Wenn Flüsse über die Ufer treten oder Sturmfluten auf die Küste treffen, zählt oft jede Minute und jede Entscheidung. Behörden und Einsatzkräfte müssen schnell erkennen, wo sich das Wasser ausbreitet, welche Gebäude und Verkehrswege besonders gefährdet sind und wie Schutzmaßnahmen den größten Schaden verhindern können. Im Forschungsprojekt BONSAI simuliert die Universität Siegen gemeinsam mit 16 internationalen Partnern künftige Szenarien, die durch den Klimawandel vermutlich zeitnah eintreten werden. Dadurch sollen Schutzsysteme widerstandsfähiger, der Katastrophenschutz zukunftssicher und die Ausbildung von Fachkräften gestärkt werden.
„Durch den Klimawandel nehmen Starkregen, Sturmfluten und der Meeresspiegelanstieg zu. Dadurch geraten Deiche, Sperrwerke und andere Hochwasserschutzanlagen stärker unter Druck – vor allem in Gegenden rund um Flussmündungen“, erklärt Dr. Evangelos Rozos, Leiter der Siegener Forschungsgruppe. „Es müssen robuste, physikalisch fundierte Methoden entwickelt werden, um zukünftige Hochwasserrisiken abzuschätzen und dieses Wissen in praktische, zuverlässige und anpassungsfähige Konzepte für den Hochwasserschutz zu überführen.“
Universität Siegen entwickelt Lösungen für den Hochwassernotfall
Genau das soll im Projekt BONSAI umgesetzt werden. Von Seiten der Universität Siegen ist das Forschungsinstitut für Wasser und Umwelt (FWU) an der Professur für Hydromechanik und Wasserbau unter der Leitung von Prof. Dr. Jorge Leandro beteiligt. Die Siegener Wissenschaftler simulieren und modellieren Hochwasserströmungen. Mithilfe mathematischer und numerischer Verfahren berechnen sie, wie sich Wasser während eines Hochwasserereignisses über ein Gelände ausbreitet. Dabei werden unter anderem die Topografie, die Eigenschaften des Geländes und die jeweiligen Randbedingungen berücksichtigt.
In Zusammenarbeit mit der Universität Lille in Frankreich entwickelt die Uni Siegen ein interaktives Online-Entscheidungsunterstützungssystem, das hydrodynamische Modellierung, räumliche Analyse und Optimierungsmethoden miteinander verbindet. Das Tool soll Einsatz- und Katastrophenschutzdienste vor und während eines Notfalls dabei unterstützen, gefährdete Gebiete zu identifizieren, kritische Infrastruktur – wie Krankenhäuser und Kraftwerke – zu schützen, und den Einsatz von temporären Schutzmaßnahmen zu optimieren, etwa mobile Hochwasserschutzbarrieren.
Die Entwicklung wird zunächst an einem Teststandort in der ostfriesischen Stadt Norden in Niedersachsen erprobt. Gleichzeitig wollen die Forscher zeigen, wie man solche Werkzeuge für den praktischen Einsatz im Hochwassermanagement weiterentwickeln kann. Auch für Regionen fernab von Küste könnten die Forschungsergebnisse interessant sein. Zwar konzentriert sich BONSAI auf Küsten- und Flussmündungsgebiete, viele der entwickelten Methoden lassen sich aber auch auf Binnenregionen wie Südwestfalen übertragen.
Von der Forschung in die Praxis
Um im Projekt entwickeltes Wissen, Methoden und Werkzeuge direkt den Fachkräften zu präsentieren, richten die teilnehmenden Hochschulen regelmäßig Flood Academies (Flut Akademien) aus. September 2027 findet die Veranstaltung am Biggesee bei Olpe statt, veranstaltet durch die Uni Siegen. Die Veranstaltung richtet sich in erster Linie an Akteure, die unmittelbar für das Management von Hochwasserschutzmaßnahmen, die Katastrophenbewältigung sowie die Instandhaltung und den Betrieb von Deichen verantwortlich sind.
Eine internationale Gruppe von Expertinnen und Experten wird Vorträge und Diskussionsbeiträge anbieten. Die Teilnehmenden können sich über den aktuellen Stand der Forschung sowie über moderne Ansätze des Hochwasserschutzes aus verschiedenen Regionen und Perspektiven weltweit informieren. Das übergeordnete Ziel ist es, das Verständnis von Hochwasserrisiken zu erweitern und sowohl bekannte als auch weniger häufig berücksichtigte Gefahren für Hochwasserschutzanlagen in den Blick zu nehmen. Dabei geht es etwa darum, wie grabende Tiere die Stabilität von Deichen beeinflussen und wie sich Deiche mit schonenden Methoden stärken lassen, zum Beispiel, indem man gezielt geeignete Pflanzenarten einsetzt.