Wenn Wasser über Ufer tritt, zählt jede Entscheidung. Welche Gebiete laufen voll? Welche Gebäude müssen zuerst geschützt werden? Wo bringen mobile Barrieren tatsächlich etwas? Die Universität Siegen arbeitet im internationalen Forschungsprojekt „BONSAI“ an digitalen Werkzeugen, die Einsatzkräfte bei solchen Fragen schneller und fundierter unterstützen sollen.

Im Mittelpunkt stehen Hochwasser und Sturmfluten unter veränderten klimatischen Bedingungen. BONSAI berechnet künftige Hochwasserlagen und simuliert gemeinsam mit 16 internationalen Partnern Szenarien, die durch den Klimawandel wahrscheinlicher werden. Gefährdete Gebäude und Verkehrswege sollen sich frühzeitig erkennen lassen – ebenso wie jene Schutzmaßnahmen, die an einem konkreten Ort am wirksamsten sind.

Modelle für den Ernstfall

Dr. Evangelos Rozos, Projektleiter und Siegener Forschungsgruppenleiter, verweist auf zunehmende Starkregenereignisse, Sturmfluten und den Meeresspiegelanstieg. Deiche, Sperrwerke und weitere Schutzanlagen geraten dadurch stärker unter Druck, insbesondere in Flussmündungsgebieten. Für künftige Schutzmaßnahmen brauche es deshalb physikalisch fundierte Methoden, mit denen sich Hochwasserrisiken abschätzen und in anpassungsfähige Schutzkonzepte überführen lassen.

Beteiligt ist das Forschungsinstitut für Wasser und Umwelt (FWU) der Universität Siegen, genauer die Professur für Hydromechanik und Wasserbau unter Leitung von Prof. Dr. Jorge Leandro. Die Wissenschaftler simulieren und modellieren Hochwasserströmungen. Mathematische und numerische Verfahren berechnen, wie sich Wasser über ein Gelände ausbreitet. In die Modelle fließen Topografie, Geländehöhen, Geländeeigenschaften, Bodenmerkmale, Randbedingungen und weitere örtliche Bedingungen ein.

Gemeinsam mit der Universität Lille entwickelt das Siegener Team ein webbasiertes, interaktives Online-Entscheidungsunterstützungssystem. Es verbindet hydrodynamische beziehungsweise Strömungsmodelle mit räumlichen Flächenanalysen und Optimierungsmethoden. Vor und während eines Notfalls sollen Einsatz- und Katastrophenschutzdienste damit gefährdete Gebiete lokalisieren, Krankenhäuser, Kraftwerke und andere kritische Einrichtungen schützen sowie den Einsatz temporärer Schutzmaßnahmen – etwa mobiler Hochwasserbarrieren – gezielt planen können.

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Die Praxistauglichkeit wird zunächst in der ostfriesischen Stadt Norden in Niedersachsen erprobt. An der Erprobung beteiligt ist Prof. Thorenz vom Niedersächsischen Landesbetrieb für Wasserwirtschaft, Küsten- und Naturschutz. Dabei geht es auch um die Frage, wie digitale Werkzeuge für das praktische Hochwassermanagement weiterentwickelt werden können. BONSAI konzentriert sich zwar auf Küsten- und Flussmündungsgebiete, viele der Methoden sollen aber ebenso in Binnenregionen wie Südwestfalen funktionieren.

Millionen für Schutz und Ausbildung

Für BONSAI stehen insgesamt 10,7 Millionen Euro zur Verfügung. Rund 6,42 Millionen Euro kommen aus EU-Mitteln des Programms Interreg North-West-Europe; auf die Universität Siegen entfallen 634.000 Euro. Das Projekt läuft von 2025 bis 2029.

Die Ziele reichen über einzelne Rechenmodelle hinaus: Hochwasserschutzsysteme und Schutzbauten sollen widerstandsfähiger werden, der Katastrophenschutz soll auf künftige Anforderungen vorbereitet sein, und Fachkräfte sollen eine bessere Ausbildung erhalten. Zum Netzwerk gehören 17 Institutionen aus Belgien, den Niederlanden, Frankreich und Deutschland.

Für den Wissenstransfer veranstalten die beteiligten Hochschulen regelmäßig sogenannte „Flood Academies“. Die Universität Siegen richtet im September 2027 eine solche Veranstaltung am Biggesee bei Olpe aus. Eingeladen sind unter anderem Verantwortliche für das Management von Hochwasserschutzmaßnahmen, die Unterhaltung, Instandhaltung und den Betrieb von Deichen sowie die Koordination und Bewältigung von Katastropheneinsätzen.

Internationale Expertinnen und Experten sollen Forschungsergebnisse, Vorträge und Diskussionsbeiträge beisteuern. Verglichen werden Schutzkonzepte aus verschiedenen Regionen und Perspektiven. Auf der Tagesordnung stehen auch Gefahren, die bei der Planung gern durchrutschen: Schäden an Schutzanlagen durch grabende Wildtiere und die naturnahe, schonende Verstärkung von Deichen mit gezielt eingesetzten geeigneten Pflanzenarten.

Digitale Hilfe, aber kein Ersatz

Wie groß der Bedarf an solchen Werkzeugen ist, zeigt der Blick auf Kommunen. Hochwasser und Starkregen stellen sie zunehmend vor Herausforderungen. Lokale Starkregenereignisse, kleinere Gewässer und oberirdische Abflusswege können erhebliche Schäden an Gebäuden, Infrastrukturen und ganzen Stadtquartieren verursachen – auch dort, wo niemand mit einer großen Flut gerechnet hat.

Die 2026 veröffentlichte Studie Digitale Lösungen zur Hochwasservorsorge bei Starkregen untersucht, wie digitale Anwendungen Kommunen entlang des gesamten Vorsorgezyklus unterstützen können: Risiken frühzeitig erkennen, Vorsorgemaßnahmen gezielt planen und im Ernstfall schneller handeln. Fünf Praxisbeispiele aus den Modellprojekten Smart Cities zeigen den Einsatz von Sensoren, Datenplattformen, digitalen Zwillingen und KI-basierten Anwendungen.

Die Bandbreite reicht von der Analyse möglicher Gefahrenbereiche über die Planung von Schutzmaßnahmen bis zur Information der Bevölkerung. Digitale Werkzeuge ersetzen klassische Hochwasservorsorge allerdings nicht. Sie liefern verbesserte Datengrundlagen, ermöglichen gezieltere Entscheidungen und können Warnungen beschleunigen. Das klingt weniger spektakulär als ein futuristischer Kontrollraum, ist für eine Kommune aber vermutlich der entscheidende Teil.

Die Publikation behandelt außerdem den Hochwasserschutz in Deutschland, Hochwasserarten nach der Herkunft des Wassers, die Herausforderungen durch Starkregen, Zuständigkeiten, planerische Leitbilder und politische Rahmenwerke sowie die digitale Hochwasservorsorge. Ergänzt wird sie durch Fallbeispiele, Handlungsempfehlungen und Quellen.

Wissenschaftlich begleitet wurde die Studie vom Bundesinstitut für Bau-, Stadt- und Raumforschung (BBSR), Referat „Digitale Stadt, Risikovorsorge und Verkehr“. Die wissenschaftliche Leitung hatte Dr. Ralf Schüle. Als Autorinnen und Autoren werden Franziska Sahr, Alexandra Auer, Lisa Junghans und Jochen Rabe genannt. Beteiligt waren außerdem die Koordinierungs- und Transferstelle Modellprojekte Smart Cities, die KWB Kompetenzzentrum Wasser Berlin gGmbH und RSUP Rabe Strategic Urban Planning. Herausgeber ist das BBSR. Die DOI lautet: https://doi.org/10.58007/ncej-kw14.

Für die Universität Siegen bleibt derweil viel zu rechnen, zu testen und später am Biggesee zu diskutieren. Wenn draußen das Wasser steigt, helfen am Ende keine schönen Karten allein – aber Karten, Modelle, Sensoren und ein Plan, der schnell genug verständlich wird, können den Unterschied machen.