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Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Rieger

Water engineering and management

Faculty of Civil Engineering and Environmental Technology

Professors

Professor

  • Head of hydraulic engineering laboratory
  • Director of the study program: Environmental Engineering (UIW, B.Eng.)

D 230

0991/3615-421

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NewspaperArticle
  • S. Teschemacher
  • M. Neumayer
  • M. Disse
  • Wolfgang Rieger

Retentionspotential von Aufforstungsmaßnahmen in einem voralpinen Einzugsgebiet.

In: LWF Wissen (Bayerischen Landesanstalt für Wald und Forstwirtschaft) vol. 2018 pg. 11-18

show abstract

Aufforstungs- und Waldumbaumaßnahmen können wichtige Bestandteile eines integralen Hochwasserschutzkonzepts sein, das sich aus technischem und natürlichem Hochwasserschutz zusammensetzt. Die forstwirtschaftlichen Maßnahmen beeinflussen durch eine Veränderung der Interzeption, der Evapotranspiration, der Infiltration und der Rauheit die Prozesse Abflussbildung, -konzentration und -routing und wirken damit als dezentraler Hochwasserrückhalt. Aufgrund unterschiedlicher Untersuchungsgebiete und verwendeter Modellansätze weichen die in bisherigen Studien durch Aufforstungs- und Waldumbaumaßnahmen ermittelten Hochwasserscheitelabminderungen zum Teil stark von- einander ab. Im Projekt ProNaHo wird die ereignis- und gebietsabhängige Wirksamkeit verschiedener natürlicher und dezentraler Maßnahmen mit einem weitgehend physikalisch basierten Modellansatz, bestehend aus dem hydrologischen Modell WaSiM und dem hydraulischen Modell HyDRO_AS-2D, untersucht. Eines der Untersuchungsgebiete ist das voralpine Einzugsgebiet der Mangfall. Die modelltechnisch umgesetzten Aufforstungs- und Renaturierungs- bzw. Auengestaltungsmaßnahmen wurden für fünf Hochwasserereignisse mit verschiedenen Charakteristika und Jährlichkeiten untersucht. Die dabei ermittelte Hochwasserscheitelabminderung ist stark von der Ereignischarakteristik (advektiv, konvektiv) und den Gebietseigenschaften abhängig. Der Einfluss der Jährlichkeit ist dagegen geringer. Die Renaturierungs- und Auen-gestaltungsmaßnahmen führen bei allen Ereignissen zu einer deutlichen Zunahme der Überschwemmungsflächen. Während eine zeitliche Verzögerung des Abflussscheitels festgestellt werden kann, ist die an der Mangfall erreichbare Scheitelabminderung vernachlässigbar klein.
NewspaperArticle
  • L. Grossmann
  • Wolfgang Rieger
  • I. Baselt

Naturgefahren spielerisch verstehen - Moderne Risikokommunikation durch ein interaktives Naturgefahrenmodell.

In: Mitglieder-Rundbrief der Deutschen Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) vol. 2022 pg. 10-13

show abstract

Naturgefahren gehörten schon immer zur Lebenswirklichkeit von Bürgern und Kommunen in Bayern. Die Auswirkungen des Klimawandels, veränderte Gefahrenprozesse sowie erhöhte Vulnerabilität führen jedoch heutzutage zu neuen Herausforderungen. Neben technischenMaßnahmen ist die Einbindung der Bevölkerung im Rahmen der Eigenvorsorge von zunehmender Bedeutung. Naturgefahrenprozesse, Vulnerabilitätsdynamiken und Risikomanagement sind jedoch komplexe Inhalte. Es bedarf daher moderner – aber nicht zwingend digitaler – Methoden, um diese Themen der Öffentlichkeit anschaulich und verständlich zu vermitteln. ImAlpenraumhaben sich interaktive Naturgefahrenmodelle und -spiele als wertvolle Kommunikationsmittel erwiesen, um das Risikobewusstsein sowie die Eigeninitiative in der Bevölkerung zu stärken. Seit letztem Jahr steht der Bayerischen Wasserwirtschaft ein neues interaktives physikalisches Naturgefahrenmodell zur Verfügung. Mithilfe einer Modelllandschaft können verschiedene Naturgefahren, sowie die Wirkung von Schutz- und Vorsorgemaßnahmen spielerisch entdeckt werden. Ein Jahr intensiver Nutzung bei verschiedenen Veranstaltungen bestätigt denMehrwert für die Risikokommunikation und weckt internationales Interesse an Transferprojekten.
Journal article
  • V. Heimhuber
  • Wolfgang Rieger

GIS‑basierte Hochwasserrisikoanalyse für Onaville, Canaan-Haiti.

vol. 2015 pg. 71-82

show abstract

Infolge des verheerenden Erdbebens von 2010 in PortauPrince entstand in einem zuvor weitestgehend unbesiedelten, nordöstlich der Hauptstadt gelegenen Gebiet die informelle Siedlung Onaville. Hauptziel des hier dargestellten Beitrags war es, mittels GISbasierter hydrologischer und hydrodynamischnumerischer Modellierungen das Hochwasserrisiko von Onaville zu bestimmen und auf Grundlage der Ergebnisse ein Hochwasserschutzkonzept zu erarbeiten. Hierfür wurden zunächst Modellregen verschiedener Jährlichkeiten auf der Basis örtlicher IntensitätsDauerNiederschlagskurven erstellt. Die Modellregen dienten anschließend als Input für die Modellierung des Niederschlags-Abfluss-Prozesses in HECHMS. Die Hochwassersimulation für das Hauptgerinne im Untersuchungsgebiet wurde mit HECRAS durchgeführt. Topographische Daten standen in Form eines vorläufigen TanDEMX Digitalen Geländemodells (DGM) mit 6 m Auflösung für das gesamte Untersuchungsgebiet sowie einem drohnenbasierten DGM mit 30 cm Auflösung für Teile des Untersuchungsgebiets zur Verfügung. Die hydrologische und hydrodynamischnumerische Modellierung zeigte, dass große Teile des Untersuchungsgebiets derzeit einer akuten Hochwassergefahr ausgesetzt sind. Für das Gefahrenmanagement vor Ort wurden die Ergebnisse der Hochwasserrisikoanalyse in einer Hochwasserrisikokarte eingebettet. Des Weiteren wurde ein Hochwasserschutzkonzept erarbeitet, in welchem bauliche Maßnahmen zum Schutz der Siedlung gegen ein 100jährliches Hochwasser dargestellt sind.
NewspaperArticle
  • U. Mackes
  • R. Neumann
  • C. Oberacker
  • E. Plötscher
  • Rieger D.
  • Wolfgang Rieger
  • l. Rieh
  • A. Rimbück
  • M. Wolff

Das Risiko minimieren: Bayerns Kommunen als Partner des Freistaats beim Hochwasserschutz.

In: Der Bayerische Bürgermeister vol. 2019

Contribution
  • M. Disse
  • Wolfgang Rieger
  • A. Bárdossy
  • A. Bronsert

Quantifying flood reduction effects due to land-use change in the Rhine basin.

In: Proceedings of the 1st Scientific Conference on Integrated Catchment for Hazard Mitigation. vol. 1 pg. 56-59

  • (2007)

show abstract

In addition to flood disasters on major rivers, damage caused by the flooding of smaller and medium-sized tributaries is also of considerable significance. To ensure that flood protection measures are effective, engineering flood prevention measures on the rivers must be supported by integrated catchment management. This includes decentralised water retention measures implemented in the sectors of forestry, agriculture and in residential areas. Within this scope new instruments have to be elaborated and introduced, such as GIS-based systems and systems for the evaluation of economic consequences and eco-efficiency of flood damage precaution measures associated with land-use. These are extremely significant for improving information management, the prevention of advice to the general public and for the acceptance of flood precaution measures. The conference intends to promote scientific exchange between specialists working on all areas concerning integrated catchment management. This includes the methodology for identification of catchment types prone to flooding hazards, the control and validation of land-use concepts for decentralised water retention as well as its combination and upscaling procedures up to mesoscale catchments. As catchment management is not only the concern of natural scientists the strategies for enhancing catchment management and the development of decision-support tools will also be important topics of the conference.
Journal article
  • Wolfgang Rieger
  • M. Disse

Water retention on the surface - possibilities and limits of decentralised flood protection.

In: WasserWirtschaft vol. 98 pg. 41-43

  • (2008)

show abstract

On July 31st and August 1st, 2008 the Seminar on Water Retention on the Surface - Possibilities and Limits of Decentralized Flooding Prevention took place at the Bavarian Academy for Nature Conservation and Landscape Management
Contribution
  • M. Disse
  • Wolfgang Rieger

Prozessnahe Simulation von landwirtschaftlichen Bewirtschaftungsmaßnahmen und Land-nutzungsänderungen als Nachweisinstrument für den dezentralen Hochwasserschutz.

In: Beiträge zum Tag der Hydrologie 2009. Hydrologische Systeme im Wandel (Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung) pg. 137-142

  • Eds.:
  • G. Hörmann
  • B. Schmalz
  • N. Fohrer
  • K. Bieger

  • (2009)

show abstract

Zusammenfassung Die vorliegende Studie behandelt die Analyse der Wirksamkeit des dezentralen Hochwasser-schutzes, wobei schwerpunktmäßig Maßnahmen aus Land-und Forstwirtschaft betrachtet wurden. Die Modellierungsstrategie zielte auf eine möglichst physikalisch basierte und prozessnahe Simulation der infiltrationsfördernden Maßnahmen und Landnutzungs-änderungen ab. Als Modell wurde hierfür das Wasserhaushaltsmodell WaSiM-ETH 8.3 (SCHULLA, 2009) und als Untersuchungsgebiet das 128 km² große Einzugsgebiet der Windach mit entsprechend ländlichem Charakter gewählt. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass großflächig angelegte Landnutzungsänderungen und Maßnahmen zur Verbesserung der Infiltration vor allem bei konvektiven Ereignissen unter trockenen Vorbedingungen wirksam sind. Bei extremen Hochwasserereignissen ist kaum ein Einfluss festzustellen. Eine Veränderung des Bodenaufbaus, z.B. eine Pflugsohle, kann bei entsprechenden Boden-und Grundwasserbedingungen sowohl bei kleinen als auch bei großen Hochwasserereignissen zu einer merklichen Abflussverschärfung führen, wenn die Maßnahme in großen Teilen des Einzugsgebietes umgesetzt wird.
Contribution
  • M. Disse
  • Wolfgang Rieger

Erstellung eines Hochwasserschutzkonzeptes mit integrierten dezentralen Maßnahmen auf Grundlage hydrologischer und hydrodynamisch numerischer Modellierungen.

In: Beiträge zum Tag der Hydrologie 2010. Nachhaltige Wasserwirtschaft durch Integration von Hydrologie, Hydraulik, Gewässerschutz und Ökonomie (Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung) pg. 101-110

  • Eds.:
  • G. Meon

  • (2010)

show abstract

Zusammenfassung Untersuchungsergebnisse zeigen, dass einzelne dezentrale Hochwasserschutzmaßnahmen vor allem bei geringeren Hochwasserereignissen und unter trockenen Vorbedingungen beson-ders wirksam sind, jedoch kaum bei selteneren Ereignissen. Die Betrachtung unterschiedlicher Maßnahmen in einem integrierten Konzept stellt die Modellierung vor große Herausforderun-gen, da der dezentrale Hochwasserschutz alle Phasen des Abflussprozesses beeinflussen kann. Als einen hierfür geeigneten Modellansatz wurde die kombinierte Verwendung des Was-serhaushaltsmodells WaSiM-ETH 8.4.2 und des hydrodynamisch-numerischen Modells HYD-RO_AS-2D eingestuft. Zielstellung war zum einen die prozessorientierte Modellierung der un-terschiedlichen dezentralen Hochwasserschutzmaßnahmen zur Quantifizierung ihrer Wirksam-keit bei unterschiedlichen Hochwasserereignissen. Zum anderen wurde mit dem gewählten Modellansatz ein Maßnahmenkonzept, bestehend aus Aufforstung, Waldumbau, Gewässer-bzw. Moorrenaturierung und dezentralen Kleinrückhalten, simuliert und hinsichtlich des Potentials zur Scheitelabminderung mit den Einzelmaßnahmen verglichen. Die Modellierungsergeb-nisse zeigen, dass solche realisierbaren Maßnahmenkonzepte aus dezentralen Hochwasser-schutzmaßnahmen nicht nur bei kleinen Hochwasserereignissen zu deutlichen Scheitelabminderungen führen können.
Journal article
  • Wolfgang Rieger
  • F. Winter
  • M. Disse

Uncertainties of soil parameterisation in process-based simulation of distributed flood control measures.

In: Advances in Geosciences vol. 27 pg. 121-129

  • (2010)

DOI: 10.5194/adgeo-27-121-2010

show abstract

Distributed flood control measures such as landuse changes or differing soil tillage practices which affect the runoff generation process, are hard to simulate physically based due to a high degree of uncertainty with regard to soil parameterisation. In this study the physically based rainfall runoff modelWaSiM-ETH (Version 8.4.2) was used with a multi-layered vegetation and soil parameterisation. The modelling area was the meso-scaled and rurally characterised Windach catchment. In addition, soil measurement datasets were compared to demonstrate the uncertainties in soil parameterisation of physically based models. The datasets were gained from the hillslope scale at the Scheyern research farm with similar soil conditions to theWindach catchment. While parameterising and calibrating the model, seven different pedotransfer functions were used with strong influence on the simulated hydrographs. The differing bulk densities of soils depending on land-use and soil tillage must be taken into consideration due to their high impact on modelling results, and they also offer a comprehensive way to model distributed flood control measures. These measures have noticeable effects on flood events under HQ10, especially if the land-use type which is affected by the distributed flood control measure is the dominating land-use form in the catchment area. To account for the variability of soils in the investigation area of Scheyern, different approaches were applied to estimate soil hydraulic properties and saturated hydraulic conductivity, and were compared to field measurements.
Contribution
  • M. Disse
  • Wolfgang Rieger

Dezentraler Hochwasserschutz an Fließgewässern und im Einzugsgebiet.

In: Beiträge zum Internationalen Symposium am 10./11. Februar 2010 in Ingolstadt. Auen und Hochwasser (Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung) pg. 71-80

  • Eds.:
  • B. Cyffka
  • H. Kleeberg

  • (2010)

show abstract

Innerhalb des Projektes „Entwicklung einer Methodik zur Erstellung von Hochwasserrückhaltekonzepten unter Berücksichtigung des Klimawandels am Beispiel der Windach“ wurde die Hochwasser reduzierende Wirkung von unterschiedlichen dezentralen Hochwasserschutzmaßnahmen im ländlich geprägten Einzugsgebiet der Windach quantifiziert. Die Modellierungsstrategie sah dabei die separate und kombinierte Verwendung des Wasserhaushalts-modells WaSiM-ETH 8.4.2 und des hydrodynamisch-numerischen Modells HYDRO_AS-2D vor. Dabei führte die Maßnahme dezentraler Kleinrückhalt zur größten Scheitelabminderung am Gebietsauslass. Beim HQ5 konnte der Abfluss auch durch die Renaturierungsmaßnahmen deutlich verringert werden, jedoch kaum beim HQ100. Die Maßnahmen zur Förderung der Infiltration, wie konservierende Bodenbearbeitung, beeinflussten bei realer Landnutzungsverteilung den Hochwasserabfluss auch beim HQ5 kaum. Ein extremes Aufforstungs-szenario auf 95 % brachte zwar beim HQ5 den deutlichsten Hochwasserschutzeffekt der Landnutzungs- und Bodenbearbeitungsszenarien mit sich, kann jedoch als nicht praxisrelevant angesehen werden und war beim HQ100 ebenfalls kaum noch wirksam. Dezentrale Hochwasserschutzmaßnahmen sind demzufolge bei kleinen und mittleren Hochwasserereignissen besonders an Zuflüssen bzw. kleineren Teileinzugsgebieten (< 10 km²) sowie für Gebiete geeignet, in denen die durch die Maßnahme betroffene Landnutzungsform deutlich überwiegt.
Contribution
  • Wolfgang Rieger
  • M. Disse

Modellierung von dezentralen Hochwasserschutzmaßnahmen – die Quadratur des Kreises?.

In: Beiträge zum Tag der Hydrologie 2012. Wasser ohne Grenzen (Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung) pg. 358-359

  • Eds.:
  • M. Weiler

  • (2012)

Journal article
  • Wolfgang Rieger
  • M. Disse

A physically-based model approach to assess the effectiveness of single and combined measures of decentralized flood protection. Physikalisch basierter Modellansatz zur Beurteilung der Wirksamkeit einzelner und kombinierter dezentraler Hochwasserschutzmaßnahmen.

In: Hydrologie und Wasserbewirtschaftung vol. 57 pg. 14-25

Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz

  • (2013)

DOI: 10.5675/HyWa_2013,1_2

show abstract

This paper deals with process-based simulations of distributed flood-control measures such as changes of land-use or soil-tillage practices, small retention ponds, and the rehabilitation of rivers aiming to quantify the flood-reducing effects. In this context several challenges have to be met, because these measures have different impacts on the whole rainfall-runoff process including runoff generation, runoff concentration, and flood routing. This study chooses a combined modelling approach that comprises the physically based rainfall-runoff model WaSiM-ETH (Version 8.4.2, SCHULLA 1997) and the 2D hydrodynamic numerical model HYDRO-AS-2D (NUJIC 1998) that is parameterized also by means of measurements in the field. On the one hand, these field data prove the influences of the different types of land uses (grassland, forest, ploughland) on soil hydraulic properties and provide the basis for the land-use-dependent parameterization of the soil model in WaSiM-ETH.The measurements show that the soil matrix under grassland has the best infiltration and water storage properties among the types of land use considered. On the other hand, in combination with laboratory studies, the collected data are used to identify the best fitting pedotransfer function for the study area, which is important to minimize uncertainties regarding the use of different types of pedotransfer functions in a physically based rainfall-runoff-model. After being constructed, parameterized, and calibrated, the models are coupled with an offline-connection by adding the runoff of each sub-basin in WaSiM-ETH to HYDRO-AS-2D as boundary conditions. The high fitting quality of calibration results demonstrates that the chosen coupled modelling approach can be applied in further research. The distributed flood control measures are parameterized by using field and laboratory data, literature sources, and historical marshland and drainage maps. Subsequently their flood-reducing effectiveness is quantified in the rural, mesoscale study area of the Windach catchment (AEZG 65 km2) for different flood events. The simulation results show that the effectiveness of flood-reducing measures is influenced on a case-by-case basis by different parameters, e.g. the course of the hydrograph, the peak flow or the runoff volume. The highest effect is achieved by an integrated concept including retention ponds, rehabilitation of rivers and marshlands as well as afforestation. In this case, peak flow can be reduced by 11 % (HQ100 advective event) to 26 % (HQ60, convective event). The small retention ponds (max. 50,000 m3) turned out to be the most effective single measures of distributed flood control as they can reduce the flood peak even of an advective HQ100 by roughly 10 %. Generally, decentralized flood control has the highest potential in the case of convective heavy rainfall events.
Contribution
  • Wolfgang Rieger

Welches Potenzial haben dezentrale Hochwasserschutzmaßnahmen bei Ereignissen wie dem Juni-Hochwasser 2013?.

In: Hochwasser und kein Ende!. Statusberichte, aktuelle Vorhaben, neue Planungswerkzeuge

  • (2014)

show abstract

In folgendem Beitrag wird die Wirksamkeit dezentraler Hochwasserschutzmaßnahmen hinsichtlich extremer Hochwasserereignisse wie dem Juni-Hochwasser 2013 diskutiert. Dies erfolgt einerseits anhand aktueller Studien zu dezentralen Hochwasserschutzmaß-nahmen. Andererseits wird ein Ansatz zur prozessorientierten Modellierung einzelner und kombinierter dezentraler Hochwasserschutzmaßnahmen vorgestellt. Der Anspruch der Prozessnähe bedeutet insofern eine große Herausforderung, da dezentrale Hochwasser-schutzmaßnahmen sowohl die Abflussbildung und Abflusskonzentration als auch den Wellenablauf im Gerinne beeinflussen können. Daher wird ein kombinierter Modellansatz aus dem physikalisch basierten Wasserhaushaltsmodell WaSiM 8.4.2 (Schulla, 1997) und dem 2D-hydrodynamisch-numerischen Modell HYDRO_AS-2D (Nujic, 1998) gewählt, welcher primär unter Nutzung von experimentell erhobenen Daten parametrisiert wird. Die Ergebnisse dieser Untersuchung belegen für die dezentralen Hochwasserschutzmaß-nahmen unter bestimmten Randbedingungen, die die Ereignis-bzw. die Gebietscharakte-ristik betreffen, ein zum Teil merkliches Retentionspotential, welches gerade in kleineren Gebieten und bei geringvolumigen Starkniederschlägen zum Tragen kommt, jedoch maß-nahmenspezifisch bei advektiven Extremereignissen deutlich abfällt.
Journal article
  • V. Heimhuber
  • J. Hannemann
  • Wolfgang Rieger

Flood Risk Management in Remote and Impoverished Areas—A Case Study of Onaville, Haiti.

In: Water vol. 7 pg. 3832-3860

  • (2015)

DOI: 10.3390/w7073832

show abstract

In this study, geographic information system (GIS)-based hydrologic and hydraulic modeling was used to perform a flood risk assessment for Onaville, which is a fairly new, rapidly growing informal settlement that is exposed to dangerous flash-flood events. Since records of historic floods did not exist for the study area, design storms with a variety of significant average return intervals (ARIs) were derived from intensity-duration-frequency (IDF) curves and transformed into design floods via rainfall-runoff modeling in hydrologic engineering center’s hydrologic modeling system (HEC-HMS). The hydraulic modeling software hydrologic engineering center’s river analysis system (HEC-RAS) was used to perform one-dimensional, unsteady-flow simulations of the design floods in the Ravine Lan Couline, which is the major drainage channel of the area. Topographic data comprised a 12 m spatial resolution TanDEM-X digital elevation model (DEM) and a 30 cm spatial resolution DEM created with mapping drones. The flow simulations revealed that large areas of the settlement are currently exposed to flood hazard. The results of the hydrologic and hydraulic modeling were incorporated into a flood hazard map which formed the basis for flood risk management. We present a grassroots approach for preventive flood risk management on a community level, which comprises the elaboration of a neighborhood contingency plan and a flood risk awareness campaign together with representatives of the local community of Onaville.
Lecture
  • S. Teschemacher
  • S. Haas
  • Wolfgang Rieger

ProNaHo Prozessbasierte Modellierung Natürlicher sowie Dezentraler Hochwasserrückhaltemaßnahmen zur Analyse der ereignis-und gebietsabhängigen Wirksamkeit. Posterpräsentation.

In: Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA)-Landesverbandstagung Bayern 2015

Unpublished Straubing, Germany

  • 21.-22.10.2015

DOI: 10.13140/RG.2.2.26986.21444

show abstract

Das Aktionsprogramm 2020plus, das nach dem Juni-Hochwasser 2013 durch die bayerische Staatsregierung aufbauend auf dem bestehenden Aktionsprogramm 2020 für Bayern eingeführt wurde, beinhaltet Maßnahmen in den drei Handlungsfeldern ”Natürlicher Rückhalt”, ”Technischer Hochwasserschutz” und ”Hochwasservorsorge”. Hierbei sind technischer Hochwasserschutz und natürlicher Rückhalt eng miteinander verbunden. Während man beim technischen Hochwasserschutz die Wirksamkeit mit Hilfe von komplexen hydraulischen Modellen sehr gut berechnen kann, wird die hochwasserreduzierende Wirkung natürlicher sowie dezentraler Hochwasserschutzmaßnahmen (HWSM) noch immer kontrovers diskutiert. Dies liegt unter anderem daran, dass die bisherigen Untersuchungen zu diesen Maßnahmen skalen-, gebiets- oder maßnahmenspezifisch durchgeführt wurden.
Book
  • DWA-Arbeitsgruppe
  • Wolfgang Rieger

Dezentrale Maßnahmen zur Hochwasserminderung.

In: DWA-Regelwerk vol. Merkblatt DWA-M 550

Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall DWA Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall Hennef

  • (November 2015)
Contribution
  • S. Haas
  • Wolfgang Rieger

Zweidimensionale hydrodynamisch-numerische Modellierung von Maßnahmen in der Aue im Einzugsgebiet der Mangfal.

In: Wasserbau - Mehr als Bauen im Wasser. Beiträge zum 18. Gemeinschafts-Symposium der Wasserbau-Institute TU München, TU Graz und ETH Zürich pg. 530-540

  • Eds.:
  • P. Rutschmann

  • (2016)

show abstract

Nach dem Hochwasserereignis im Jahr 1999 wurde in Bayern das Aktionsprogramm2020 für den Hochwasserschutz ins Leben gerufen, das nach dem Ereignis 2013 erweitert wurde. Die bayerische Staatsregierung führt darin den " Natürlichen Rückhalt " als eines der Handlungsfelder auf. Maßnahmen an Gewässern und in der Aue können ihren Teil zum Hochwasserschutz beitragen. Durch Erhöhung der Rauheit mit Bewuchs im Vorland, durch Veränderung des Fließgewässerquerschnitts und durch Verlagerung des Flusslaufs kann das Retentionspotential erhöht werden. Um die Wirksamkeit dieser Maßnahmen zu quantifizieren, sind zweidimensionale hydrodynamisch-numerische Modelle derzeit Stand der Forschung. Sie können die Interaktion zwischen Fließgewässer und Vorland abbilden. Die in bisherigen Studien teilweise getroffenen Vereinheitlichungen in Bezug auf die Vegetation und die verwendeten Extremszenarien bezüglich Fließgewässerbett werden in diesem Beitrag detaillierter betrachtet. In einem Modell der Oberen Mangfall in den Voralpen werden die drei Maßnahmen abgestufte Auenvegetation, Querprofiländerung und Laufverlängerung in zwei Renaturierungsabschnitten umgesetzt, die sich in ihrer Morphologie bezüglich Gefälle, Gewässertiefe und Gewässerbreite sowie Steigung des Vorlandes unterscheiden. Insbesondere die Auenvegetation soll realitätsnah abgebildet werden. Dafür erfolgt eine Einteilung in gehölzfreie Zone, Weichholzaue und Hartholzaue, die unterschiedlich im Modell klassifiziert sind. Die drei Maßnahmentypen werden zum Teil einzeln, aber auch in Kombination miteinander untersucht. Die Wirksamkeit der Maßnahmen wird anhand eines hundertjährlichen und eines fünfjährlichen Hochwasserereignisses quantifiziert. Die Ganglinien am Ende der beiden Renaturierungsabschnitte sowie am Ende des gesamten Flussabschnitts ermöglichen den Vergleich zwischen den Maßnahmenszenarien. Die Auswirkungen der Einzelmaßnahmen in den beiden Abschnitten unterscheiden sich deutlich. Im flacheren ersten Abschnitt wird durch Auenvegetation eine größere Scheitelabminderung erreicht. Im zweiten Abschnitt mit tieferem Bett und steilen Ufern hat die Querprofiländerung die größeren Auswirkungen. In beiden Bereichen sowie im gesamten Flussabschnitt zeigen sich jedoch kombinierte Maßnahmen als das wirkungsvollste Instrument.
Contribution
  • K. Eder
  • L. Hoegner
  • Wolfgang Rieger
  • M. Kaiser
  • U. Stilla

Photogrammetric Recording and Modelling of a Valley Floor using RPAS-mounted RGB and TIR Cameras.

In: 36. Wissenschaftlich-Technische Jahrestagung der Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie (DGPF)-Österreichische Gesellschaft für Vermessung und Geoinformation (OVG)-Schweizerische Gesellschaft für Photogrammetrie und Fernerkundung (SGPF). Dreiländertagung 2016 (Lösungen für eine Welt im Wandel) vol. 25 pg. 461-470

  • Eds.:
  • T. Kersten

Deutsche Gesellschaft für Photogrammetrie, Fernerkundung und Geoinformation (DGPF) e.V. München

  • (2016)

show abstract

In diesem Beitrag wird ein Projekt zur 3D Modellierung und Auswertung eines Talbodens für die hydrologische Abflusssimulation vorgestellt. Hierfür wurde ein RPAS(Remotely Piloted Aerial System) System eingesetzt, um in aufeinander folgenden Überflügen eine Bildserie jeweils mit einer hochauflösenden photogrammetrischen Kamera und einer thermischen Infrarotkamera aufzuzeichnen. Aus den Bildern der photogrammetrischen Kamera wird ein Digitales Geländemodell erstellt und anschließend ein Ortho imagemosaik gerechnet. Die Bilder der Thermalkamera werden anschließend auf dieses Ortho image koregistriert. Hierdurch ist eine Lokalisierung und Identifikation von im Geländemodell nicht erfassten Oberflächenabflüssen möglich, was zur Verbesserung und Validierung hydrologischer Modelle eingesetzt werden kann.
Lecture
  • M. Kopp
  • Wolfgang Rieger
  • J. Garvelmann
  • B. Fersch
  • M. Disse
  • H. Kunstmann
  • B. Putzenlechner
  • R. Ludwig

Abflussbildung, Schneedynamik und photosynthetische Aktivität in subalpinen Höhenlagen: Instrumentierung und Analyse für den Dreisäulerbach in den Ammergauer Alpen. Posterpräsentation.

In: Tag der Hydrologie 2016

Unpublished Koblenz, Germany

  • 17.-18.03.2016

DOI: 10.13140/RG.2.1.1027.4968

show abstract

This Poster describes the instrumental set-up in a subalpine catchment in southern Germany. The research focuses on snow dynamics, runoff generation mechanisms as well as photosynthetic activity in the catchment.
Lecture
  • M. Kaiser
  • F. Winter
  • Wolfgang Rieger

Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Identifizierung erosionsgefährdeter Flächen in einem kleinen subalpinen Einzugsgebiet. Posterpräsentation.

In: Tag der Hydrologie 2016

Unpublished Koblenz, Germany

  • 17.-18.03.2016

DOI: 10.13140/RG.2.2.33697.10089

show abstract

In kleinen (sub-)alpinen Einzugsgebieten können, bedingt durch Topographie und flachgründige Böden, lokale Starkniederschläge zu Oberflächenabflüssen verbunden mit Murgängen und Erosion führen. Für ein nachhaltiges Erosionsmanagement ist daher eine Lokalisierung und Quantifizierung auftretender Oberflächenabflüsse und deren Fließwege notwendig. Hierbei gibt es grundsätzlich zwei Arten von Ansätzen: • Statisch und meist ereignisunabhängig mittels GIS-gestützter Entscheidungsbäume in Abhängigkeit der Gebietsparameter • Dynamisch und damit ereignisabhängig unter Verwendung eines geeigneten physikalisch basierten hydrologischen Modells Das rasterbasierte Modell WaSiM (SCHULLA 1997, 2015) ermöglicht eine weitgehend physikalisch basierte Separation der einzelnen Abflusskomponenten. Zur ereignisbezogenen Identifizierung erosionsgefährdeter Flächen wurde es um ein Modul zur Berechnung der Abflusskonzentration des Oberflächenabflusses erweitert. Mittels geeigneter Methodik wurden erosionsgefährdete Flächen im Einzugsgebiet des Sachenbachs identifiziert und nachfolgende Fragestellungen untersucht: • Kann das weiterentwickelte WaSiM-Modell die Bereiche und Fließwege auftretender Oberflächenabflüsse hinreichend genau erfassen? • In wie weit unterscheidet sich ein dynamischer Ansatz hinsichtlich der gebiets- und ereignisbasierten Lokalisierung auftretender Oberflächenabflüsse von den statischen? • Welche Möglichkeiten eröffnen sich hieraus für die Bilanzierung von Stoffströmen oder für räumlich differenzierte Aussagen zum Bodenabtrag in einem Gebiet?
Lecture
  • M. Kaiser
  • A. Liljedahl
  • R. Daanen
  • A. Gädeke
  • Wolfgang Rieger

Hydrological and thermal modelling of the Imnavait Cr. basin, Alaska, using WaSiM. Posterpräsentation.

In: The Eleventh International Conference on Permafrost (ICOP 2016)

Potsdam, Germany

  • 20.-24.06.2016

show abstract

In this study a physically based catchment model is used to simulate the hydrological processes of Imnavait Cr. basin. This small Arctic watershed offers a unique long-term and intensive hydrological and meteorological field measurement record, which makes the watershed a prime candidate for testing a hydrological model. The study focus is on the precise modelling of the - snowmelt processes and the - heat transfer processes of the ground.
Journal article
  • S. Meister
  • R. Nobrega
  • Wolfgang Rieger
  • R. Wolf
  • G. Gerold

Process-based modelling of the impacts of land use change on the water balance in the Cerrado Biome (Rio das Mortes, Brazil).

In: Erdkunde vol. 71 pg. 241-266

  • (2017)

DOI: 10.3112/erdkunde.2017.03.06

show abstract

Since the 1980s, the state of Mato Grosso, Brazil, exhibits high rates of Cerrado conversion in favour of soybean expansion and cattle ranching. This conversion process becomes obvious in the upper Rio das Mortes macro-catchment. The objective of this study was to assess the influence of future land use changes on the discharge dynamics of the Rio das Mortes River. A single catchment approach was applied with the physically-based water balance simulation model WaSiM 8.5.0 (Schulla and Jasper 2007) to simulate land use scenarios. In Scenario 1, only small pasture sites (< 1 km²) were converted into the respective land use type surrounding them (i.e. cropland or Cerrado vegetation), whereas in Scenario 2 all pasture sites were converted into cropland and all Cerrado patches were then transformed into pastures. The WaSiM model was calibrated and validated based on discharge data measured at two gauging stations, achieving Nash-Sutcliffe coefficients of 0.81 (calibration) and 0.68 (validation). Main problems in modelling arise because of scarce spatial distributed data on subsurface parameter and vegetation parameter (Cerrado biome). Therefore, the use of the numerical groundwater model and manifold calibration runs were essential in this modelling approach to allow the simulation of the high levels of baseflow during the dry season and the transition from the dry to the wet season. The immediate rise of the baseflow in response to the increasing precipitation at beginning of the rainy season is a result of high soil hydraulic conductivity and groundwater recharge. These soil characteristics apparently persist on newly-created pasture and cropland sites, which still exhibit high ksat values after deforestation. Simulated evapotranspiration is comparable to literature values (Eddy flux measurements, MODIS-EVI calculation) and recently done paired micro-catchment studies in this catchment. The scenario analysis indicates that there are only small differences in runoff volume, which is directly related to the precipitation changes. In the scenario 2, groundwater recharge and base flow increase, whereas surface runoff does not. Therefore, the ongoing land use intensification with pasture conversion to cropland, remaining high infiltration and slight increase of evapotranspiration may not change runoff volume and discharge characteristics.
Contribution
  • J. Garvelmann
  • B. Fersch
  • M. Kopp
  • Wolfgang Rieger

Snow evaporation quantification during a Foehn event in a subalpine environment.

In: European Geosciences Union General Assembly 2017. vol. 19

Geophysical Research Abstracts

  • (2017)
Journal article
  • M. Kaiser
  • F. Winter
  • Wolfgang Rieger

Prozessbasierte Modellierung der Oberflächenabflussbildung und -konzentration in einem kleinen voralpinen Einzugsgebiet. Process-based modelling of surface runoff generation and concentration in a small pre-alpine catchment.

In: Hydrologie und Wasserbewirtschaftung vol. 61 pg. 327-337

Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz

  • (2017)

DOI: 10.5675/HyWa_2017,5_3

show abstract

The very recent flood events in south-eastern Germany have shown how heavy precipitation can trigger surface runoff on extensive areas. When surface runoff turns into a flash flood, as was the case in the Lower Bavarian City of Simbach, it can cause extensive damage. Thus, it is of great interest to identify the surface runoff contributing areas of a catchment. The surface runoff formation and concentration can be simulated using a physically based model approach. In the present article, an extended WaSiM model was applied to the pre-alpine Sachenbach catchment (2.2 km²). The focus was on the event-based and spatially distributed simulation of the formation and concentration of surface runoff. The simulation results of the WaSiM model were compared with the results of a GIS-based method for the identification of surface runoff contributing areas. In addition, the simulation results were verified using aerial and thermal images as well as a field survey. It was concluded that the extended WaSiM model reproduces the surface runoffs of the Sachenbach catchment well. In particular, the temporal progression of the surface runoff formation and concentration was traceable in the simulation results. For different precipitation events (advective/convective), different surface runoff contributing areas could be identified. The process-based modeling provides promising perspectives for the identification and mapping of the temporal development of surface runoff contributing areas. Since the prevailing conditions in the catchment are taken into account in the simulation, the process-based model approach is suitable for event-related and spatially differentiated statements on the surface runoff formation of an area.
Contribution
  • M. Kopp
  • Wolfgang Rieger
  • J. Garvelmann
  • B. Fersch

Entwicklung eines Messnetzes zur Erfassung der kleinräumigen Variabilität schneehydrologischer Prozesse im subalpinen Raum in der unteren Mesoskala.

In: "Den Wandel messen" Wie gehen wir mit Nichtstationarität in der Hydrologie um?. vol. 38.17 pg. 255-266

  • Eds.:
  • R. Ley
  • O. Gronz
  • T. Schütz
  • M. Casper

  • (2017)

show abstract

Die Entwicklung der Schneedecke im Verlauf des Winters wird im subalpinen Raum von vielen verschiedenen, räumlich sehr variablen Faktoren, wie der Exposition und der Landnutzung beeinflusst. Dies führt zu einer stark heterogenen Verteilung der Schnee-höhe, beziehungsweise des Schneewasseräquvalents (SWE) in subalpinen Einzugsge-bieten. Zur Messung der räumlichen Variabilität der Schneedeckekennwerte und zur Evaluierung von (schnee)hydrologischen Modellierungsmethoden führen der Lehrstuhl für Hydrologie und Flussgebietsmanagement der Technischen Universität München und das Institute of Meteorology and Climate Research-Atmospheric Environmental Research des Karlsruhe Institute of Technology experimentelle Messungen im Einzugsge-biet des Dreisäulerbachs in den Ammergauer Alpen durch. Die Daten aus dem Gebiet zeigen, dass mit dem Messkonzept die relevanten Schneeprozesse, sowie die räumliche und zeitliche Heterogenität der Schneehöhe und des SWE erfasst werden können.
ConferenceProceedings
  • Jakob Garvelmann
  • Benjamin Fersch
  • Matthias Kopp
  • Wolfgang Rieger
  • Harald Kunstmann

European Geosciences Union General Assembly 2017.

Geophysical Research Abstracts Vienna

  • 2017 (2017)

DOI: 10.13140/RG.2.2.33473.45926

Lecture
  • M. Kaiser
  • B. Dittes
  • O. Špačková
  • Wolfgang Rieger
  • M. Disse
  • D. Straub

Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen unter Klimaunsicherheit. Posterpräsentation.

In: Tag der Hydrologie 2017

Trier

  • 23.-24.03.2017

show abstract

Die Unsicherheit in der Vorhersage künftiger Hochwasserabflüsse führt zu Unsicherheit in der Planung des Hochwasserschutzes. Es ist üblich, Hochwasserschutzmaßnahmen, die auf einen Zeitraum von mehreren Jahrzehnten ausgelegt sind, auf Basis des Status Quo zu planen. Die Nichtstationarität der hydrologischen Prozesse wird dabei auf vereinfachte Weise über einen Zuschlag auf den Bemessungsabfluss berücksichtigt (in Bayern z.B. standardmäßig 15 % auf das HQ100). Dieser sogenannte Klimafaktor gibt lediglich eine grobe Schätzung bzw. ein „medium case“ oder „worst case“ wieder, anstatt das volle Spektrum möglicher zukünftiger Entwicklungen zu berücksichtigen. Im Projekt AdaptRisk entwickeln wir Entscheidungsmodelle, die unter Einbeziehung des kompletten Unsicherheitsspektrums und der lokalen Gegebenheiten – wie der Flexibilität der Hochwasserschutzmaßnahmen – die besten Planungsstrategien ausgeben. „Beste“ bedeutet je nach Anforderung entweder die kostengünstigste Strategie, die über die Lebenszeit der Maßnahme die Einhaltung des HQ100 garantiert, oder risikobasiert die Strategie, bei der die Summe aus Schutzkosten und Schaden minimiert wird. Für die Entscheidungsmodelle werden sowohl Realdaten als auch Projektionsensembles als Input verwendet und mittels Bayes’schem Lernen die zukünftige Entwicklung probabilistisch modelliert. Die resultierenden Planungsstrategien umfassen den schrittweisen Ausbau des Hochwasserschutzes, sowie flexible Hochwasserschutzmaßnahmen. Die entwickelten Entscheidungsmodelle werden auf die Stadt Rosenheim (Bayern) angewandt. Dort gab es in der Vergangenheit, zuletzt 2013, beträchtliche Hochwasserschäden. Die Ergebnisse der hydrodynamischen Modellierung der Hochwasserereignisse und die Schadensschätzungen für die ausgewählten Szenarien fließen direkt in den mathematischen Entscheidungsprozess ein. Dadurch können optimal angepasste Hochwasserschutzmaßnahmen geplant und realisiert werden.
Lecture
  • S. O
  • C. Hohmann
  • U. Foelsche
  • J. Fuchsberger
  • Wolfgang Rieger
  • G. Kirchengast

WegenerNet 1km-scale sub-daily rainfall data and their application: a hydrological modeling study on the sensitivity of small-catchment runoff to spatial rainfall variability. Posterpräsentation.

In: European Geosciences Union (EGU) General Assembly 2017

Vienna, Austria

  • 23.-28.04.2017

show abstract

WegenerNet Feldbach region (WEGN), a pioneering experiment for weather and climate observations, has recently completed its first 10-year precipitation measurement cycle. The WEGN has measured precipitation, temperature, humidity, and other parameters since the beginning of 2007, supporting local-level monitoring and modeling studies , over an area of about 20 km x 15 km centered near the City of Feldbach (46.93˚N93˚N, 15.90˚E90˚E) in the Alpine forelands of southeast Austria. All the 151 stations in the network are now equipped with high-quality Meteoservis sensors as of August 2016, following an equipment with Friedrichs sensors at most stations before, and continue to provide high-resolution (2 km 2 /5-min) gauge based precipitation measurements for interested users in hydro-meteorological communities. Here we will present overall characteristics of the WEGN, with a focus on sub-daily precipitation measurements, from the data processing (data quality control, gridded data products generation, etc.) to data applications (e.g., ground validation of satellite estimates). The latter includes our recent study on the propagation of uncertainty from rainfall to runoff. The study assesses responses of small-catchment runoff to spatial rainfall variability in the WEGN region over the Raab valley, using a physics-based distributed hydrological model; Water Flow and Balance Simulation Model (WaSiM), developed at ETH Zurich (Schulla, ETH Zurich, 1997). Given that uncertainty due to resolution of rainfall measurements is believed to be a significant source of error in hydrologic modeling especially for convective rainfall that dominates in the region during summer, the high-resolution of WEGN data furnishes a great opportunity to analyze effects of rainfall events on the runoff at different spatial resolutions. Furthermore, the assessment can be conducted not only for the lower Raab catchment (area of about 500 km 2) but also for its sub-catchments (areas of about 30-70 km 2). Beside the question how many stations are necessary for reliable hydrological modeling, different interpolation methods like Inverse Distance Interpolation, Elevation Dependent Regression, and combinations will be tested. This presentation will show the first results from a scale-depending analysis of spatial and temporal structures of heavy rainfall events and responses of simulated runoff at the event scale in the WEGN region.
Contribution
  • M. Neumayer
  • H. Heinrich
  • M. Disse
  • Wolfgang Rieger

Vergleich unterschiedlicher Methoden zur Modellierung von Renaturierungs-und Auengestaltungsmaßnahmen mit zweidimensionalen hydrodynamisch-numerischen Modellen.

In: Beiträge zum Tag der Hydrologie 2018. M³ - Messen, Modellieren, Managen in Hydrologie und Wasserbewirtschaftung (Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung) vol. 39.18

  • Eds.:
  • M. Weiler

  • (2018)

show abstract

Moderne Hochwasserschutzstrategien zeichnen sich durch integrierte Hochwasserrück- haltekonzepte (im Einklang mit der EU-WRRL) aus. Hierbei spielen Renaturierungs- und Auengestaltungsmaßnahmen sowohl wegen ihrer positiven Synergieeffekte, als auch ihrer Auswirkungen auf den Verlauf von Hochwasserereignissen eine besondere Rolle. Allerdings wird dieWirksamkeit solcher Maßnahmen oft kontrovers diskutiert. Dies liegt unter anderem daran, dass in vielen bisherigen Untersuchungen nur einzelne oder durch örtliche Gegeben- heiten stark beeinflusste Gebiete (z.B. Aufstau durch querende Straßendämme etc.) berücksichtigt wurden. Des Weiteren erschwert die Verwendung verschiedener Modelle sowie die Anwendung unterschiedlicher Methoden zur Implementierung der Renaturierungs- und Auengestaltungsmaßnahmen dieVergleichbarkeit diverser Studien. Deshalb stellt ein Ziel des Projektes ProNaHo (Prozessbasierte Modellierung Natürlicher sowie Dezentraler Hochwas- serrückhaltemaßnahmen zur Analyse der ereignis- und gebietsabhängigenWirksamkeit) eine gebietsübergreifende Wirksamkeitsbetrachtung von Renaturierungs- und Auengestaltungs- maßnahmen unter Nutzung einer weitgehend prozessbasierten Modellierung dar. In diesem Beitrag werden unterschiedliche Vorgehensweisen zur Umsetzung von Renaturierungs- und Auengestaltungsmaßnahmen in zweidimensionalen hydraulischen Modellen untersucht und anhand ausgewählter charakteristischer Untersuchungsgebiete verglichen. Die Methoden unterschieden sich vor allem im Detaillierungsgrad der Uferlinien und Querprofilmodellierung, dem Vorhandensein einer ausmodellierten Auenstruktur (z.B. Altarme) sowie der Berücksichtigung von Restriktionsbereichen (z.B. Siedlungsflächen), welche von einer potentiellen Renaturierung ausgeschlossen sind. Daraus geht hervor, dass der Datenbedarf, der Aufwand der Modellerstellung, die Parametrisierungsmöglichkeit und die Realitatsnähe der entwickelten Methoden deutlich voneinander abweichen. Erste Ergebnisse der laufenden Studie deuten darauf hin, dass die Wirksamkeit der Renaturierungs- und Auengestaltungsmaßnah- men sowohl von der angesetzten Modellierungsmethodik, als auch von charakteristischen Gebietseigenschaften abhängt. Hier spielt unter anderem der Umfang der in Abhängigkeit vom derzeitigen Zustand des Untersuchungsgebiets notwendigen Auenumgestaltungsmaßnahmen eine entscheidende Rolle. Zusammenfassend lässt sich durch den Vergleich von mehreren Untersuchungsgebieten in Kombination mit diversen Modellierungsmethoden von Auenumgestaltungskonzepten der Einfluss unterschiedlicher Parameter auf die Wirksamkeit der untersuchten Renaturierungs- und Auengestaltungsmaßnahmen quantifizieren.
Journal article
  • S. Teschemacher
  • Wolfgang Rieger

Event-dependent optimization of decentralized small retention basins in consideration of location, retention volume and throttled outflow.

In: Hydrologie und Wasserbewirtschaftung vol. 62 pg. 321-335

  • (2018)

DOI: 10.5675/HyWa_2018,5_2

Contribution
  • Wolfgang Rieger
  • S. Teschemacher
  • S. Haas
  • J. Springer
  • M. Disse

Multikriterielle Wirksamkeitsanalysen zum dezentralen Hochwasserschutz.

In: Vorsorgender und nachsorgender Hochwasserschutz. pg. 202-209

  • Eds.:
  • S. Heimerl

Springer Fachmedien Wiesbaden Wiesbaden

  • (2018)

DOI: 10.1007/978-3-658-21839-3_30

show abstract

Das ProNaHo-Entwicklungsvorhaben beinhaltet die standort- und ereignisabhängige prozessbasierte Modellierung natürlicher und dezentraler Hochwasserschutzmaßnahmen. Im Fokus stehen Kleinrückhaltebecken, Landnutzungsänderungen, Renaturierungsmaßnahmen und Biberdämme. Erste Modellierungsergebnisse für die Untersuchungsgebiete, welche verschiedene Skalen und Naturräume in Bayern abdecken, lassen Hypothesen bezüglich relevanter Prozesse und Wirksamkeiten einzelner und kombinierter Maßnahmen zu, welche bis Projektende überprüft werden sollen.
Journal article
  • S. Teschemacher
  • Wolfgang Rieger

Event-dependent optimization of decentralized small retention basins in consideration of location, retention volume and throttled outflow.

In: Hydrologie und Wasserbewirtschaftung pg. 297-311

Bundesanstalt für Gewässerkunde, Koblenz

  • (2018)

DOI: 10.5675/HyWa_2018,5_2

show abstract

Spatially distributed retention measures which include the arrangement of decentralized small retention basins with a volume of about5.000 m3 to 50 000 m3 are a fundamental part of modern flood prevention strategies. generally, the effectiveness of a basin combination, also in conjunction with further spatially distributed retention measures, can be determined, for example, using the physically based hydrological model WaSiM. However, due to relatively long computing times, the determination of an ideal basin combination from a hydrological point of view is very time-consuming. Therefore, an analysis tool based on the WaSiM model was developed in order to determine hydrologically effective retention basin locations and their combinations. Furthermore, dependencies between obtained efficiencies and their influencing factors such as, for example, the arrangement, the event, the throttle opening diameter and the basin volume were produced from a large variety of combinations.
Contribution
  • S. Teschemacher
  • M. Disse
  • Wolfgang Rieger

Experimentelle und modellgestützte Untersuchung der Abflussbildung und –konzentration in verschiedenen Landnutzungstypen am Beispiel eines Messhangs im Einzugsgebiet der Glonn (Odelzhausen).

In: Beiträge zum Tag der Hydrologie 2018. M³ - Messen, Modellieren, Managen in Hydrologie und Wasserbewirtschaftung (Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung) pg. 95-106

  • Eds.:
  • M. Weiler

  • (2018)

show abstract

In modernen Hochwasserschutzstrategien werden Maßnahmen zur Erhöhung der Retention inderEinzugsgebietsflächeberücksichtigt,dieunteranderemLandnutzungs-undBewirtschaf- tungsänderungen beinhalten. Diese beeinflussen die Bodenstruktur und daraus resultierend die bodenhydraulischen Eigenschaften. Um die ereignisabhängige Wirksamkeit solcher Maß- nahmen zur Hochwasserscheitelreduzierung quantifizieren und sie in Maßnahmenkonzepten berücksichtigen zu können, wird eine physikalisch basierte Modellierung der Abflussbildung und -konzentration in der Fläche benötigt. Grundlage hierfür ist ein vertieftes Prozessver- ständnis hinsichtlich vertikaler und lateraler Fließprozesse sowie eine Berücksichtigung der Einflussfaktoren. Ziel des entwickelten Messkonzepts ist daher die Untersuchung der land- nutzungsabhängigen Unterschiede von Bodenaufbau und bodenhydraulischen Parametern sowie deren Einfluss auf die Prozesse der Abflussbildung und –konzentration. Dazu werden die Direktabflusskomponenten landnutzungs- und ereignisabhängig quantifiziert, wobei in drei parallel angeordneten Hangflächen mit Grünland-, Acker- und forstwirtschaftlicher Nut- zung die Abflussmengen von Oberflächen- und Zwischenabfluss in einem entsprechend ausgestatteten Grabensystem erfasst werden. Mithilfe einer Kombination aus kontinuierli- chen und manuellen Messungen von Bodenfeuchte und Matrixpotential an verschiedenen Standorten sowie von Abflussmessungen am angrenzenden Gewässer werden die Rahmen- bedingungen und die Einflussfaktoren auf den Zwischenabfluss bestimmt. Die Messungen zeigen unter anderem den Zusammenhang zwischen oberirdischen und unterirdischen Fließ- pfaden sowie den Einfluss der Vorfeuchte und der Vegetationsperiode auf die Verteilung der Abflusskomponenten. Im zweiten Schritt werden mithilfe der in den Feldversuchen erfassten Daten die Möglichkeiten und Grenzen der Modellierung des Messhangs mit dem physikalisch basierten Wasserhaushaltsmodells WaSiM analysiert. Die Messdaten dienen dabei einer- seits der Optimierung der landnutzungsabhängigen Bodenparametrisierung. Andererseits werden sie zur Kalibrierung und Validierung des Modells herangezogen. Aufgrund der zeitlich und räumlich hoch aufgelösten Daten und der Wahl der gemessenen Parameter kann die Abbildung verschiedener hydrologischer Prozesse im Modell betrachtet werden.
Journal article
  • B. Dittes
  • M. Kaiser
  • O. Špačková
  • Wolfgang Rieger
  • M. Disse
  • D. Straub

Risk-based flood protection planning under climate change and modeling uncertainty: a pre-alpine case study.

In: Natural Hazards and Earth System Science vol. 18 pg. 1327-1347

  • (2018)

DOI: 10.5194/nhess-18-1327-2018

show abstract

Planning authorities are faced with a range of questions when planning flood protection measures: is the existing protection adequate for current and future demands or should it be extended? How will flood patterns change in the future? How should the uncertainty pertaining to this influence the planning decision, e.g., for delaying planning or including a safety margin? Is it sufficient to follow a protection criterion (e.g., to protect from the 100-year flood) or should the planning be conducted in a risk-based way? How important is it for flood protection planning to accurately estimate flood frequency (changes), costs and damage? These are questions that we address for a medium-sized pre-alpine catchment in southern Germany, using a sequential Bayesian decision making framework that quantitatively addresses the full spectrum of uncertainty. We evaluate different flood protection systems considered by local agencies in a test study catchment. Despite large uncertainties in damage, cost and climate, the recommendation is robust for the most conservative approach. This demonstrates the feasibility of making robust decisions under large uncertainty. Furthermore, by comparison to a previous study, it highlights the benefits of risk-based planning over the planning of flood protection to a prescribed return period.
Journal article
  • S. Teschemacher
  • Wolfgang Rieger
  • M. Disse

Experimental Investigation of Lateral Subsurface Flow Depending on Land Use and Soil Cultivation.

In: Water vol. 11 pg. 766

  • (2019)

DOI: 10.3390/w11040766

show abstract

The magnitude and timing of flood events are influenced by surface and subsurface flow generation as well as by present land use distribution. An integrated understanding of the interactions of soil properties, land use and flow generation is still missing. Therefore, field experiments are required to gain further knowledge about land use dependencies of discharge generation and concentration processes. In our research, we built an experimental setup consisting of three sites with similar soil and topographic conditions and different land use types (cropland, grassland, forest). The applied multimethod approach includes meteorological parameters, soil moisture, soil moisture tension, surface runoff, lateral subsurface flow, and stream discharge observations. The results show that low subsurface flow discharges more often occur at the cropland site, while large flow volumes were mainly observed at the grassland site. A correlation of the horizontal distribution of subsurface flow volumes and the accumulation areas of the surface topography has been found (r² = 0.76). The observed average response times for advective events increase from the forest site (6.0 h) to the grassland site (12.4 h) to the cropland site (20.9 h). Response times of convective events were shorter than 1 h at all sites.
NewspaperArticle
  • C. Werthmüller
  • C. Oberacker
  • R. Neumann
  • E. Plötscher
  • U. Mackes
  • Wolfgang Rieger

Hochwasserrisikokommunikation in Bayern.

In: Korrespondenz Wasserwirtschaft. 2019 vol. 12

  • 2019
Lecture
  • Q. Stimm
  • F. Grüsser
  • K. Mayer
  • Wolfgang Rieger
  • A. Rimböck

HOW-TO” manage a torrential protection system in a holistic way: IWEK – a top-down approach. Posterpräsentation.

In: International Mountain Conference

Innsbruck

  • 08.-12.09.2019

show abstract

Why do we need integrated concepts? Many structural measures at torrential catchments in Bavaria … ... are in need of reconstruction. ... were built based on (totally) different boundary conditions and motivations. ... would cause high costs for an ‘1:1-restoration’. ... do not protect settlements and important infrastructure against torrential hazards (no protective effect or different protection objective).
Journal article
  • M. Neumayer
  • S. Teschemacher
  • S. Schloemer
  • V. Zahner
  • Wolfgang Rieger

Hydraulic Modeling of Beaver Dams and Evaluation of Their Impacts on Flood Events.

In: Water vol. 12 pg. 300

  • (2020)

DOI: 10.3390/w12010300

show abstract

Precipitation is the most important input to hydrological models, and its spatial variability can strongly influence modeled runoff. The highly dense station network WegenerNet (0.5 stations per km2) in southeastern Austria offers the opportunity to study the sensitivity of modeled runoff to precipitation input. We performed a large set of runoff simulations (WaSiM model) using 16 subnetworks with varying station densities and two interpolation schemes (inverse distance weighting, Thiessen polygons). Six representative heavy precipitation events were analyzed, placing a focus on small subcatchments (10–30 km2) and different event durations. We found that the modeling performance generally improved when the station density was increased up to a certain resolution: a mean nearest neighbor distance of around 6 km for long-duration events and about 2.5 km for short-duration events. However, this is not always true for small subcatchments. The sufficient station density is clearly dependent on the catchment area, event type, and station distribution. When the network is very dense (mean distance < 1.7 km), any reasonable interpolation choice is suitable. Overall, the station density is much more important than the interpolation scheme. Our findings highlight the need to study extreme precipitation characteristics in combination with runoff modeling to decompose precipitation uncertainties more comprehensively.
Journal article
  • C. Hohmann
  • G. Kirchengast
  • O. Sungmin
  • Wolfgang Rieger
  • U. Foelsche

Small Catchment Runoff Sensitivity to Station Density and Spatial Interpolation: Hydrological Modeling of Heavy Rainfall Using a Dense Rain Gauge Network.

In: Water vol. 13 pg. 1381

  • (2021)

DOI: 10.3390/w13101381

show abstract

Precipitation is the most important input to hydrological models, and its spatial variability can strongly influence modeled runoff. The highly dense station network WegenerNet (0.5 stations per km2) in southeastern Austria offers the opportunity to study the sensitivity of modeled runoff to precipitation input. We performed a large set of runoff simulations (WaSiM model) using 16 subnetworks with varying station densities and two interpolation schemes (inverse distance weighting, Thiessen polygons). Six representative heavy precipitation events were analyzed, placing a focus on small subcatchments (10–30 km2) and different event durations. We found that the modeling performance generally improved when the station density was increased up to a certain resolution: a mean nearest neighbor distance of around 6 km for long-duration events and about 2.5 km for short-duration events. However, this is not always true for small subcatchments. The sufficient station density is clearly dependent on the catchment area, event type, and station distribution. When the network is very dense (mean distance < 1.7 km), any reasonable interpolation choice is suitable. Overall, the station density is much more important than the interpolation scheme. Our findings highlight the need to study extreme precipitation characteristics in combination with runoff modeling to decompose precipitation uncertainties more comprehensively.
Contribution
  • Wolfgang Rieger
  • R. Wolter-Krautblatter
  • K. Haponiuk-Winiczenko
  • C. Werthmüller

New ways of risk management in Bavaria.

In: INTERPRAEVENT 2021. Natural hazards in a changing world pg. 37-39

  • Eds.:
  • N. Beyer Portner
  • M. Mikoš

International Research Society INTERPRAEVENT Klagenfurt

  • (2021)

Journal article
  • R. Renner
  • B. Mühlbacher
  • L. Pulling
  • et int.
  • Wolfgang Rieger
  • et al.

Contingency Planning in Alpine Regions: A comparative analysis of challenges, strengths and weaknesses between contingency planning and natural hazard management.

In: Österreichische Beiträge zu Meteorologie und Geophysik vol. 2021

  • (2021)
Contribution
  • J. Korck
  • M. Grambow
  • K. Arzet
  • D. Rieger
  • Wolfgang Rieger
  • T. Henschel

River basin management in transition: The new Bavarian integrated strategy for river development.

In: IAD Conference. Rivers and Floodplains in the Anthropocene - Upcoming Challenges in the Danube River Basin pg. 16-30

  • (2021)

show abstract

In a so-called “Fitness Check” for the key European water related Directives, the European Commission recently concluded that both the Water Framework Directive (WFD) and the Floods Directive (FD) are “fit for purpose, with some scope to improve”. The Commission also assessed whether the Directives are suited to facing future challenges, such as “climate change, water scarcity and pollutants of emerging concern (e.g. micro-plastics and pharmaceuticals)” – all hallmarks of the Anthropocene. This was found to be the case, as long as Member States continually adapt and enhance their approaches as the dynamic situation evolves. Actions at different levels – local, regional,national, international – indicate that this message has been understood by many. However, the pressures of the Anthropocene are mounting and the time, resources and knowledge needed to adequately protect and where possible restore our rivers and floodplains will clearly exceed estimates of the past. In this light, the Federal State of Bavaria is now taking another important step forward: The new Bavarian integrated strategy for river basin development sets out to provide a long-term effective response to a wide range of water-related challenges. The aim is to balance and harmonise ecological, economic and social aspects of river basin management planning in order to focus on the implementation of holistic measures, anchoring the fundamentals of Integrated Water Resources Management and “risk governance” even more firmly in day-to-day water management. The initial focus is on the immediate future until 2030, whilst also preparing the ground for the decades that follow. The new strategy comprises three central “pillars”: I) flood protection and prevention – II) ecology and biodiversity – III) social and recreational benefits. The latter is already set to receive increasing attention in the future, as the value of access to green spaces to promote the population’s mental and physical health has become widely recognised in the context of the current global pandemic. With a systematic approach that builds on early best practice examples (e.g. Isar-Plan, WertachVital), the three pillars will be combined within integrative planning concepts and projects, e.g. the restoration of natural floodplains, which provides flood retention on the one hand but also improvement regarding ecology, water balance and habitats on the other. In accordance with the principles of "good governance", the programme also includes a commitment to improve target group specific (risk)communication and continually build on a wide and growing knowledge base, integrating input from NGOs, practitioners and administration as well as involving stakeholders in the implementation of measures on the ground. This way, the new strategy will allow the best possible use to be made of existing and potential synergies between the WFD, the FD and the “Nature Directives” with a perspective that goes beyond all three to ensure that the challenges of the Anthropocene impacting our river basins can be met in the long term.
Contribution
  • I. Baselt
  • P. Wagner
  • Wolfgang Rieger

Risiko‐Kommunikation durch interaktive Naturgefahrenmodelle – Ergebnisse einer Studie in den Alpenländern.

In: Disaster Research Days 2021.

  • (2021)

show abstract

Dieser Beitrag stellt eine Studie zur Anwendung von interaktiven Naturgefahrenmodellen zur Risikokommunikation vor. Auch wenn in solchen Modellen oftmals staatlich initiierte technische Schutzmaßnahmen behandelt werden, bleibt der Themenkomplex der individuellen Eigenvorsorge unterrepräsentiert. Ausgehend von der Studie wurde daher ein neuer Modell‐Prototyp entwickelt, der möglichst viele Beteiligte im Rahmen des Risikomanagements berücksichtigt.
Journal article
  • I. Baselt
  • L. Grossmann
  • Wolfgang Rieger

Naturgefahrenmodelle – Interaktive Tools für eine erfolgreiche Risikokommunikation.

In: Wildbach- und Lawinenverbau – Kommunikation und Öffentlichkeitsarbeit vol. 87 pg. 16-25

Verein der Diplomingenieure der Wildbach- und Lawinenverbauung Oesterreichs Verein der Diplomingenieure der Wildbach- und Lawinenverbauung Österreichs Salzburg

  • (2023)