1. Workshop Gewässerkunde

Größe: px

Ab Seite anzeigen:

Download "1. Workshop Gewässerkunde"

Heiko Wolf
vor 6 Jahren
Abrufe

1 1. Workshop Gewässerkunde ÜSG Berechnungen N-A-Modelle Oldenburg

2 Inhalt Einführung Ziele und Modellerstellung Modellaufbau Kalibrierung Hochwasserabflüsse Langzeitsimulation Modellregen Anwendungsbeispiele Fazit 2

3 3 Einführung

4 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Einführung Ermittlung von Überschwemmungsgebieten Bemessungsabflüsse Hydrologie Extremwerte Hydraulik ÜSG Wellen Daten Pegel Niederschlag Klima Gebietsparameter usw. Daten Pegel Vermessungsdaten DGM usw. 4

5 Niederschlag-Abfluss-Modelle Ziel und Modellerstellung 5

6 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Ziel Ziel: Ermittlung der Zu- und Abflüsse in den relevanten Gewässern Zu- und Abflüsse für alle Gewässerabschnitte Abbildungsquelle: Freie Universität Berlin 6

7 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Es gibt unterschiedliche Modellansätze Deterministisch, konzeptionell, stochastisch.. Modellaufbau unter Verwendung von Einzugsgebiet Boden, Geologie Landnutzung Topographie Stadtentwässerung Gewässernetz Sonderbauwerke (Speicher, Schöpfwerke..) 7

8 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Beispiel für ein Einzugsgebiet 8

9 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Bodendaten Z.B.: Bodenkarte BK50 9

10 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Landnutzung Z.B.: ATKIS (Amtlich Topographisch-Kartographisches Informationssystem) 10

11 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Landnutzung.. oder andere (hier aus den Niederlanden,TOP10vlakken) 11

12 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Topographie - Digitales Geländemodell Z.B. aus Laserscandaten 12

13 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Teileinzugsgebiete (Grundlage ist i.a. GSK 3c) Weitere Untergliederung der natürlichen Gebiete auf Basis des DGM 13

14 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Stadtentwässerung Mischsystem und / oder Trennsystem Benötigte Daten: u.a. Kanaldurchmesser, Gefälle, Höhenlage, Länge 14

15 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Berücksichtigung von Stadtentwässerung Grün: natürliche Gebiete 15

16 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Berücksichtigung von Stadtentwässerung Grün: natürliche Gebiete Blau: Trennsystem Lila: Mischsystem 16

17 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Berücksichtigung von Stadtentwässerung Grün: natürliche Gebiete Blau: Trennsystem Lila: Mischsystem Rot: Sonderbauwerke RÜB Beispiel 1 RRB Beispiel 2 17

18 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Modellerstellung Berücksichtigung von Stadtentwässerung Grün: natürliche Gebiete Blau: Trennsystem Lila: Mischsystem Rot: Sonderbauwerke Gestrichelt: Transportgerinne und - sammler RÜB Beispiel 1 RRB Beispiel 2 18

19 Niederschlag-Abfluss-Modelle Kalibrierung 19

20 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Kalibrierung Kalibrierung nicht alle Modellparameter sind eindeutig auf Basis der natürlichen Gegebenheiten zu ermitteln Belastung mit gemessenem Niederschlag, Temperatur und Verdunstung Vergleich berechneter mit gemessenen Abflüssen Variation der Modellparameter in plausiblen Grenzen Nach erfolgreicher Kalibrierung reagiert das N-A-Modell auf Niederschläge ähnlich wie die Natur 20

21 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Kalibrierung Bespiel für die Darstellung einer Kalibrierung 21

22 Niederschlag-Abfluss-Modelle Hochwasserabflüsse 22

23 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Hochwasserabflüsse Q [m³/s] Q [m³/s] t [h] t [h] Q [m³/s] Q [m³/s] t [h] t [h]

24 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Hochwasserabflüsse Hochwasserabflüsse Bemessungsabflüsse (i.d.r. HQx) Scheitelwerte Für nachgeschaltete Berechnungen, bei denen die Retention / Speicherung keine Rolle spielt Stationäre hydraulische Berechnungen Dimensionierungen von Durchlässen Hochwasserwellen Für nachgeschaltete Berechnungen, bei denen die Retention / Speicherung, zeitliche Überlagerung oder Füllen wichtig sind Instationäre hydraulische Berechnungen Speicherbemessungen, DIN Nachweise Berechnung der Retention, Translation etc. im Untersuchungsgewässer erfolgt im N-A-Modell Berechnung der Retention, Translation etc. im Untersuchungsgewässer erfolgt im nachgeschalteten Prozess. DOPPELTE RETENTION VERMEIDEN! 24

25 Niederschlag-Abfluss-Modelle Langzeitsimulation 25

26 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Hochwasserabflüsse Langzeitsimulation Beaufschlagung des Modells mit historischer Ereignissen 26

27 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Hochwasserabflüsse Langzeitsimulation berechnete Abflusszeitreihen

28 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Hochwasserabflüsse Langzeitsimulation extremwertstatische Auswertung Jährliche Serie und drei unterschiedliche Verteilungsfunktionen 28

29 Niederschlag-Abfluss-Modelle Langzeitsimulation extremwertstatische Auswertung Beispiel für Abflusslängsschnitt

30 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Hochwasserabflüsse Langzeitsimulation Beaufschlagung des Modells mit historischer Belastung Ergebnis: langjährige Abflusszeitreihe Extremwertstatistische Auswertung Ergebnis: Bemessungsabflüsse für verschiedene Jährlichkeiten ( nur Maximalwert) für stationäre hydraulische Berechnung Zu beachten Statistische Inhomogenitäten Speicher, Trennbauwerke 30

31 Niederschlag - Abfluss - Modelle Modellregen 31

32 Niederschlag-Abfluss-Modelle Modellregen Synthetischer Niederschlag gewählten Wiederkehrzeit, Niederschlagsdauer und Niederschlagsverteilung 32

33 Niederschlag-Abfluss-Modelle Modellregen Beispiel für eine Bemessungswelle 33

34 Niederschlag-Abfluss-Modelle Modellregen Beispiel für Abflusslängsschnitt

35 Niederschlag-Abfluss-Modelle Modellregen Synthetischer Niederschlag gewählten Wiederkehrzeit, Niederschlagsdauer und Niederschlagsverteilung Ergebnis: Bemessungswellen Wiederkehrzeit entspricht der des Niederschlags Zu beachten Anfangszustand des Modells Räumliche und zeitliche Niederschlagsverteilung Niederschlagsabminderung 35

36 Niederschlag-Abfluss-Modelle Anwendungsbeispiele 36

37 Niederschlag-Abfluss-Modelle Projekte (Auszug) Steuerungs- und Vorhersagemodelle (6.200 km²) Jeetzel, Leda-Jümme, Obere Lippe, Zwischenahner Meer Hochwassergefahren- und risikokarten (1.000 km²) Tegeler Fließ, Untere Rur, Swist, Neffelbach Hochwasseraktionspläne (2.300 km²) Eifel-Rur, Ruhr, Wurm, Schwalm DIN19700-Nachweise (600 km²) Sengbach, Haltern, Untere Rur (diverse) Maßnahmenplanung (900 km²) Wuhle, Schlinge, Issel, Dümmer 37

38 38 Fazit

39 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Fazit Ziel der N-A-Modelle: Ermittlung der flächendeckenden Zuflüsse und Abflüsse Scheitelwerte und/oder Wellen Grundlagen Räumliche Ausprägungen z.b. Bodendaten, Landnutzung, Topographie Zeitreihen (Pegel, Niederschlag, Verdunstung) Modellkalibrierung Sehr wichtig Zeitreihen zur Simulation und Kalibrierung Zeitliche Auflösung Hohe Qualität Räumliche Verteilung 39

40 Niederschlag-Abfluss-Modelle - Fazit Hochwasserabflüsse Langzeitsimulation Liefert extremwertstatistisch ermittelte Scheitelwerte Für stationäre hydraulische Berechnung Diskontinuitäten sind kritisch zu prüfen Modellregen Beaufschlagung des Modells mit synthetischen Niederschlägen Liefert Bemessungswellen (Zuflüsse) für instationäre hydraulische Berechnung Liefert Bemessungswerte (Abflüsse) für instationäre hydraulische Berechnung Niederschlagdauer, zeitliche Verteilung und abminderung kritisch prüfen 40

41 1. Workshop Gewässerkunde Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit, Fragen beantworten Ihnen ÜSG Berechnungen Joachim Steinrücke - NA Modelle 0241/ , jsteinruecke@proaqua-gmbh.de Oldenburg ProAqua Ingenieurgesellschaft für Wasser- und Umwelttechnik mbh Turpinstraße 19, Aachen

Ähnliche Dokumente

Technischer Erläuterungsbericht für die Festsetzung des Überschwemmungsgebietes am Rapphofsmühlenbach, Schölsbach und Alten Schölsbach

1 Bezirksregierung Münster Münster, den 22.10.2013 Dezernat 54 Technischer Erläuterungsbericht für die Festsetzung des Überschwemmungsgebietes am Rapphofsmühlenbach, Schölsbach und Alten Schölsbach 1.