RIM2D – Hocheffiziente 2D hydraulische Simulation von Hochwassern
RIM2D ist ein hydrodynamisches/hydraulisches Modell, welches Hochwasser durch Starkregen und Flußhochwasser, sowie kombinierte Ereignisse, in weniger als 1% der Ereigniszeit simuliert. Der Schlüssel dazu ist die Nutzung von Multi-GPU-Technologie - ganz ohne KI und deshalb physikalisch nachvollziehbar.
RIM2D modelliert rasterbasiert die oberflächliche Überflutungsdynamik. Besonders geeignet für den urbanen Raum werden hierbei Gebäude, Straßen, die Stadtentwässerung und die natürliche Infiltration berücksichtigt.
RIM2D liefert als Ergebnis räumlich explizite Überflutungskarten in hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung, inkl. Überflutungstiefen und Fließgeschwindigkeiten.
Die wichtigsten Features:
- Simulation fluvialer, pluvialer, Küsten- und kombinierter Hochwasser, großräumig und kleinräumig im urbanen Räumen → Komplettlösung für Kommunen und Städte
- Einbindung frei verfügbare Geodaten direkt im Rasterformat → einfache Modellerstellung und Übertragbarkeit, auch weltweit
- Kurze Rechenzeiten durch massive Parallelisierung auf GPUs → Einsatz in der operationellen Vorhersage (z.B. Niederschlagsvorhersage → hydrologisches Modell → RIM2D) und für probabilistische Risikoanalysen mit einer hohen Anzahl von Läufen
- Weitreichende Automatisierung für eine schnelle und ressourcenschonende Erstellung von Anwendungsmodellen und Übertragbarkeit auf andere Gebiete
- Modellierung großer Domänen in hoher Auflösung → größere Kommunen können vollständig und nicht nur in Teilflächen simuliert werden
Ausführlichere Details finden Sie hier.
Simulationsgeschwindigkeit
| Gebiet | Domäne | Anzahl Rasterzellen | Ereignisdauer | Simulationsdauer 1 GPU (% Ereignisdauer) | Simulationsdauer 4 GPUs (% Ereignisdauer) |
| Ahrtal - HW 2021 | 139 km² @ 5 m Auflösung | 5,5 Millionen | 47,5 Stunden | 18,5 min (0,6%) | 6,5 min (0,2%) |
| Oderbruch - HW 2010 | 3035 km² @ 10 m Auflösung | 30,3 Millionen | 25 Tage | 8 Std. (1%) | 1,9 Std. (0,3%) |
| Dresden - Starkregen | 620 km² @ 5 m Auflösung | 24,5 Millionen | 3 Stunden | 450 sec (4%) | 110 sec (1%) |
| Hennef - Starkregen 2021 | 232 km² @ 5 m Auflösung | 9 Millionen | 7 Stunden | - | 360 sec (1,4%) |
Datenbedarf
Für ein Basismodell benötigt RIM2D lediglich:
- Ein Digitales Geländemodell (DGM)
- Gebäudedaten (z.B. Open Street Map)
- Daten zur Landnutzung (z.B. CORINE, Mundialis
Mit Wasserständen an Flusspegeln oder Niederschlagsrastern, z.B. von RADOLAN, kann das Modell direkt ausgeführt werden.
Optional kann die Stadtentwässerung über Kapazitäten des Abwassersystems, die Infiltration, initiale Wassertiefen, Beobachtungspunkte und vieles mehr konfiguriert werden.
Durch die einfache Modellstruktur und den geringen Datenbedarf ist RIM2D auf jede Kommune in Deutschland übertragbar. Das ermöglicht auch eine vereinfachte Risikoabschätzung durch Starkregen für Kommunen, die nicht über die Kapazitäten für eine detaillierte Risikoabschätzung verfügen.
Simulation von Flusshochwassern
RIM2D ermöglicht die schnelle Simulation von Flusshochwassern (fluviale Hochwasser) in verschiedenen räumlichen Auflösungen. So konnten zum Beispiel 15 Stunden des Hochwassers an der Ahr mit 10 Metern räumlicher Auflösung in wenigen Minuten valide simuliert werden. Dadurch eignet sich RIM2D für den Einsatz in der operationellen Vorhersage von Hochwassern.
Überflutungen durch Starkregen
RIM2D ermöglicht durch die “rain-on-grid”-Methode intuitive Simulationen von Hochwassern durch Starkregen. Niederschlagsraster, z.B. aus den DWD-Produkten RADOLAN und KOSTRA, können direkt im Modell verabeitet werden. Durch die kapazitiven Ansätze für die Stadtentwässerung können auch Überflutungen im urbanen Raum valide simuliert werden.
Die Laufzeiten des Modells eignen sich auch für größere Städte. Ein 3-stündiger Starkregen in Dresden (620 km2) auf einem 5 Meter Raster kann mit 4 GPUs in 2 Minuten simuliert werden. Damit ist RIM2D auch für die operationelle Nahe-Echtzeit-Vorhersage von urbanen Überflutungen einsetzbar.