Analyse des Versagens der städtischen Straßenentwässerung und Planung der Sanierung in der Stadt Juba, Südsudan: Integration hydrologischer Modellierung, Fehlerdiagnostik und Kosten-Nutzen-Optimierung

Juba, die Hauptstadt des Südsudan mit geschätzt 525.000 Einwohnern im Jahr 2024, hat zwischen 2012 und 2024 einen Anstieg der flutbedingten Straßensperrungen um 200 % erlebt, verursacht durch schnelle ungeplante Urbanisierung, zunehmende versiegelte Flächen und ein chronisch unzureichend gewartetes Entwässerungsnetz aus der Zeit vor der Unabhängigkeit. Diese Studie präsentiert die erste systematische ingenieurwissenschaftliche Analyse des Versagens der städtischen Straßenentwässerung in Juba City und integriert Zustandsbewertungen des Entwässerungsnetzes, hydrologische Modellierung, Fehlerartenanalyse und Optimierung der Sanierungsplanung. Eine strukturierte Felduntersuchung von 26,4 km Entwässerungsinfrastruktur über zehn Stadtbezirke katalogisierte 1.166 Versagensereignisse, von denen die Pareto-Analyse unzureichende hydraulische Kapazität, Sediment- und Schmutzblockaden sowie Struktureinstürze als die drei dominierenden Versagensarten identifizierte, die zusammen 64,1 % aller Ereignisse ausmachen. Intensität-Dauer-Häufigkeit (IDF)-Kurven wurden aus 42 Jahren Pluviograph-Aufzeichnungen am Internationalen Flughafen Juba unter Verwendung der Sherman-Gleichung abgeleitet und die Entwurfsregenintensitäten für Wiederkehrzeiten von 2 bis 100 Jahren anhand von drei unabhängigen Messstationen kalibriert. Die Rational-Methode wurde angewandt, um Spitzenabflussleistungen für 28 Teil-Einzugsgebiete zu berechnen, wobei sich zeigte, dass in 15 Teilgebieten die Entwässerungskapazitätsverhältnisse (Qₚeak / Qcapacity) über 1,5 liegen – was auf eine systemische Unterdimensionierung hinweist. Die OLS-Regression bestätigt eine statistisch signifikante Beziehung zwischen versiegelter Fläche und Abflussbeiwert (r = 0,94, p < 0,001), was den kumulativen Effekt der Urbanisierung auf die Entwässerungsbelastung unterstreicht. Vier Sanierungsszenarien – von Reinigung nur bis zu einem kombinierten Grüninfrastruktur- und vollständigen Wiederaufbauansatz – wurden unter Verwendung des Barwerts (NPV) bewertet und