IFKIS Hydro Sihl

Hintergrund

Bei einem Extremhochwasser der Sihl sind das untere Sihltal und die Stadt Zürich überschwemmungsgefährdet. Das Schadenpotenzial wird alleine für die Stadt Zürich auf bis zu 6,7 Milliarden Franken geschätzt. Während dem Hochwasser im Ausgust 2005 führte die Sihl 280 m3/s. Damit entging Zürich nur knapp grossen Hochwasserschäden.

In der Folge wurden hydrologische Studien durchgeführt die zeigen, dass am Standort Zürich Hochwasserereignisse der Sihl mit Spitzen von 360 bis 480 m3/s möglich sind. Aufgrund dieser Erkenntnisse beschloss das Amt für Abfall, Energie und Luft AWEL, ein regionales Hochwasserwarnsystem zur Ver¬besserung der Hochwassersicherheit der Stadt Zürich und des Sihltals zu realisieren. Das Kernstück des Hochwasservorhersagesystems für die Sihl ist das hydrologische Modell PREVAH. 

Es verarbeitet die Informationen aus meteorologischen Modellen und Informationen zum Zustand des Einzugsgebiets und liefert für verschiedene Standorte Abflussprognosen für die folgenden fünf Tage. Durch diese Informationen lassen sich kritische Hochwasserspitzen frühzeitig erkennen und vergrössern den Handlungsspielraum der Entscheidungsträger des AWEL. Zu den möglichen Massnahmen bei einer prognostizierten kritischen Hochwasserspitze zählt insbesondere die vorsorgliche Absenkung des Sihlsees, um dessen Rückhaltefunktion zu erhöhen. Ausserdem kann die Bereitschaft von Feuerwehren für flankierende Massnahmen vorbereitet werden. 

Die WSL stellt seit 2008 den Betrieb dieses probabilistischen hydrologischen Vorhersagesystems sicher und stellt dessen Ergebnisse in benutzerfreundlicher Form auf einer Website dem AWEL zur Verfügung. Zudem wurden Tools für die Berechnung von Szenarien entwickelt. In der Periode von März bis Oktober betreibt das Vorhersageteam an der WSL einen Bereitschaftsdienst und verfasst jeweils freitags einen Lagebericht. In kritischen Situationen steht das Vorhersageteam der WSL dem AWEL in beratender Funktion zur Verfügung. 

Das Vorhersage¬system für die Sihl wurde als eines der ersten Regionalmodule auch in das Vorhersagesystem FEWS (für "Flood Early Warning System") des BAFU implementiert. Die Simulations¬ergebnisse werden zudem auf der am 1. März 2010 lancierten Gemeinsamen Informationsplattform Naturgefahren des Bundes (GIN) dargestellt. Das Vorhersagesystem läuft damit am BAFU grösstenteils redundant zum System an der WSL. 

Als langfristige Lösung projektiert der Kanton Zürich einen Hochwasser-Entlastungsstollen zwischen der Sihl bei Langnau am Albis und dem Zürichsee in Thalwil. Bis der Stollen gebaut ist, bleibt das Hochwasservorhersagesystem IFKIS-Sihl ein elementarer Bestandteil des Hochwasserschutzes an der Sihl. 

Projektphasen

  • Phase immediate (2007-2008): In connection with the SBB train station construction site / Löwenstrasse, WSL examined how to deal with storms and heavy rainfall in the catchment area of the river Sihl.
  • Phase medium term (2008-2009): WSL implemented a probabilistic flood forecasting system for the Sihl. Floods can already be detected early through a series of daily modeling, thus the safety of the city of Zurich in general and the situation during the construction activities at the train station Löwenstrasse (critical construction phase 2008 to 2011) in particular can be improved. Forecasts are presented in an easy to use visualization platform.
  • Phase long term (2010-2011): The prediction system for the Sihl was one of the first regional modules implemented in the forecasting system FEWS (for "Flood Early Warning System") of the FOEN. The simulation results are also represented on the Common Information Platform for Natural Hazards in Switzerland (GIN) which was launched in March 2010. In addition, tools for the calculation of scenarios have been developed.
  • Operational phase (2008-2015): Since 2008 (and until 2015) WSL ensures the operation of the forecast system. Every Friday, a report is written and sent to the end user.
  • Regulation phase (2012-2015): Formulation of an optimized regulation of water release from the dam, with regard to the flood safety of the city Zurich, based on in-depth hydrological investigations.
  • Phase "Limmat" (2012-2015): Assessment of the possible interplay between the Sihl and lake Zurich for increased protection against floods in the Sihl and Limmat valley.

Publikationen

Liechti, K.; Oplatka, M.; Eisenhut, N.; Zappa, M., 2016: Early Flood Warning for the City of Zurich: Evaluation of real-time Operations since 2010. In: Koboltschnig, G. (eds), 2016: Living with natural risks. 13th congress Interpraevent, Lucerne, May 30 - June 2, 2016. 944-951

Zappa M, Andres N, Kienzler P, Naef-Huber D,Marti C, Oplatka M. 2015. Crash-Tests for forward-looking flood control in the city of Zürich (Switzerland), Proc. IAHS, 370, 235-242, doi:10.5194/piahs-370-235-2015.

Kienzler P, Andres N, Näf-Huber D, Zappa M. 2015. Herleitung extremer Niederschläge und Hochwasser im Einzugsgebiet des Sihlsees für einen verbesserten Hochwasserschutz der Stadt Zürich. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung. 59 (2), 48–58; DOI: 10.5675/HyWa_2015,2_1 <br/>

Ronco P, Bullo M, Torresan S, Semenzin E,Critto A, Olschewski R, Zappa M, Marcomini A. 2015. The KULTURisk Regional Risk Assessment Methodology for water-related natural hazards. Part II: application to the Zurich case study. Hydrol. Earth Syst. Sci., 19, 1561-1576, doi:10.5194/hess-19-1561-2015

Zappa M. 2013. Hochwasserprognose – Fallbeispiel Sihl. In: Spreafico M und Viviroli D (Hrsg.). Ausgewählte Beiträge zur Abschätzung von Hochwasser und Feststofftransport in der Schweiz - Grundlagen, Methoden, Fallbeispiele. Beiträge zur Hydrologie der Schweiz, Nr. 40, Bern. pp 73-78. ISBN 978-3-033-03838-7 / ISSN 1421-1130 [Link]

Addor N, Jaun S, Fundel F, Zappa M. 2011. An operational hydrological ensemble prediction system for the city of Zurich (Switzerland): skill, case studies and scenarios, Hydrol. Earth Syst. Sci., 15, 2327-2347, doi:10.5194/hess-15-2327-2011. [Direct Link]

Badoux A, Zappa M, Schatzmann M, Oplatka M, Jaun S, Boesch M, Gross M, Steiner P, Hegg C, Rhyner J. IFKIS-Hydro Sihl: Beratung und Alarmorganisation und während des Baus der Durchmesserlinie beim Hauptbahnhof Zürich.  Wasser, Energie, Luft, Heft 4/2010: S. 309-320.

Zappa, M.; Jaun, S.; Badoux, A.; Schwanbeck, J.; Addor, N.; Liechti, K.; Roeser, I.; Walser, A.; Viviroli, D.; Vogt, S.; Gerber, M.; Trösch, J.; Weingartner, R.; Oplatka, M.; Bezzola, G.R.; Rhyner, J., 2010: IFKIS-Hydro Sihl: Ein operationelles Hochwasservorhersagesystem für die Stadt Zürich und das Sihltal. Wasser, Energie, Luft, 102, 3: 238-248.

Romang H, Zappa M, Hilker N, Gerber M, Dufour F, Frede V, Bérod D, Oplatka M, Rhyner J. 2011. IFKIS-Hydro – Early Warning and Information System for Floods and Debris Flows. Natural Hazards, 56: 509-527. doi: 10.1007/s11069-010-9507-8

Bruen M, Krahe P, Zappa M, Olsson J, Vehvilainen B, Kok K, Daamen K. 2010. Visualising flood forecasting uncertainty: some current European EPS platforms – COST731 Working Group 3. Atmospheric Science Letters, 2: 92-99. doi:10.1002/asl.258

Zappa M, Jaun S. Operationellen Hochwasservohersagen als Entscheidungshilfe für die Praxis. In: Forstliche Arbeitsgruppe Naturgefahren FAN (ed) Wildbacheinzugsgebiete - Prozesse, Gefahren und Schutzmassnahmen. FAN-Tagung September 2009. 16 S.

Jaun S, Zappa M, Rhyner J. 2008. Hochwasserprognose für die Stadt Zürich. Newsl. Nat.gefahren 3/2008: 6-7.

Zappa M, Vogt S. 2007. Hochwasservorhersagesysteme der neusten Generation im Praxis-Test. Forum für Wissen 2007, pp. 25-31. ISSN 1021-2256.