Verringerung der Unsicherheit bei der Abschätzung von Extremhochwasser durch Einbeziehung historischer Daten

Transkript

1 Verringerung der Unsicherheit bei der Abschätzung von Extremhochwasser durch Einbeziehung historischer Daten Theresia Petrow Annegret H. Thieken Karl-Erich Lindenschmidt Bruno Merz

2 Gliederung 1. Einleitung & Untersuchungsgebiet 2. Hochwasserhäufigkeitsanalyse / Extremwertstatistik 3. Historische Hochwasser 4. Quantifizierung der Unsicherheit für ein HQ Zusammenfassung

3 Einleitung Ausgangslage häufig kurze Messreihen an wenigen Pegelpunkten im Gebiet daher in der Regel wenige Messpunkte von Extremereignissen durch Extrapolation große Unsicherheiten Idee verschiedene Methoden zusammen bringen und damit den Unsicherheitsbereich verringern: Einbeziehung historischer Hochwasser Modellierung von Extremszenarien

4 Untersuchungsgebiet: Mulde-Einzugsgebiet

5 Datengrundlage zur Hochwasseranalyse 14 Abflusspegel mit täglichen Aufzeichnungen von 1929 bis inkl Abflusspegel mit Jahren täglichen Messungen Ableitung jährlicher und sommerlicher Höchstabflüsse (AMS & SMS) teilweise großer Einfluss der Talsperren auf Abflussmenge

6 Datenanalyse Untersuchung der Daten auf Unabhängigkeit, Homogenität und Stationarität Statistische Analyse der gemessenen Abflussdaten Extremwertstatistik für 29 Pegel für Jahres- und Sommer-Maximalreihen Räumliche und saisonale Untersuchungen

7 Räumliche Hochwasserhäufigkeitsanalyse Analyse einzugsgebietsweiter Hochwasser auf Grundlage der AMS Reihen von (14 Pegel) nur in 12 von 74 Jahren ein Hochwasserereignis, dass an allen Pegeln den Jahreshöchstwert hatte in weiteren 4 Jahren ein Hochwasserereignis, dass an 13 von 14 Pegeln den Jahreshöchstwert hatte für 27 von 74 Jahren kein dominantes Ereignis in den Daten erkennbar

8 Räumliche Hochwasserhäufigkeitsanalyse

9 Historische Hochwasser mögliche Quellen

10 Historische Hochwasser im Muldegebiet erste Aufzeichnungen ab 1017; genauere Informationen ab 1433 detaillierte Untersuchung folgender extremer historischer Sommerhochwasser: Informationen zu Wasserstand, Abfluss, Schäden, Überschwemmungsflächen Recherche zu kleineren dazwischen liegenden Hochwassern Kategorisierung weicher Daten & Einbeziehung in die Extremwertstatistik

11 Historische Hochwasser im Muldegebiet Jahreshöchstabflüsse am Pegel Golzern Abfluss in m³/s

12 Verringerung der Unsicherheit historische Datenlücken durch Methode des DVWK aufgefüllt (Statistische Analyse von Hochwasserabflüssen, 251/1999) Extremwertstatistik mit 7 Verteilungsfunktionen Berechnung eines Flood-Index zur Vergleichbarkeit der Ergebnisse Vergleich nach statistischen Momenten (Mittelwert, Median, Standardabweichung)

13 Verringerung der Unsicherheit AMS

14 Verringerung der Unsicherheit AMS

15 Quantifizierung der Unsicherheit für f r ein HQ100 Erlln AMS Wechselburg AMS Golzern AMS Spannbreite der Abflüsse [m³/s] Median [m³/s] Standardabweichung [m³/s] Max. Differenz zwischen Verteilungsfunktionen [m³/s] AMS Max. Differenz zwischen Verteilungsfunktionen [m³/s] AMS Verringerung der Unsicherheit [m³/s] 150 (61%) 105 (58%) 28 (11%)

16 Zusammenfassung räumlich sehr unterschiedliche Muster bei Extremhochwassern einzugsgebiets-übergreifende Hochwasser nicht unbedingt homogen in ihrer Intensität große Unsicherheit bei der Abschätzung von Extremhochwasser ( HQ100) Einbeziehung von historischen Hochwassern im Muldegebiet kann Unsicherheit bei der Abschätzung eines HQ100 um 11% - 61% verringern

17 relevante Quellen DVWK Statistische Analyse von Hochwasserabflüssen. Merkblätter zur Wasserwirtschaft 251/1999. Merz, B. und A.H.Thieken Separating natural and epistemic uncertainty in flood frequency analysis. Journal of Hydrology 309: Pohl, R Historische Hochwasser aus dem Erzgebirge. Vol. 28 Wasserbauliche Mitteilungen des Instituts für Wasserbau und Technische Hydromechanik TU Dresden.