Hochwasser im Blick: Smartes Informationssystem für Lemgo und Kalletal

Das smarte Informationssystem für Hochwasser, kurz Hochwasserinfosystem, ist eine digitale Lösung, die Lemgo und Kalletal besser vor Hochwasser und Starkregen schützen soll. Ziel der Maßnahme ist es, Einsatzkräften und der Bevölkerung frühzeitig wichtige Hinweise zu extremen Wetterereignissen zu liefern. Die Umsetzung der Maßnahme gliedert sich in drei Schritte.

Im ersten Schritt ist ein Pegel-Info-System entstanden. Dazu wurden Pegel- und Niederschlagssensoren in Lemgo und Kalletal installiert, eine umfassende Dateninfrastruktur aufgebaut und Dashboards entwickelt, die aktuelle Wasserstände, Niederschlagsmengen sowie Informations- und Warnstufen visualisieren. Sie können hier abgerufen werden:

Im zweiten Schritt wertete man die gesammelten Daten wissenschaftlich aus, um Zusammenhänge zwischen Ursachen und Wirkungen besser zu verstehen. Auf dieser Basis wird das System nun gezielt weiterentwickelt und optimiert.

Dafür entsteht im dritten Schritt ein Prognose- und Informationssystem, das sowohl Einsatzkräfte als auch Bürgerinnen und Bürger vor und während Hochwasser- und Starkregenereignissen informiert.

Das Hochwasserinfosystem schließt damit eine wichtige Lücke: Bisher sind Wettervorhersagen zu ungenau, um lokal fundiert Entscheidungen bezüglich der Reaktion auf und der Prävention von Hochwasserereignissen treffen zu können. Doch durch regionale Echtzeitdaten lassen sich Risiken unmittelbar sichtbar machen, Maßnahmen werden planbar und Entscheidungen besser nachvollziehbar. Das System stellt zudem zielgruppengerechte Informationen vor und während Hochwasserereignissen bereit, unterstützt datenbasierte Entscheidungen, ergänzt bestehende Daten durch lokale Messungen und steigert durch das geplante Prognosetool die Sicherheit in der Region.

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Was macht die Smart City Lösung besonders wirkungsvoll? Wie kann Ihre Kommune davon profitieren, die Lösung übertragen und nachhaltig nutzen? Entdecken Sie hier die Schlüsselfaktoren für den Erfolg dieser Lösung.

Erfolgsfaktoren zur Zielerreichung

Interdisziplinäres Projektteam

Von Anfang an arbeiteten Fachleute aus verschiedenen Bereichen zusammen, darunter das Smart-City-Projektteam, Fachabteilungen aus der Verwaltung sowie verschiedene Akteure aus Wissenschaft und Wirtschaft. Eine frühzeitige gemeinsame Festlegung der Projektziele und -verantwortlichkeiten schuf ein klares Arbeitsverständnis. Insbesondere die Einbindung wissenschaftlicher Partnerinnen und Partner trug dazu bei, dass realistische Anforderungen formuliert und passende technische Lösungen ausgewählt werden konnten.

Verlässliche Dateninfrastruktur

Damit Messwerte zuverlässig zur Verfügung stehen, müssen alle Elemente des Systems – von den Sensoren über die IoT-Plattform bis hin zur Datenplattform und dem Dashboard – reibungslos miteinander kommunizieren. Diese fehlerfreie Datenkette ermöglicht es, dass Informationen korrekt ausgegeben werden können. Eine stetige Prozessoptimierung reduziert zudem den Personalaufwand.

Erfolgsfaktoren zur Übertragbarkeit

Zusammenarbeit über kommunale Grenzen hinweg
Ein zentraler Erfolgsfaktor ist die enge Kooperation mit Nachbarkommunen und anderen Modellprojekten Smart Cities. Mithilfe der gemeinsamen Entwicklungen, etwa beim Prognosetool, entstehen Lösungen, die nicht nur für Lemgo und Kalletal funktionieren, sondern von Beginn an für unterschiedliche kommunale Rahmenbedingungen entwickelt werden.

Hohe technische Flexibilität
Das Hochwasserinfosystem ist offen für die Einbindung unterschiedlicher Sensoren. Damit ist die Lösung nicht an bestimmte Hersteller oder Sensortypen gebunden, wodurch Kommunen vorhandene Geräte weiter nutzen oder passende neue Sensoren auswählen können.

Dokumentation und Wissensaufbau

Verschiedene Projektskizzen, Leitfäden und begleitende Unterlagen sind abrufbar und unterstützen Kommunen dabei, ein ähnliches System aufzubauen. Das Paper „Einsatz von Wassersensorik in Kommunen“ der MPSC-Arbeitsgruppe „Hochwasserinfosysteme“ beschreibt auch anhand des Hochwasserinfosystems aus Lemgo und Kalletal gute Beispiele und Auswahlkriterien. Die Unterlagen können entweder im Arbeitsraum „Hochwasserinfosystem“ auf der Wissens- und Vernetzungsplattform (Link) oder auf Anfrage bereitgestellt werden. Ein Transferkonzept befindet sich aktuell in der Erarbeitung.

Bereits erfolgte Übertragung

Im Rahmen des Projekts ist das Hochwasserinfosystem von der Fraunhofer-Infrastruktur auf die urbane Datenplattform von Lemgo und Kalletal migriert worden. Dies zeigt, dass die Lösung technisch einfach übertragbar ist.

Erfolgsfaktoren zur Verstetigung

Kontinuierlicher Austausch und gemeinsames Lernen
Ein wichtiger Erfolgsfaktor ist der regelmäßige fachliche Austausch mit weiteren Kommunen, zum Beispiel in der MPSC-Arbeitsgruppe „Hochwasserinfosystem“.

Projektskizze
Eine präzise Projektskizze hat sich als zentrales Werkzeug bewährt. Sie unterstützt dabei, Anforderungen an eine Maßnahme sowie deren Inhalte und Ziele gemeinsam mit den Fachkolleginnen und -kollegen aus der Verwaltung zu definieren und verbindlich festzulegen.

Mehrwert als Grundlage für die bereits beschlossene Weiterführung
Der Mehrwert des Systems für die Arbeit in den Fachabteilungen zeigt sich in mehrfacher Hinsicht: Über das interne Dashboard können die Fachbereiche und Einsatzkräfte auf kleinflächig aufbereitete Echtzeitdaten zurückgreifen. Die systematische Datenerfassung bildet eine belastbare Grundlage für mittel- und langfristige Planungsentscheidungen, zum Beispiel im Hochwasserschutz oder in der Stadtplanung.

Kalletal.Lemgo Akteure — Creative Climate Cities

Weitere Informationen

Ausgangsbedingungen und Ziele

Lokale Herausforderungen

Hochwasser und Starkregen stellen sowohl in Lemgo als auch in der Gemeinde Kalletal eine wachsende Herausforderung dar. Beide Kommunen sind von Gewässern der 2. und 3. Ordnung geprägt, die bei starken Niederschlägen sehr schnell ansteigen können. Dadurch entstehen plötzlich eintretende Hochwasserlagen, sodass nur kurzfristig vorgewarnt werden kann. Bereits in der Vergangenheit kam es daher zu Sachschäden und zu Verlusten bei Nutztieren.

Die topografischen Gegebenheiten vor allem in der Gemeinde Kalletal erschweren allerdings die Auswahl geeigneter Standorte für Sensoren. Damit ist der Aufbau eines zuverlässigen Übertragungsnetzes im eher ländlich geprägten Raum eine technische Herausforderung.

Dank der Erfassung und Auswertung lokaler Echtzeitdaten bietet das Hochwasserinfosystem die Möglichkeit, Gefahren früher zu erkennen und interne Empfehlungen für Feuerwehr, Krisenstab und Fachabteilungen sowie öffentlich für die Bürgerschaft zielgerichtet auszugeben. Gleichzeitig schafft es eine datengestützte Grundlage für mittel- und langfristige Entscheidungen, etwa in der Stadtplanung oder bei der Entwicklung weiterer Schutzmaßnahmen.

Planungsziele

Ziele von Kalletal und Lemgo
Das Hochwasserinfosystem zahlt in beiden Kommunen auf das Ziel „Ressourcenschutz“ und „Klimafolgenanpassung“ ein. Die Lösung verbessert durch Echtzeitdaten zu Starkregen und Hochwasser nicht nur die Fähigkeit der Kommunen, angemessen auf Klimafolgen zu reagieren. Vielmehr ermöglicht es auch die frühzeitige und verlässliche Informationsübermittlung zu extremen Wetterereignissen an Einsatzkräfte und Bevölkerung.

Ziele des Smart-City-Projekts digital.interkommunal Kalletal.Lemgo
Durch die gemeinsame Entwicklung des Hochwasserinfosystems stärkt die Maßnahme die interkommunale Zusammenarbeit, da beide Kommunen eine gemeinsame Herausforderung adressieren und eine übertragbare Lösung schaffen. Gleichzeitig macht das System den digitalen Raum erlebbar: Dashboard und Infosystem bereiten abstrakte Sensordaten so auf, dass sie für Bevölkerung, Verwaltung und Einsatzkräfte nutzbar werden. Darüber hinaus trägt das Hochwasserinfosystem zur Erreichung von Nachhaltigkeitszielen bei: Echtzeitdaten bilden eine wichtige Grundlage für Klimafolgenanpassung, datenbasierte Planungsentscheidungen und zukünftige Schutzmaßnahmen.

Ansatz zur Wirkungsmessung

Für das Hochwasserinfosystem wurden zwei KPIs definiert. Der erste KPI „Informationsfluss Prozesskette“ soll mithilfe einer internen Befragung Aufschluss darüber geben, ob die richtigen Informationen in passender Qualität an der richtigen Stelle ankommen. Es ist ein qualitativer Indikator, der jährlich gemessen und als Output definiert wird.

Der zweite KPI „Steigerung Sicherheitsgefühl“ ist ebenfalls ein qualitativer Indikator. Mithilfe einer jährlichen Befragung innerhalb der Bevölkerung soll ermittelt werden, ob sich durch das Hochwasserinfosystem das Sicherheitsgefühl der Einwohnerinnen und Einwohner verbessert hat. Dieser Indikator wird als Outcome definiert.

Entwicklung und Umsetzung

Prozessschritte

Projektentwicklung und -planung: Q4 2022 – Q3 2023
Ausschreibung, Vergabe und Umsetzung Arbeitspaket 1 (Sensorik und Dashboard): Q3 2023 – Q2 2025
Ausschreibung, Vergabe und Umsetzung Arbeitspaket 2 (Ursachen-/Wirkungsanalyse): Q2 2025 – Q3 2026
Ausschreibung, Vergabe und Umsetzung der Marktrecherche als Grundlage für Arbeitspaket 3 (Entwicklung eines Infosystems inklusive Prognosen): Q2 2025 – Q4 2025
geplante Ausschreibung, Vergabe und Umsetzung Arbeitspaket 3 (Entwicklung eines Infosystems inklusive Prognosen): Q2 2026 – Q4 2027

Governance

Die Umsetzung des Hochwasserinfosystems in Lemgo und in der Gemeinde Kalletal wird durch eine klar festgelegte Governancestruktur und das abgestimmte Zusammenspiel zentraler Akteure ermöglicht. Die Gesamtkoordination und das Projektmanagement liegen beim Smart-City-Team von digital.interkommunal Kalletal.Lemgo. Das Team zeichnet zudem für die Finanzierung sowie die Koordination und Öffentlichkeitsarbeit verantwortlich.

Innerhalb der Verwaltung in Lemgo und Kalletal sind die entsprechenden Fachbereiche in die Maßnahme eingebunden: Hier bringen die Expertinnen und Experten ihr Know-how im Hochwasserschutz ein, holen erforderliche Genehmigungen ein, formulieren die fachlichen Anforderungen und stellen den Betrieb des Infosystems auch über den Förderzeitraum hinaus sicher. Gleichzeitig gehören sie zu den zentralen Zielgruppen des Systems.

Die Stadtwerke Lemgo stellen den Aufbau, Betrieb und die Wartung des LoRaWAN-Kommunikationsnetzes einschließlich der zugehörigen IoT-Plattform sicher, welche für das Hochwasserinfosystem essenziell sind.

Die Ostwestfalen-Lippe-IT (OWL-IT) stellt die urbane Datenplattform bereit und fungiert als Entwicklungspartnerin für Softwarekomponenten sowie deren Wartung und Betrieb. Darüber hinaus stellt sie die Maßnahme als Anwendungsfall über die Datenplattform bereit.

Der Bauhof Lemgo und der Bauhof Kalletal sind für die Montage und Wartung der Sensorik verantwortlich.

Die Feuerwehren Lemgo und Kalletal bringen wertvolles Know-how sowie praktische Erfahrungen im Hochwasserschutz ein und wirken an der Formulierung der fachlichen Anforderungen an das Hochwasserinfosystem mit. Gleichzeitig gehören sie zu den zentralen Zielgruppen des Systems.

Die in die Maßnahme eingebundenen Dienstleister übernehmen zentrale Aufgaben: Fraunhofer IOSB-INA, Okeanos Data Solutions GmbH und EDAG.

Kosten bei Beschaffung

Personalkosten / alternativ Personentage

Sachkosten

investive Kosten

Anschaffung

Smart-City-Projektteam: ca. 9.000 €

(Berechnungsgrundlage: ca. 1,5 Stunden pro Woche, 47 Arbeitswochen pro Jahr, 25€ pro Stunde, im Zeitraum Q4 2022 bis Q4 2027)

ca. 3.000 € für Werbematerial, Veranstaltungen etc.

450.000 €

Partizipation und Kommunikation

Beteiligung

Für die bedarfsgerechte Umsetzung des Hochwasserinfosystems kommen verschiedene Beteiligungsverfahren zum Einsatz. Dazu zählen Formate mit Bürgerinnen und Bürgern, in denen Anforderungen und Erwartungen erhoben werden, um das Hochwasserinfosystem benutzerfreundlich und zielgruppenspezifisch auszurichten. Ergänzend werden Ergebnisse aus Workshops mit den Krisenstäben der Verwaltungen in das Hochwasserinfosystem einbezogen, um fachliche Anforderungen und technische Bedürfnisse der internen Dienste abzubilden.

Zusammenarbeit mit Nachbarkommunen, Wissenstransfer und Networking

Ein weiterer wichtiger Baustein für die bedarfsgerechte Umsetzung ist die Zusammenarbeit mit Nachbarkommunen. Da Hochwasserereignisse nicht an kommunalen Grenzen haltmachen, ist eine frühzeitige Abstimmung über Verwaltungsgrenzen hinweg von besonderer Bedeutung.

Die Veranstaltung „Wissenstransfer“ diente dem Zweck, Erfahrungen, Erkenntnisse und Lösungsansätze rund um das Lemgoer und Kalletaler Hochwasserinfosystem zu teilen. Ziel dabei war es nicht nur, eigene Projekterfahrungen weiterzugeben, sondern auch vom Praxiswissen anderer Akteure zu profitieren. Aus diesen Austauschformaten heraus etablierte sich eine Gruppe interessierter Kommunen und Fachleute, die sich fortlaufend zu unterschiedlichen Fragestellungen im Bereich Hochwasserinfosysteme austauschen.

Technische Infrastruktur

Datenstruktur: Sensoren – LoRaWAN – IoT-Plattform – Datenplattform – Dashboard

Sensoren: LoRaWAN Niederschlagssensor (AquaScope), LoRaWAN Ultraschallsensor (Elsys ELT2-MB7389)

IoT-Plattform: MeterPan, Stadtwerke Lemgo

Datenplattform: OWL-IT-Stack auf Basis Civitas Core 1

Dashboard: Metabase (öffentliches Dashboard) und Grafana (internes Dashboard)

Datengrundlagen

Bestandsdaten:

Hochwasser- und Starkregengefahrenkarten Lemgo und Kalletal
Pegeldaten Lemgo von bereits installierten Pegelmessstellen durch den Fachbereich für Hochwasserinfosystem
Pegeldaten der Nachbarkommune Barntrup von bereits installierten Pegelmessstellen in Barntrup für Hochwasserinfosystem Lemgo

Neu erhobene Daten:

Pegel- und Niederschlagsdaten der Nachbarkommunen Dörentrup und Blomberg
Pegel- und Niederschlagsdaten Lemgo und Kalletal für Hochwasserinfosystem Lemgo und Kalletal

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