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Lernergebnisse: Nach Teilnahme an den Modulveranstaltungen sind die Studierenden in der Lage: • die grundlegenden Konzepte des Hochwasserrisikomanagements sowie die rechtlichen und gesellschaftlichen Rahmenbedingungen zu verstehen, • die Methoden zur hydrologischen Modellierung von Hochwasser auszuführen sowie • die Methoden zur Gefahren und Schadensbewertung, bzw. zum Hochwasserrisiko anzuwenden • die Effektivität von Hochwasserschutzmaßnahmen zu bewerten und auszuwählen. • die Programmiersprache MATLAB im fachspezifischen Umfeld des Hochwasserrisikomanagements zuhandhaben. • die theoretischen und mathematischen Konzepte in MATLAB praktisch umsetzen.

Das Modul wird gemeinsam vom Lehrstuhl für Hydrologie und Flussgebietsmanagement sowie der Engineering Risk Analysis (ERA) Group gehalten. Die Bedeutung, der gesellschaftliche sowie politische Handlungsrahmen des Hochwasserrisikomanagements werden von der hydrologischen Seite her beleuchtet. Des Weiteren werden Methoden und Modelle für die hydrologische und hydraulische Modellierung von Hochwasserereignissen vom Lehrstuhl für Hydrologie präsentiert. Die Vorlesung von ERA beinhalten quantitative Methoden zur Analyse von Hochwasserschäden und –risiko und Methoden zur risikobasierten Bewertung bzw. Optimierung von Hochwasserschutzmaßnahmen. Die begleitenden Übungen vermitteln die für das Arbeiten notwendigen Kenntnisse in MATLAB und wenden diese auf Beispiele aus den Vorlesungen an. Weiterhin wird nach einer entsprechenden theoretischen Einführung eine Simulation mit dem HEC-Modellen HEC-HMS (Hydrologie) und HEC-RAS (Überflutungen) durchgeführt, die weltweit häufig angewendet werden. Vorlesungsteil Hydrologie und Flussgebietsmanagement: • Sicherheit und Risiko • Kreislauf des Risikomanagements • Qualitative und quantitative Methoden zur Abschätzung des Hochwasserrisikos • Planung von Hochwassermaßnahmen: Verfahren zur Ermittlung von Bemessungswerten • Hochwasserstatistik auf Basis von Messdaten • Inhalt und Bedeutung der EU Hochwasserrisikomanagement-Richtlinie • Technische und dezentrale Hochwasserschutzmaßnahmen • Versagen von Hochwasserschutzmaßnahmen • Gefahrenszenarien für das Hochwasserrisikomanagement • Risiko und Risikoakzeptanz: Dialog, Kommunikation und rechtliche Aspekte Übungsteil: Hydrologie und Flussgebietsmanagement: • Grundlagen der hydrologischen Modellierung • Einführung in LARSIM • Simulation mit LARSIM Vorlesungs und Übungsteil: Quantitative Risikobewertung • Bewertung/Optimierung der Schutzmaßnahmen (z.B. Kosten-Nutzen Analyse), Entscheidungsbildung, Risikoakzeptanz • Bewertung von Hochwasserschäden • Quantifizierung des Hochwasserrisikos • Quantifizierung von Unsicherheit, Sensitivitätsanalyse • Aspekte der langfristigen Planung: Nicht-Stationarität, Anpassungsfähigkeit Die theoretische Konzepte der „Quantitative Risikobewertung“ werden in den Vorlesungen erklärt und in den Übungen an einfachen Beispielen mit Benutzung von MATLAB umgesetzt.

(Empfohlene) Voraussetzungen: Grundmodul Hydrologie , Umweltmonitoring und Risikomanagement, Grundkenntnisse der Wahrscheinlichkeitstheorie und Risikoanalyse Grundkenntnisse in Matlab

Das Modul besteht aus Vorlesung mit integrierter Übung (4 SWS) und wird von den Lehrstühlen Hydrologie und Flussgebietsmanagement und der Engineering Risk Analysis Group betreut. 1. Die Inhalte der Vorlesung werden im Vortrag und durch Präsentationen vermittelt. Hierbei werden die Studierenden zum Studium der empfohlenen Literatur und der inhaltlichen Auseinandersetzung mit den Themen angeregt. 2. In den Übungen werden konkrete Übungsaufgaben von den Studierenden eigenständig und großteils mit Rechner-Unterstützung (eigener Laptop notwendig!) gelöst und die technischen Fertigkeiten im Umgang mit MATLAB geübt. Dies geschieht in Einzel oder Gruppenarbeit. 3. In als Gruppenarbeit abzugebenden Hausaufgaben werden die erworbenen Kompetenzen anhand von Fallbeispielen aus dem Hochwasserrisikomanagement angewandt und präsentiert. Peer-Reviews stellen eine Rückmeldung nicht nur durch das Lehr-Kollegium sondern auch durch StudienkollegInnen sicher. 4. Neu erstellte Vorlesungs- und Übungsinhalte auf der MOOC-Plattform edX (Massive Open Online Courses) werden in den Vorlesungsbetrieb integriert.

Der Leistungsnachweis erfolgt in Form einer 120 minütigen Klausur. Die Studierenden müssen dabei die erworbenen Lernergebnisse (s.u.) wiedergeben. Die Prüfungsaufgaben sind in zwei Kategorien unterteilt: ca. 60% der Prüfungsaufgaben bestehen aus Fragen zur Kenntnis und zum Verständnis der Konzepte der hydrologischen Hochwassermodellierung und des Hochwasserrisikomanagements, ca. 40% der Prüfungsaufgaben prüfen das theoretische Verständnis für die Umsetzung und die rechnerische Anwendung quantitativer Methoden zur Schadens- und Risikobewertung sowie der risikobasierten Maßnahmenbewertung und Sensitivitätsanalyse. Erlaubte Hilfsmittel sind ein nichtprogrammierbarer Taschenrechner. Zur Berechnung notwendige Formeln werden mit der Prüfungsangabe ausgeteilt.

Die untenstehenden Dokumente sind Beispiele zur Einführung in die Thematik: - Flood Manager E-Learning (TU Hamburg-Harburg): http://daad.wb.tu-harburg.de/homepage/ - Merz, B., J. Hall, M. Disse, and A. Schumann. “Fluvial Flood Risk Management in a Changing World.” Natural Hazards and Earth System Science 10, no. 3 (March 16, 2010): 509–527. doi:10.5194/nhess-10-509-2010. - Rogger, M., Kohl, B., Pirkl, H., Viglione, A., Komma, J., Kirnbauer, R., Merz, R., Blöschl, G., 2012. Runoff models and flood frequency statistics for design flood estimation in Austria – Do they tell a consistent story? J. Hydrol. 456–457, 30–43.^ - Bründl, M., Romang, H.E., Bischof, N., Rheinberger, C.M., 2009. The risk concept and its application in natural hazard risk management in Switzerland. Nat. Hazards Earth Syst. Sci. 9, 801–813. - Pianosi, F., Wagener, T., Rougier, J., Freer, J., Hall, J., 2014. Sensitivity Analysis of Environmental Models: A Systematic Review with Practical Workflow, in: Vulnerability, Uncertainty, and Risk. American Society of Civil Engineers, pp. 290–299. Weitere Literatur wird während dem Modul bekanntgegeben