Abflussmessen im Hochwasserfall und Abflussberechnung nach dem Hochwasser. - Weihnachtshochwasser

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Minna Küchler
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2 Abflussmessen im Hochwasserfall und Abflussberechnung nach dem Hochwasser Abflussmessen im Hochwasserfall Messstellenstandorte Anforderungen an Abflussmessstellen Hochwassermessungen Dez / Jan Messmethoden Abflussberechnung nach dem Hochwasser Plausibilisierung der Abflüsse an den Durchflussmessanlagen Durchflussermittlung mit Schlüsselkurve und phi-verfahren Überprüfung der Schlüsselkurven Anpassung der Phi-Kurve Fazit Fotopräsentation 2

3 Abflussmessen im Hochwasserfall Messstellenstandorte 144 Abflussmessstellen davon 24 Durchfllussmessanlagen (DMA) 3

4 Abflussmessen im Hochwasserfall Anforderungen an Abflussmessstellen???? Strömender Abfluss Parallelströmung Ausreichende Wassertiefe (optimal: Froude = Ausreichende Strömungsgeschwindigkeit Abführung des Abflusses ohne Ausuferung Kein veränderlicher Rückstau Stabiles Profil v g h < 0,5 )? 4

5 Abflussmessen im Hochwasserfall Hochwassermessungen Dez / Jan Im Dezember 2014 und Januar 2015 wurden an 28 Messstellen Abflussmessungen über MHW und an 31 Messstellen Abflussmessungen über MHQ durchgeführt. Sie dienen zur: Absicherung des oberen Bereichs der Schlüsselkurve Überprüfung der Messgenauigkeit der Ultraschall- Durchflussmessanlagen bei hohen Abflüssen 5

Abflussmessen im Hochwasserfall Messmethoden (I) Kontinuierliche Abflussmessungen

Schallwelle gegen die Fließrichtung hat eine längere Laufzeit als mit der

Die Differenz der Laufzeiten ist proportional zur Fließgeschwindigkeit und damit

6 Abflussmessen im Hochwasserfall Messmethoden (I) Kontinuierliche Abflussmessungen mit Ultraschallmessanlagen Abflussmessungen nach dem Laufzeit-Differenzenprinzip: Schallwelle gegen die Fließrichtung hat eine längere Laufzeit als mit der Fließrichtung. Die Differenz der Laufzeiten ist proportional zur Fließgeschwindigkeit und damit auch zum Durchfluss bei bekannter Querschnittsgeometrie. Rote Linie ist der maximale Wasserstand Weihnachten 2015: Oberer Durchflussbereich wird extrapoliert 6

Abflussmessen im Hochwasserfall Messmethoden (II) Abflussmessungen mit magnetisch-induktiven Messsonden an Gestänge und Punktmessungen in Messlotrechten.

7 Abflussmessen im Hochwasserfall Messmethoden (II) Abflussmessungen mit magnetisch-induktiven Messsonden an Gestänge und Punktmessungen in Messlotrechten. Abflussmessung am Pegel Süderrade am : 2,66 m³/s (281 l/(s km²)) bei 976 cm PN Wassertiefe und Fließgeschwindigkeit begrenzen den Einsatz von Gestängemessungen. 7

Current Profiler) Abflussmessung am 24.12.

8 Abflussmessen im Hochwasserfall Messmethoden (III) Abflussmessung mit ADCP-Messbooten (Acoustic Doppler Current Profiler) Abflussmessung am am Pegel Sollerupmühle 13,7m³/s = 156 l/(s km²) bei 818 cmpn 8

Abflussberechnung nach dem Hochwasser Plausibilisierung

Hochwasser führt zu Profilausräumung, die DMA misst

Q-Anpassung an Abflussmessungen Pegel Kellinghusen-

9 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Plausibilisierung der Abflüsse an Durchflussmessanlagen Pegel Soholm: Hochwasser führt zu Profilausräumung, die DMA misst einen zu geringen Abfluss. Q-Anpassung an Abflussmessungen Pegel Kellinghusen- Parkplatz: DMA fällt während des Hochwasserscheitels aus. Q-Ermittlung durch Regression mit W 9

10 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Durchflussermittlung mit Schlüsselkurve und phi-verfahren (I) 10

11 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Durchflussermittlung mit Schlüsselkurve und Phi-Verfahren (II) Phi = 1 Q Q 0 Phi > 0 Phi < 0 Q i o Q i Als Maß für die Abweichung einer Messung wird der Phi-Wert ermittelt. Krautwuchs erhöht den Phi-Wert. Bei Hochwasser schwächt sich der Einfluss des Phi-Wertes ab. 11

12 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Durchflussermittlung mit Schlüsselkurve und phi-verfahren (III) Wasserstandsganglinie Abflussganglinie Q = 1 Phi Q 0 Schlüsselkurve Q 0 Phi-Kurve Phi 12

Abflussberechnung nach dem Hochwasser Überprüfung der Schlüsselkurve (I) Pegel Schulendorf / Schwartau: Bisherige Schlüsselkurve unterschätzt Hochwasserabflüsse Schlüsselkurve Neue

13 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Überprüfung der Schlüsselkurve (I) Pegel Schulendorf / Schwartau: Bisherige Schlüsselkurve unterschätzt Hochwasserabflüsse Schlüsselkurve Neue Schlüsselkurve aus Modellierung Abflussmessung am : 9,35 m³/s (75,4 l/(s km²)) bei 212 cm PN Durch Abflussmessung bei Hochwasser wurde die modellierte Schlüsselkurve bestätigt. 13

14 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Überprüfung der Schlüsselkurve (II) Pegel Bondebrück / Bondenau Bisherige Schlüsselkurve überschätzt Hochwasserabflüsse Neue Schlüsselkurve Abflussmessung am : 2,13 m³/s= 106l/(s km²) bei 1015 cm PN 14

Hochwasserstand ist im Dezember 2014 8 cm höher als im Januar 2015, bedingt durch den

15 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Anpassung der Phi-Kurve (I) Pegel Brachenfeld / Schwale Regression W/Q Abflussmessung 5,3 m³/s (72,6 l/(s km²)) bei 150 cm PN Der Hochwasserstand ist im Dezember cm höher als im Januar 2015, bedingt durch den Verlauf der phi-kurve ist der Abfluss im Januar jedoch 0,32 m³/s geringer als im Dezember. 15

16 Abflussberechnung nach dem Hochwasser Anpassung der Phi-Kurve (II) Pegel Brachenfeld / Schwale Regression W/Q Durch Anpassung der phi-kurve erhöht sich der Hochwasserabfluss im Dezember um 30% von 5,06 m³/s auf 6,62 m³/s. 16

17 Fazit (I) Messungen bei Hochwasser sind aufgrund von Verwirbelungen, Umläufigkeiten und Rückstau schwieriger als bei mittleren Wasserständen. Durch Hochwasserabflussmessungen im Dezember 2014 und Januar 2015 konnten an 31 Messstellen Schlüsselkurven und die Messgenauigkeit von Durchflussmessanlagen überprüft werden. Bei einigen Pegeln wurden aufgrund der Hochwasserabflussmessungen die bestehenden Schlüsselkurven angepasst. Bei zukünftigen Hochwasserereignissen sollte vorrangig an den Pegeln gemessen werden, für die bisher nur wenig oder keine Abflüsse über MHQ gemessen wurden. Der Einfluss der Verkrautung reduziert sich bei Hochwasser, die Phi- Kurve ist daher anzupassen. Neben der punktuelle Betrachtung an einer Abflussmessstelle sind auch Pegel im Unterlauf und Oberlauf zur Plausibilisierung der Abflüsse heranzuziehen. 17

18 Fazit (II) HHQ im Dezember 2014 / Januar 2015 An 23 Abflussmessstellen, die seit mindestens 10 Jahren betrieben wurden, trat der bisher höchste Abfluss im Dezember 2014 (am Pegel Kiel-Oppendorf im Januar 2015) auf. HHQ im Dezember

19 Fotopräsentation Einzugsgebiete Treene 19

20 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Treibselablagerungen am Pegel Malkendorf /Curau am

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