse .................................................................................................................. 72 4.9 Interpolierte Vorhersage ...................................................................................................75 5 Hydrologie und Flächenmanagement (AP 2, TUHH) ................................................. 77 5.1.1 Echtzeitbestimmung von Abflüssen aus räumlich detaillierten Niederschlagsdaten (AP 2.1) .................................................................................. 78 5.1.2 Ziel des Arbeitspaketes ........................................................................................... 78 5.1.3 Modellansatz .............................................................................................................. 78 5.1.4 Stand der Bearbeitung: Modellgebiet Kollau ....................................................... 82 5.1.5 Stand der Bearbeitung: Modellgebiet Dove-Elbe ............................................... 84 5.2 Optimierung der hydrologischen Modellansätze und der Modellierung zur Berücksichtigung von Regelungsanlagen (AP 2.2 und AP 2.3) .................................88 5.3 Implementierung einer Kurzzeitvorhersage im hydrologisch-numerischen Modell (AP 2.4) ...................................................................................................................90 5.4 Optimierung des Flächenmanagements unter Berücksichtigung bestehender und zukünftig geplanter Nutzungen (AP 2.5) ...............................................................93 6 Ökologie urbaner Fließgewässer (AP 4, UHH) ........................................................... 95 6.1 Darstellung des Ist-Zustandes im Hinblick auf die EG-WRRL (AP 4.1) ...................95 6.2 Vegetation (AP 4.2) ...........................................................................................................96 6.2.1 Vegetationsentwicklung eines Hochwasserrückhaltebeckens nach Wiederherstellung der Retentionsfunktion.......................................................... 96 6.2.2 Vegetationszusammensetzung urbaner Überschwemmungsflächen ........... 100 6.2.3 Biodiversität von urbanen Hochwasserrückhaltebecken ................................ 102 6.2.4 Vegetationsentwicklung entlang der Dove-Elbe seit der Abdämmung im Jahr 1951 ............................................................................................................ 103 6.3 Kartierung und Analyse der Ressource Boden (AP 4.3) .......................................... 106 6.4 Kohlenstoff (AP 4.4) ....................................................................................................... 109 6.4.1 Kurz- und langfristige Kohlenstofffestlegung in der Vegetation von urbanen Überschwemmungsflächen ................................................................... 110 4 FÜR SIE. FÜR HAMBURG. 6.4.2 Kohlenstoffpools in Böden von Überschwemmungsflächen .......................... 111 6.5 Bodenwasserhaushalt (AP 4.5) .................................................................................... 113 6.6 Schadstoffinventar ......................................................................................................... 118 7 Ökonomische Analyse (AP 6, HWWI) ......................................................................
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