Ein Sicherheitfaktoransatz zur Gestaltung städtischer Infrastruktur unter dynamischen Bedingungen

Aktuelle Ansätze zur Gestaltung von überflutungsempfindlicher Infrastruktur gehen typischerweise von einer stationären Niederschlagsverteilung aus und vernachlässigen viele Unsicherheiten. Diese Annahmen sind inkonsistent mit Beobachtungen, die auf eine Intensivierung extremer Niederschlagsereignisse hindeuten, sowie mit den Unsicherheiten in Bezug auf Projektionen der gekoppelten natürlichen und menschlichen Systeme. Hier demonstrieren wir einen Sicherheitfaktoransatz zur Gestaltung städtischer Infrastruktur in einem sich ändernden Klima. Unsere Ergebnisse zeigen, dass die Annahme von Klimastationarität und die Vernachlässigung tiefer Unsicherheiten die Hochwasserrisiken drastisch unterschätzen und zu schlechten Entscheidungen bei der Infrastrukturgestaltung führen können. Wir stellen fest, dass die Klimaanpassungsunsicherheit die sozioökonomischen und ingenieurtechnischen Unsicherheiten dominiert, die die hydraulische Zuverlässigkeit in Regenwasserentwässerungssystemen beeinflussen. Wir quantifizieren die Vorabkosten, die notwendig sind, um eine höhere hydraulische Zuverlässigkeit und Robustheit gegenüber den tiefen Unsicherheiten in Bezug auf Niederschlag, Oberflächenabflussmerkmale und Lebensdauer der Infrastruktur zu erreichen. Je nach Standort zeigen wir, dass die Hinzufügung von Sicherheitsfaktoren von 1,4 bis 1,7 zu den standardmäßigen Leitlinien für die Gestaltung von Regenwasserrohren eine robuste Leistung gegenüber den betrachteten tiefen Unsicherheiten erzielt. Die aus dieser Studie gewonnenen Erkenntnisse unterstreichen die Notwendigkeit, traditionelle Ingenieurgestaltungsstrategien zu aktualisieren, um die Zuverlässigkeit der Infrastruktur unter sozioökonomischen und umweltbedingten Veränderungen zu verbessern.