IWRM Unstrut, Deutschland
Problembeschreibung
Das Einzugsgebiet des Flusses
Unstrut mit einer Fläche von 6343 km² in Thüringen und Sachsen-Anhalt,
Deutschland, ist höchst hochwasseranfällig und musste schwerwiegende Schäden
durch sowohl historische als auch neuzeitliche Hochwasserereignisse erleiden.
Das derzeitige Hochwasserrückhaltesystem besteht aus zwei Dämmen, einem
Hochwasserkanal und fünf Poldern. Um zukünftige Hochwasser zu bewältigen, muss
das Hochwasserrückhaltesystem erweitert werden. Dazu wird eine Anzahl von
technischen Maßnahmen erstellt und ihre Effekte herausgearbeitet. Wie können wir
herausfinden, welche Maßnahme unter den gegebenen lokalen
hydrologischen/hydraulischen und sozio-geographischen Umständen die Beste ist?
Auf den ersten Blick scheint das offensichtlich zu sein…die Maßnahme, die die
Schäden am meisten reduziert. Aber…
- wenn “Schäden” nur in Geldeinheiten ausgedrückt werden, werden in erster Linie hochwertige Branchen abgesichert werden
- Rückhaltestrukturen werden unterschiedliche Auswirkungen auf Hochwasserwellen mit unterschiedlichen Abflussganglinien haben, daher… welche Abflussganglinie sollten wir auswählen?
Multiple Kriteria Entscheidungsunterstützung
Das erste “Aber” kann durch eine steigende Anzahl von Kriterien vermieden werden, wenn Kriterien wie zum Beispiel verwundbare Einrichtungen (Schulen, Krankenhäuser,…), das Eintreten von lebensbedrohlichen Situationen (bestimmt durch Pegelstand, Strömungsgeschwindigkeiten und Wasserstandanstieg) oder die Anzahl von betroffenen Menschen in den Entscheidungsfindungsprozess miteinbezogen werden. Gewichtungen können zu diesen Kriterien hinzugefügt werden, um ihre unterschiedlichen Tragweiten darzustellen. Das zweite “Aber” kann nicht so einfach gelöst werden…
Multivariate wahrscheinlichkeiten
Klassischerweise werden
Wiederkehrzeiten durch ihre Hochwasserscheitel definiert. Daher können wir den
Aufbau von Ereignissen in der Abnahme in Schäden pro Wiederkehrzeit bestimmen.
Weil nicht nur der Hochwasserscheitel sondern auch das Hochwasservolumen für die
Hochwasserschäden verantwortlich ist, verkompliziert eine zweite
Wahrscheinlichkeit das Problem. Oder sollten wir den Effekt gemäß einer
Anschlusswahrscheinlichkeit einstufen? Zusätzlich haben wir herausgefunden, dass
für bestimmte Hochwasserscheitel- und/oder Hochwasservolumenwiederkehrzeiten
Hochwasserrückhaltekonstruktionen die Hochwasserauswirkungen sogar
ansteigen lassen! Wie können wir diese Vielzahl von Daten
kombinieren?
Fuzzy LogiK und Entscheidungsunterstützung
Wir haben eine Methodik entwickelt, die das „klassische“ risikobasierte Verfahren der Analyse verschiedener Hochwasserscheitel beibehält und diese mit einer Entscheidung kombiniert. Wir fügen die Hochwasservolumenwahrscheinlichkeit mit Hilfe der Fuzzy Logik in die klassische Wiederkehrzeit ein. Dadurch haben wir die “frische” Wahrscheinlichkeit in eine - realistischere - ungenaue Wahrscheinlichkeit umgewandelt. Das hat den Vorteil, dass die Entscheidungsträger gewohnte Verfahren und Algorithmen mit diesen ungenauen Wahrscheinlichkeiten nutzen können. Der zweite Vorteil ist, dass die anhaftende Ungenauigkeit, auf welche der Entscheidungsträger seine Entscheidung begründen muss, nicht versteckt ist, sondern graphisch dargestellt werden kann. Es ist besser eine genaue Entscheidung begründet auf ungenaue Daten zu machen als eine ungenaue Entscheidung begründet auf sogenannte genaue Daten.