Zurück zu Referenzen Eigenes Projekt · Nordhessen · Oktober 2026 Zum Geländemodell der Fläche
Starkregen simuliert: wohin das Wasser auf einem Acker läuft
Aus unserem Drohnen-Geländemodell und den Regenwerten des Deutschen Wetterdienstes haben wir drei Starkregen durchgerechnet, Minute für Minute im 0,5-Meter-Raster.
- Aufgabe
- Zeigen, was ein Geländemodell aus der Befliegung bei Starkregen sichtbar macht: wohin das Wasser fließt, wo es sich staut und wie viel von außen auf die Fläche kommt.
- Vorgehen
- Drohnen-Geländemodell der Fläche, Umgebung aus dem amtlichen DGM1 Hessen, Regen nach KOSTRA-DWD-2020, Rauheit je Oberfläche, Simulation in QGIS mit GRASS r.sim.water.
- Ergebnis
- Wassertiefe für jede Minute von drei Szenarien, Fließrichtung und Fließgeschwindigkeit, Karten im A3-Format, ein Video und eine Ansicht zum Durchspielen auf dieser Seite.
- Nutzen
- Abflusswege und Staupunkte sind bekannt, bevor ein Graben, eine Mulde zur Rückhaltung oder ein Weg geplant wird. Die Grundlage dafür ist ein Geländemodell, das den heutigen Stand zeigt.
Modellgebiet mit Zufluss vom Nachbarfeld
Rasterweite der Simulation
Starkregen nach KOSTRA-DWD-2020
Regendauer, Wassertiefe für jede Minute
mittlere Abweichung zum amtlichen DGM1
mit mehr als 5 cm Wasser beim 100-jährlichen Regen
Die Simulation zum Durchspielen
Wählen Sie ein Szenario, starten Sie die 60 Minuten und fahren Sie mit der Maus über die Karte: An jeder Stelle steht die Wassertiefe. Die wandernden Punkte zeigen, in welche Richtung und wie schnell das Wasser fließt. In der 3D-Ansicht lässt sich das Gelände drehen.
Die interaktive Ansicht wird geladen. Ohne JavaScript sehen Sie hier die Vergleichskarte der drei Szenarien.
Gestrichelt: die mit der Drohne erfasste Fläche. Außerhalb davon stammt das Gelände aus dem DGM1 Hessen (HVBG, Datenlizenz Deutschland Zero 2.0).
Was die Simulation über diese Fläche zeigt
In allen drei Szenarien läuft das Wasser auf denselben Wegen, nur unterschiedlich viel. Vier Beobachtungen, die man im Gelände nicht sieht, solange es trocken ist.
Die Hälfte des Wassers kommt von außen
Das Einzugsgebiet des Feldes ist 10,2 Hektar groß, das Feld selbst nur 5,2. Das Nachbarfeld südlich des Weges entwässert nach Norden, über den Weg hinweg. Wer nur die eigene Fläche betrachtet, unterschätzt die Wassermenge um die Hälfte.
Stau an der Wegkreuzung
An der Südostecke treffen Asphaltweg und Feldweg aufeinander. Hier sammelt sich das Wasser vom Nachbarfeld vor der Wegkante und steht mehrere Dezimeter hoch, bevor es am Weg entlang nach Westen abfließt.
Eine Tiefenlinie bündelt den Abfluss
Im Feld laufen viele kleine Rinnen in einer Tiefenlinie zusammen, die schräg zum Westrand zieht. Dort fließt das Wasser am schnellsten: meist um 0,4 m/s, auf den schnellsten Abschnitten über 1 m/s. Das ist die Stelle, an der Boden abgetragen wird.
Nach 20 Minuten ist das Muster da
Die Wassermenge auf der Fläche steigt in den ersten Minuten steil an. Ab etwa Minute 20 fließt fast so viel ab, wie nachregnet. Beim 100-jährlichen Regen hat nach einer Stunde rund drei Viertel des Wassers die Fläche bereits verlassen.
Die drei Szenarien im Vergleich
| Kennzahl | 10-jährlich | 100-jährlich | Extrem |
|---|---|---|---|
| Regen in 60 Minuten | 28,4 mm | 44,7 mm | 100 mm |
| Fläche mit mehr als 5 cm Wasser | 0,40 ha | 0,54 ha | 0,95 ha |
| Fläche mit mehr als 10 cm Wasser | 0,20 ha | 0,27 ha | 0,47 ha |
| Fläche mit mehr als 30 cm Wasser | 0,04 ha | 0,06 ha | 0,11 ha |
| Nach 60 Minuten noch auf der Fläche | 32 % | 26 % | 19 % |
Modellgebiet 16,5 ha, Raster 0,5 m. Die Flächen zählen jede Stelle, an der die Wassertiefe während der 60 Minuten den Wert erreicht. Einzelne Zellen in Mulden sind herausgemittelt, weil das Rechenverfahren dort zu hohe Werte liefert.
100-jährlicher Regen: maximale Wassertiefe und Fließrichtung, die Pfeilgröße zeigt die Geschwindigkeit
Fließwege und Senken: Geländeanalyse ohne Regenmenge, als schnelle Vorprüfung vor der Simulation
Drei Szenarien in 23 Sekunden
Dieselbe Stunde Regen, dreimal nebeneinander: links ein Regen, wie er etwa alle zehn Jahre vorkommt, in der Mitte ein 100-jährliches Ereignis, rechts 100 Millimeter in einer Stunde.
Wassertiefe von hellblau (1 cm) bis dunkelblau (über 30 cm), helle Punkte: Fließrichtung
Vom Geländemodell zur Simulation: das Vorgehen
Geländemodell der Fläche
Grundlage ist das Geländemodell aus der eigenen Befliegung: nur Bodenpunkte, 5 cm Raster, Höhen im amtlichen System DHHN2016. Für die Simulation haben wir es auf 0,5 m gemittelt.
Einzugsgebiet klären
Am Nordrand steigt das Gelände nach außen weiter an. Mit dem DGM1 Hessen haben wir bestimmt, welche Flächen auf das Feld entwässern, und das Modellgebiet entsprechend erweitert.
Regen nach KOSTRA
Die Regenhöhen stammen aus KOSTRA-DWD-2020 für das 5-km-Rasterfeld der Fläche: 28,4 mm (10-jährlich) und 44,7 mm (100-jährlich) in 60 Minuten, dazu 100 mm als Extremfall.
Rauheit der Oberfläche
Acker, Weg, Gras und Gehölz bremsen das Wasser unterschiedlich. Die Klassen kommen aus OpenStreetMap und dem Orthofoto der Befliegung, die Rauheitswerte aus der Fachliteratur (USDA TR-55).
Simulation
GRASS GIS r.sim.water rechnet den Oberflächenabfluss für 60 Minuten und speichert die Wassertiefe jeder Minute. Je Szenario dauerte das 15 bis 21 Minuten.
Prüfen und darstellen
Auffällige Werte haben wir am Gelände und am Luftbild geprüft, dann Fließrichtung, Karten, Video und die Ansicht auf dieser Seite erzeugt. Alles liegt zusätzlich als QGIS-Projekt vor.
Worauf es bei einer Starkregen-Simulation ankommt
Wasser hält sich nicht an Feldgrenzen
Beflogen war das Feld. Bei Starkregen kommt aber auch das Wasser der Nachbarflächen, und hier war das Einzugsgebiet doppelt so groß wie das Feld.
LösungDas Einzugsgebiet haben wir mit dem amtlichen DGM1 bestimmt und das Modellgebiet um diese Flächen erweitert. Im Feld gilt das genauere Drohnenmodell, außen das DGM1; am Feldrand gehen beide über fünf Meter ineinander über. Im Mittel liegen die beiden Modelle 2,3 cm auseinander.
Feines Raster, lange Rechnung
Ein feineres Raster zeigt Fahrspuren und Wegkanten, in denen sich Wasser bündelt. Die Rechenzeit wächst aber stark: 5 cm wären nicht zu rechnen gewesen.
LösungGerechnet haben wir mit 0,5 m, zum Vergleich auch mit 1 m. Mit 1 m stehen beim 100-jährlichen Regen 0,43 ha unter mehr als 5 cm Wasser, mit 0,5 m sind es 0,54 ha. Das feinere Raster findet die schmalen Rinnen, die das grobe glättet.
Auffällige Werte prüfen
Im ersten Lauf zeigte eine einzelne Zelle mitten im Acker 41 cm Wasser, die Umgebung nur 14 cm. Im Geländemodell und im Luftbild war dort keine Mulde.
LösungDie Ursache liegt im Rechenverfahren: In stehendem Wasser liefert es in Einzelzellen zu hohe Tiefen. Deshalb nennen wir Flächen über Schwellenwerten statt Einzelwerte und mitteln Spitzen über 1,5 Meter heraus.
Durchlässe sieht die Drohne nicht
Rohre unter Wegen und Gräben leiten Wasser weiter. Im Geländemodell fehlen sie, und das Wasser staut sich im Modell vor dem Weg, wo es in Wirklichkeit vielleicht abfließt.
LösungFür eine Planung messen wir Durchlässe und Grabensohlen bei der Befliegung mit ein und schneiden sie in das Geländemodell. In dieser Vorführung haben wir die Stellen benannt, an denen das eine Rolle spielt.
Was diese Simulation nicht zeigt
Die Seite zeigt eine Vorführung, keine Bemessung und keine amtliche Starkregengefahrenkarte. Gerechnet ist ein gleichmäßiger Regen über 60 Minuten, ohne Versickerung und ohne Kanalnetz; das entspricht den Annahmen der Hinweiskarte Starkregengefahren des Bundesamts für Kartographie und Geodäsie und ist der ungünstige Fall eines gesättigten Bodens. Die KOSTRA-Werte selbst haben eine Unsicherheit von etwa 25 Prozent. Bewuchs und Bearbeitung ändern den Abfluss im Lauf des Jahres; geflogen wurde nach der Ernte. Für die Bemessung von Gräben, Mulden oder Rückhaltebecken rechnet das Ingenieurbüro, und das Geländemodell ist dafür die Grundlage.
Technische Angaben
Daten
- FeldDrohnen-DGM aus Bodenpunkten, Bildflug 09.09.2026
- UmgebungDGM1 Hessen, 1 m (HVBG)
- RegenKOSTRA-DWD-2020, Dauerstufe 60 min
- OberflächeOpenStreetMap und Orthofoto, Manning n nach USDA TR-55
Simulation
- ProgrammQGIS 3.44 mit GRASS GIS r.sim.water
- Raster0,5 m, 658.845 Zellen
- AnnahmenBlockregen, keine Versickerung, kein Kanal
- Rechenzeit15 bis 21 min je Szenario
Ergebnis
- ZeitreiheWassertiefe für jede Minute
- StrömungFließrichtung und Geschwindigkeit
- KartenA3 als PDF und Bild
- ProjektQGIS mit Zeitsteuerung
Was das für Ihre Fläche bedeutet
Starkregen trifft vor allem Orte, an denen niemand mit Wasser rechnet: am Ortsrand unterhalb eines Ackers, an einer Wegkreuzung, an einer Hofeinfahrt. Wo das Wasser hinläuft, entscheidet das Gelände, und dafür braucht es Höhen im Dezimeterbereich.
Wer mit solchen Auswertungen arbeitet
- Städte und Gemeinden im Starkregenrisikomanagement
- Ingenieurbüros für Entwässerung und Regenrückhaltung
- Planer von Baugebieten am Ortsrand
- Landwirte und Verbände beim Erosionsschutz
- Wegebau und Flurbereinigung
- Eigentümer von Flächen unterhalb von Hängen
Wie das Geländemodell aus der Befliegung entstanden ist, zeigt die Referenz zum Geländemodell dieser Fläche. Für Städte und Gemeinden beschreibt die Seite Starkregen-Geländedaten, wie die Daten in das Starkregenrisikomanagement eingehen.
Häufige Fragen zur Starkregen-Simulation
Woher stammen die Regenmengen?
Aus KOSTRA-DWD-2020, dem Regenatlas des Deutschen Wetterdienstes. Er nennt für jedes 5 × 5 km große Rasterfeld in Deutschland, wie viel Regen in einer bestimmten Dauer statistisch alle 1 bis 100 Jahre fällt. Für das Feld sind es in 60 Minuten 28,4 mm alle zehn Jahre und 44,7 mm alle hundert Jahre.
Warum ohne Versickerung?
Weil bei Starkregen der Boden oft schon nass oder verschlämmt ist und kaum noch Wasser aufnimmt. Auch die Hinweiskarte Starkregengefahren des Bundes rechnet ohne Versickerung und ohne Kanalnetz. Das ergibt den ungünstigen Fall; ein trockener, gelockerter Boden nimmt einen Teil des Regens auf.
Ist das eine Starkregengefahrenkarte?
Nein. Die Seite zeigt eine Vorführung an einer eigenen Fläche. Eine Starkregengefahrenkarte für eine Gemeinde berücksichtigt zusätzlich Gebäude, Durchlässe, Kanalnetz und örtliche Erfahrungen und wird von einem Ingenieurbüro erstellt. Das Geländemodell aus der Befliegung ist dafür eine Grundlage.
Reicht nicht das amtliche Geländemodell?
Für die Umgebung haben wir es genutzt. Das amtliche DGM1 hat ein Raster von einem Meter und zeigt den Stand der letzten Laserbefliegung. Die Drohne liefert den Stand von heute mit 5 cm Raster: Fahrspuren, neue Wege und Wegkanten, an denen sich Wasser staut. Auf dieser Fläche lagen beide Modelle im Mittel nur 2,3 cm auseinander.
Wie lange dauert so eine Auswertung?
Der Bildflug für die rund 5 Hektar dauerte sieben Minuten, die Auswertung zum Geländemodell rund 21 Minuten Rechenzeit. Die Simulation selbst rechnete je Szenario 15 bis 21 Minuten. Den größten Teil der Arbeit machen Vorbereitung und Prüfung aus: Einzugsgebiet, Regenwerte, Rauheit und auffällige Ergebnisse.
Was bekommen Sie, und was kostet das?
Sie erhalten das Geländemodell als GeoTIFF, Höhenlinien, Orthofoto und Punktwolke, im Koordinatensystem Ihres Projekts und auf Wunsch mit eingemessenen Durchlässen. Damit kann Ihr Ingenieurbüro sofort rechnen. Der Preis richtet sich nach Fläche, Detailgrad und Lieferumfang und steht im Angebot.
Wohin läuft das Wasser auf Ihrer Fläche?
Nennen Sie uns Fläche, Anlass und Wunschtermin. Sie erhalten eine Einschätzung und ein Angebot für das Geländemodell, auf Wunsch mit eingemessenen Durchlässen und Gräben. Sitz im Landkreis Kassel, Einsätze bundesweit.