Projekt PuwaSTAR: KI-gestützte Überflutungsvorhersage für Pumpwerke
In Regionen wie dem Ruhrgebiet drohen Überflutungen nicht nur durch Flüsse, sondern auch durch abgesackte Polderflächen, in denen Regenwasser nicht abfließen kann. Das Forschungsprojekt PuwaSTAR nutzt Künstliche Intelligenz, um innerhalb weniger Minuten Vorhersagen zu möglichen Überflutungen zu erstellen, selbst wenn Pumpwerke durch Starkregen, technische Störungen oder Sabotage ausfallen. So erhalten Einsatzkräfte und Krisenstäbe schnell präzise Informationen, können frühzeitig Maßnahmen einleiten und die Sicherheit in dicht besiedelten Gebieten deutlich erhöhen.
Rund 40 Prozent der Emscher-Lippe-Region sind infolge des Steinkohlebergbaus abgesackt und müssen dauerhaft künstlich von Emschergenossenschaft und Lippeverband (EGLV) entwässert werden. Der EGLV betreibt mehr als 500 Pumpwerke – Anlagen der kritischen Infrastruktur –um diese sogenannten Polderflächen vor Überflutungen zu schützen. Was aber, wenn ein Pumpwerk während eines extremen Starkregenereignisses ausfällt?
Präzises Lagebild bei Hochwasser
Im Rahmen des vom BMFTR mit 500.000 Euro geförderten Projektes „Pumpwerkswarnung für Starkregen und Hochwasser im urbanen Raum (PuwaSTAR)“ hat der EGLV nun gemeinsam mit zahlreichen Partnern ein KI-gestütztes Vorhersagesystem entwickelt, das neben der Niederschlags- und Abflussvorhersage auch den Zustand des Pumpwerks – inklusive möglicher (Teil-)Ausfälle – berücksichtigt. Fließt dem Pumpwerk mehr Wasser zu, als es mit seiner Leistungsfähigkeit fördern kann, oder fällt das Pumpwerk ganz oder teilweise aus, kann das neue System innerhalb kürzester Zeit Vorhersagen zu potenziell überfluteten Gebieten und Wassertiefen im betroffenen Poldergebiet liefern.
„Im realen Notfall ermöglicht dies Einsatzkräften und Krisenstäben die Erstellung eines präzisen Lagebildes und eine frühzeitige Lageeinschätzung, die auch die dynamische Hochwassersituation erfassen kann“, sagt Prof. Dr. Frank Obenaus, Vorstand für Wassermanagement und Technik bei EGLV. „Für die strategische Planung des Katastrophenschutzes ist eine solche ereignisspezifische Überflutungsvorhersage damit von wesentlicher Bedeutung und ermöglicht auch eine zielgerichtete Warnung und Maßnahmeninitiierung.“
Starker Praxisbezug
Der enge Austausch mit den Kommunen und den Einsatzkräften vor Ort war ein wesentlicher Bestandteil der Projektarbeiten und hat maßgeblich zum starken Praxisbezug beigetragen. So konnte unter anderem gemeinsam der Entwurf eines Vorhersageberichts konzipiert werden, über den im Extremereignisfall alle relevanten Vorhersageinformationen gezielt kommuniziert werden können. Weiterhin konnten die Abläufe zur Integration dieser Überflutungsvorhersage in die Praxis gemeinsam diskutiert und abgestimmt werden. Es zeigte sich dabei ein klarer Mehrwert für die Lagebeurteilung und Katastrophenvorsorge. Die funktionsfähige KI-basierte Vorhersage für die Pilotanlage im Pumpwerk Dorsten-Hammbach wurde in ein beim EGLV bereits vorhandenes Hochwasservorhersagesystem integriert und läuft dort derzeit zur weiteren Erprobung in einer realen Testumgebung. Die erarbeiteten Erkenntnisse und die Methodik bieten nun die Grundlage für eine Integration in die operationelle Vorhersage und die Übertragung auf weitere Pumpwerksstandorte.
Aus der Pressemeldung zum Projekt PuwaSTAR, Emschergenossenschaft und Lippeverband, 26.02.2026
Weitere Informationen zum Verbundprojekt
Förderkennzeichen 13N16800 bis 13N16801
Projektlaufzeit Oktober 2023 - September 2025