Datenakquisition, Aufbereitung und Auswertung Statistische Untersuchungen und Datenpflege

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1 Digitalisierung in der Wasserwirtschaft Datenakquisition, Aufbereitung und Auswertung Statistische Untersuchungen und Datenpflege Dipl.-Ing. Gerhard Langstädtler +49 (0) aqua_plan Ingenieurgesellschaft für Problemlösungen in Hydrologie und Umweltschutz mbh, Aachen 1

2 Zeitbezogene Massendaten = Zeitreihen Wir nennen zeitbezogene Massendaten Zeitreihen Zeitreihen kommen aus den unterschiedlichsten Quellen Prozessleittechnik, Datenportale und Datendienste Offliner, Digitalisierungen und Erfassung von Kontrollwerten Ergebnisse von Simulationsmodellen und Prognoserechnungen Sie haben einen geografischen und hydrologischen Bezug Unterscheiden sich durch spezifische Attribute, u.a. Ort, Parameter, Sie werden durch Metadaten als Ganzes und in Teilbereichen beschreiben Sie enthalten Messfehler und methodische Unsicherheiten Wir wollen sie plausibilisieren, aufbereiten, fortschreiben und pflegen Sie dienen der Dokumentation in der Selbstüberwachung Entwicklungen sind durch statistische Untersuchungen zu erkennen Sie interessieren uns über sehr lange Beobachtungszeiten und erreichen damit riesigen Datenvolumina 2

3 Regelwerk Bisher einziges Regelwerk DWA-M 151 Messdatenmanagementsysteme in Entwässerungssystemen Die Kriterien haben aber allgemeingültigen Charakter 3

4 Regelwerk Das DWA-M 151 stellt dies in einem Schaubild so dar Zusammenführen aller relevanten Messdaten Strukturierte Ablage Keine Datenverdichtung Einfacher, schneller Zugriff Methoden zur Datenprüfung und Korrektur Verlustfreier Datentausch Vielfache Auswertungsmöglichkeiten Reportfunktionen und Statistiken 4

5 Messdatenmanagementsystem (MDMS) Unter einem Messdatenmanagementsystem (MDMS) versteht man ein System zur kontinuierlichen und dauerhaften Speicherung, Aufbereitung, Auswertung sowie Austausch von Mess- und Metadaten 5

6 Datenakquisition Import in das MDMS Einmalig werden die Prozessvariablen den Zeitreihen im MDMS zugeordnet Ab dann kann der Import serienweise erfolgen Wichtig Immer mit grafischer Kontrolle 6

7 Prüfung und Aufbereitung Interaktiv Automatisch 7

8 Statistische Untersuchungen Starkregenanalyse Hochwasserscheitelstatistik 8

9 Beispiel DWD-Datenpool Untersuchungsgebiet festlegen Das MDMS startet mit der Kartendarstellung von Deutschland Im Rahmen Selektion den Eintrag Karte auswählen und in das Eingabefeld den Namen des gewünschten Untersuchungsgebietes eintragen (z. B. Hennef), mit Return die Suche starten 9

10 Untersuchungsgebiet festlegen Aus der Liste das gewünschte Kartenelement auswählen, auf welches sich die Karte anschließend fokussiert 10

11 DWD-Stammdaten einrichten Unter Stammdaten - DWD-Stammdaten einrichten aufrufen Mit testen, ob die Verbindung zum DWD-CDC- Server sichergestellt ist Festlegen, welche Daten geholt werden sollen (DWD- Stationen und/oder DWD- RADOLAN) und ggf. Suchradius für die Stationssuche erweitern 11

12 DWD-Stammdaten einrichten Mit DWD-Stammdaten einrichten Test werden Stationen gesucht und die gefundenen Stationen sowie die Anzahl der gefundenen RADOLAN-Pixel aufgelistet und in der Karte dargestellt Ergebnis mit Ja bestätigen oder ggf. die Auswahl ändern und Suchvorgang wiederholen Mit DWD-Stammdaten einrichten nach Auswahl unter Test Stammdaten im System anlegen 12

13 DWD-Stammdaten einrichten Es erscheint ein Hinweisfenster, mit einer Liste aller KOSTRA-Raster, die im System noch nicht hinterlegt sind und ergänzt werden müssen, falls anschließend Auswertungen mit Jährlichkeiten oder Starkregenindices gemacht werden sollen 13

14 KOSTRA-DWD 2010 Grundwerte Unter dem Menüpunkt Einzelwerte die Oberfläche KOSTRA-DWD-2010 zum Erfassen der 8 Grundwerte öffnen Die Grundwerte für die Dauerstufen 15 min, 60 min, 12 h und 3 d jeweils für 1a und 100a eintragen Die Grundwerte erhalten Sie aus KOSTRA_DWD 2010 Alles berechnen interpoliert nach der gleichen Methode wie KOSTRA die zwischen den Grundwerten liegenden Werte, gibt sie in der Tabelle aus, so dass sie für weitere Auswertungen zur Verfügung stehen 14

15 DWD-Daten aktualisieren Unter Import - DWD-Daten aktualisieren werden die gewählten Daten mit DWD- Daten nach Auswahl aktualisieren importiert Wählen, ob DWD-Stationen (das aktuelle Jahr oder historische Daten) und/oder DWD-RADOLAN-Daten aktualisiert werden sollen In den Optionen festlegen, ob nur Niederschlag ausschließlich die selektierten Stationen und selektierten Pixel ergänzend oder überschreibend importiert werden soll 15

16 Auswerten von Starkregen Unter Auswerten - Niederschlagsgleichen Einstellungen für die gewünschte Auswertung machen 16

17 Starkregenindex SRI Es können alle derzeit diskutierten Auswertungsmethoden zum Starkregenindex angewendet werden SRI7 SRI12 absolut SRI12 ortsbezogen SRI12 EGLV etc. 17

18 Starkregenindex SRI Essen Dortmund

19 Starkregenindex SRI Bochum

20 Starkregenindex SRI Bonn Juni

21 Starkregenindex SRI Großraum Osnabrück

22 Starkregenindex SRI Düsseldorf

23 Starkregenindex SRI Wuppertal

24 Starkregenindex SRI7, SRI12 SRI12 ortsbezogen EGLV absolut 24

25 Überflutungsschutz Wurde der Überflutungsschutz eingehalten? Im Rahmen Auswertungsoptionen als Auswertungsart Überflutungsschutz auswählen und mit Isohyeten die Auswertung starten Diese Auswertung bedingt, dass in den Stammdaten die Jährlichkeitsgrenzwerte für die Überflutungsgefährdung hinterlegt sind 25

26 Langjährige Stationszeitreihen Dampfdruck / Luftfeuchte Lufttemperatur Niederschlag Schneehöhe 26

27 Langjährige Stationszeitreihen Entwicklung der äußeren Systembelastung Trendtests signifikant 27

28 Langjährige Stationszeitreihen Entwicklung der äußeren Systembelastung Trendtests signifikant 28

29 SüwVO Abw von Regenbecken DWD- Niederschlag für die SüwVO Abw von Regenbecken 29

30 Fremdwasseruntersuchung DWD- Niederschlag zur Fremdwasseruntersuchung 30

31 Fazit Den praxisorientierten Mehrwert generiert das MDMS für die Planung und in der Betriebsbegleitung u.a. durch folgende Leistungsmerkmale Sammlung, Verwaltung und Nutzung sämtlicher Massendaten Nutzung der kostenfreien DWD-Daten zur Ergründung der lokalen Relevanz eines Wandels hydrologischer Prozesse Belastungsermittlungen in Ihrem Bewirtschaftungs- bzw. Planungsraum Gewinnung belastbarer Grundlagen für eine bedarfsgerechte Planung und Dimensionierung neuer und ggf. Sanierung bestehender Bauwerke regionale Differenzierung durch Auswertung der DWD- Radarniederschlagsdaten nach Ereignissumme, Jährlichkeit und Starkregenindex (SRI) Bestimmung der lokalen Trockenwettertage Exakte Erstellung von Nachweisen für die Selbstüberwachungsverordnungen 31

32 Fazit Nutzen Sie die Vorteile eines Messdatenmanagementsystems! Dipl.-Ing. Gerhard Langstädtler +49 (0)