A Numerical Model for Simulating Nature-Based Solutions in Urban Catchments

Abstract

Mit dem Anstieg der globalen Temperaturen und der damit zunehmenden Häufigkeit von Hochwasserereignissen wächst auch der Bedarf an Anpassungsmaßnahmen. Naturbasierte Lösungen (NBS) sind kosteneffiziente und umweltfreundliche Maßnahmen, um die Auswirkungen von Hochwasserereignissen abzumildern. Für ihre Umsetzung sind großmaßstäbliche numerische Simulationen erforderlich. Diese Studie stellt ein gekoppeltes numerisches Modell zur realistischen Abbildung von NBS in städtischen Einzugsgebieten vor. Das Modell basiert auf einem zweischichtigen Green-Ampt-Ansatz und einem zweiter-Ordnung-BHNW Schema. Das vorgeschlagene Modell kann dabei helfen, gefährdete Regionen zu identifizieren und die Umsetzung von NBS zur Stärkung der Hochwasserresilienz zu optimieren. Die Simulationsergebnisse zeigen, dass das Modell die komplexen Wechselwirkungen zwischen Oberflächenabfluss und Infiltration in geschichteten Böden wirksam erfasst.

As the occurrence of flood events increases with rising global temperatures, the need for adaptation increases. Nature-based solutions (NBS) are cost-effective and environmentally friendly measures to absorb the impact of flood events. To implement NBS, large-scale numerical simulations are required. This study proposes a coupled numerical model for the realistic representation of NBS in urban catchments. The model is based on a two-layered Green-Ampt model and a second-order BHNW scheme. The proposed model can assist in identifying vulnerable regions and optimizing the implementation of NBS to enhance flood resilience. The simulation results show that the proposed model effectively captures the complex interactions between overland flow and infiltration in stratified soils.