von der Starkregensimulation zur Abschätzung von Hochwasserabflüssen kleiner Einzugsgebiete
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- Adolf Brahms
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Transkript
1 B FW Landschaft (BFW)
2 Landschaft (BFW) Karikatur: Johann Mayr
3 Landschaft (BFW) Inhalt: Einleitung Experimentelle Abflussuntersuchungen am Standort Laufzeitverfahren Geländeanleitung ZEMOKOST
4 Landschaft (BFW) Einleitung: Wildbäche 769 Pegel 4,7 km² Ø Wildbach 13 Pegel 4,7 km² 99,9 % unbeobachtet
5 Landschaft (BFW) Einleitung: Großer Bedarf an Methoden zur Abschätzung von Hochwasserabflüssen in unbeobachteten Einzugsgebieten Faustformeln :: Waffenscheinpflichtige N/A-Modelle
6 Landschaft (BFW) Experimentelle Abflussuntersuchungen: Beregnungsexperimente und Begleituntersuchungen mm/h m²
7 Landschaft (BFW) Experimentelle Abflussuntersuchungen: Ergänzende Messungen: Feldaufnahmen von Vegetation und Boden Bodenfeuchte-Monitoring (TDR) Laboranalysen von Bodenund Vegetationseigenschaften
8 Landschaft (BFW) Laufzeitverfahren: Niederschlag i T Niederschlagsdauer t R Abstraktionszeit t 0 Abflussspitze Q = Yconst. = C Q A ( C i T Rationalformel ) Oberflächenlaufzeit t OB Nachlaufzeit t N LOB LOB J ( C it ) v tob 527 c Konzentrationszeit nach IZZARD 1 2
9 Landschaft (BFW) Laufzeitverfahren:
10 Landschaft (BFW) Laufzeitverfahren:
11 Landschaft (BFW) Geländeanleitung: Erarbeitet in intensiver Zusammenarbeit mit dem Bayerischen Landesamt für Wasserwirtschaft T. SCHAUER und G. BUNZA, sowie B. SOTIER und R. STERN Diese Anleitung ist im WWW auf der Homepage des BFW frei erhältlich: Online-Bestellung der Print-Version möglich.
12 Landschaft (BFW) Geländeanleitung: AKL Y 100 % RKL c sehr glatt ziemlich glatt etwas glatt etwas rauh ziemlich rauh sehr rauh
13 Landschaft (BFW) Geländeanleitung: AKL 5 RKL 1 AKL 2 RKL 3
14 Landschaft (BFW) ZEMOKOST: Das Programm ZEMOKOST ist ein Laufzeitverfahren zur Hochwasserabschätzung in Wildbacheinzugsgebieten nach Zeller modifiziert von Kohl und Stepanek. Jürg ZELLER (1974, 1981): Starkniederschläge und ihr Einfluss auf Hochwasserereignisse Elemente zur Abschätzung der Hochwasserabflüsse kleiner Einzugsgebiete
15 Landschaft (BFW) ZEMOKOST - Niederschlag:
16 Landschaft (BFW) ZEMOKOST - Oberflächenabfluss: Teileinzugsgebietsgliederung Knotendefinition Fläche A Gerinnelose Fließlänge L OB Neigung J OB GIS hilfreich jedoch nicht obligatorisch
17 Landschaft (BFW) ZEMOKOST - Gerinneabfluss: Teileinzugsgebietsgliederung Gerinnelänge L G (Hauptgerinne) Gerinneneigung J G (Pauschalgefälle) Gerinnerauheit D90 (Korndurchmesser, Ansprache im Gelände) Gerinnequerschnitte, Durchlässe, Anschlaglinien, Stumme Zeugen
18 Landschaft (BFW) ZEMOKOST - Abflussbeiwert: Teileinzugsgebietsgliederung Flächenanteile je Abflussklasse (Flächengewichtete Mittelwerte) Systemzustandsindex (SZI) GIS hilfreich jedoch nicht obligatorisch
19 Landschaft (BFW) ZEMOKOST - Oberflächenrauheit: Teileinzugsgebietsgliederung Flächenanteile je Rauheitsklasse (Flächengewichtete Mittelwerte)
20 Landschaft (BFW) ZEMOKOST - Oberflächenrauheit: Teileinzugsgebietsgliederung Interflow (Beitragende Fläche, Leitfähigkeit) Abflussprofiltypen: Oberflächenabfluss Zwischenflächenabfluss Tiefgründiger Abfluss
21 Landschaft (BFW) ZEMOKOST Berechnung: Einzelereignis (Jährlichkeit, Dauerstufe) Bemessung (Jährlichkeit) HQ [m³/s] = 105,138
22 Landschaft (BFW) ZEMOKOST Plausibilitätsprüfung: Vergleich der Schätzung beobachteter Abflüsse und möglicher maximaler Abflüsse mit den Modellergebnissen
23 Landschaft (BFW) ZEMOKOST Plausibilitätsprüfung: Vergleich der Modellergebnisse mit empirischen Formeln
24 Landschaft (BFW) ZEMOKOST Unsicherheiten: Niederschlag, Jährlichkeiten T=150 a Interflow (Zwischenabfluss)
25 Landschaft (BFW) Geländeanleitung und ZEMOKOST: Ein praktikabler und nachvollziehbarer Ansatz Ein Bindeglied zwischen empirischen Faustformeln und High-Sophisticated Modellen M. KERSCHBAUMER (2008): Physikalische Modellversuche zur Planung und Optimierung des Geschiebeablagerungsplatz am Vorderbergerbach, Universität für Bodenkultur, S.148. C. HEMUND (2008): Geländeanleitung zur Abschätzung des Oberflächenabflussbeiwertes nach Markart et al. Evaluation der Anwendbarkeit für schweizerische Einzugsgebiete. Diplomarbeit der Philosophisch-naturwissenschaftlichen Fakultät der Universität Bern. R. STÖFFLER (2007): Die Eignung des Niederschlags-Abflussmoduls ZEMOKOST zur Abschätzung von Hochwasserwerten anhand von Beispielen in der Steiermark. Diplomarbeit, Universität Graz, S.138. R.F. TOTSCHNIG (2007): Abschätzung des Fließzustandes in steilen Wildbächen. Diplomarbeit, Universität für Bodenkultur, S.132. C. RESSEL (2006): Hydrologische, hydrogeologische Situation im Erweiterungsgebiet des Dachsteinkalk-Steinbruches Ebensee. Diplomarbeit, Montanuniversität Leoben.
26 Landschaft (BFW) Danke für Ihr Interesse Mag. Bernhard KOHL Dipl.-Ing. Dr.Dr.hc. Gerhard Markart Naturgefahren und (BFW) Abteilung Gebietswasserhaushalt Rennweg 1 - Hofburg A Innsbruck Tel.: Fax: bernhard.kohl@uibk.ac.at
27 Landschaft (BFW) Vorfeuchte Initialabstraktion: Vorfeuchte bestimmt die Initialabstraktion Flächen mit hohem Oberflächenabfluss haben auch eine geringere Pufferzeit Auch Flächen mit Yconst = 1 haben im Mittel eine Pufferzeit von ~5min: Yges < 1
28 Landschaft (BFW) Intensitätsabhängigkeit des Abflussbeiwerts: 37 Standorte Beregnungen mit unterschiedlichen Intensitäten
29 Landschaft (BFW) Die Bedeutung von Oberflächenabfluss: 79% aller Standorte liefern bei Starkregen Oberflächenabfluss 41 % der Flächen über 50 % Abfluss im Mittel nach 20 Minuten Abflusskonstanz n = 160 I = 100 mm/h tr >= 60 min
30 Landschaft (BFW) Ausprägung von Oberflächenabfluss: kein Abfluss konstant aszendent doppelt aszendent aszendent - deszendent doppelt konstant indifferent
31 Landschaft (BFW) Ausprägung von Oberflächenabfluss: Ein Fünftel weist Infiltration > Niederschlag auf Oberflächenabfluss infolge Infiltrationsüberschuss ist der dominante Prozess im Starkregenfall % zeigen andere Prozesse n = 254 tr >= 60 min
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Bedienungsanleitung ZEMOKOST V2.0 Laufzeitverfahren zur Hochwasserabschätzung in Wildbacheinzugsgebieten nach Zeller modifiziert von Kohl und Stepanek B. Kohl 1, A. Maldet 1 und L. Stepanek 2, Feber 2014
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