Zur gekoppelten numerischen Modellierung von unterirdischem Hochwasser
Unterirdisches Hochwasser ist ein Grundwasseranstieg, der durch Hochwasser in einem Fluss ausgelöst wird. Es kann sich weit ins Hinterland bewegen und damit überraschend Orte erreichen, die vom oberflächigen Hochwasser normalerweise nicht erreicht werden. Die Ausbreitung des unterirdischen Hochwassers kann berechnet werden.
Hochwasser sind periodisch wiederkehrende natürliche Ereignisse, die erst durch die Besiedlung der Täler entlang der Flüsse und Ströme ihre besondere Brisanz bekommen. Eines der verheerendsten jüngeren Hochwasserereignisse in Deutschland war das August-Hochwasser im Jahr 2002. Zahlreiche Städte und Kommunen im Elbe-Einzugsgebiet waren davon betroffen. Eine Besonderheit dieses Ereignisses war der starke Grundwasseranstieg, unter dem vor allem die Bürger der Stadt Dresden zu leiden hatten: innerhalb kürzester Zeit stieg der Grundwasserspiegel um bis zu sechs Meter auf ein zuvor noch nicht gemessenes Niveau an. Ein Grundwasseranstieg, der durch Hochwasser eines Flusses ausgelöst wird, wird 'unterirdisches Hochwasser' genannt. Ein besonderes Problem des unterirdischen Hochwassers ist die Tatsache, dass es in der Regel unerwartet auftritt, denn eine unterirdische Hochwasserwelle kann sich weit ins Hinterland bewegen und damit auch Orte erreichen, die das oberflächige Hochwasser normalerweise nicht erreicht. Zudem läuft das unterirdische Hochwasser zeitlich dem Hochwasser im Fluss nach, und tritt deshalb oft erst dann in Erscheinung, wenn die Hochwasserwelle im Fluss längst abgeklungen ist.
Die Ausbreitung des unterirdischen Hochwassers kann mit einem gekoppelten numerischen Modell berechnet werden, das sowohl die Bewegung des Wassers im Untergrund als auch auf einer überfluteten Fläche sowie die Wechselwirkungsprozesse zwischen diesen beiden Kompartimenten abbildet. Neben den Abflussprognosen für den Fluss kann mit einem numerischen Modell auch die Ausgangssituation im Grundwasser durch Festlegung von Anfangsbedingungen berücksichtigt werden. Ein gekoppeltes Modellsystem eignet sich zur Unterstützung von operativen Hochwasserschutzmasnahmen und Planungsaufgaben sowie zur Erstellung von Gefahrenkarten des unterirdischen Hochwassers. Modellgestützte Untersuchungen zum Hochwasserschutz, die das Grundwasser mit einbeziehen, sind derzeit allerdings noch selten. Ein herausragendes Pilotprojekt heist 'ZM-GRIMEX'. Während damit der Standort Dresden gut auf zukünftiges unterirdisches Hochwasser vorbereitet wurde, besteht fur andere Städte, die an gröseren Flussen liegen, weiterhin Bedarf an Planungs- und Entscheidungshilfen.
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