Methoden und Verfahren:

Transkript

1 Ermittlung von Überschwemmungsgebieten : 1. Pegelstatistisches Verfahren (W) oder 2. Hydrologische (Q) und hydraulische (W) Modellierung Ergänzend: Auswertung historischer Hochwasser auf der Grundlage von Hochwasserdokumentationen, Hochwassermarken o.ä. (z.b. Spree 1974/75) 3. Digitales Geländemodell (DGM) 4. Geografische Informationsverarbeitung

2 Nov 63 Nov 65 Nov 67 Nov 69 Nov 71 Nov 73 Nov 75 Nov 77 Nov 79 Nov 81 Nov 83 Nov 85 Nov 87 Nov 89 Nov 91 Nov 93 Nov 95 Nov 97 Nov 99 Nov 01 Nov 03 Nov 05 Nov 07 Nov 09 Durchfluss in m³/s 1. Pegel und langjährige Reihen von Wasserstand W und Durchfluss Q W Q Pegel Sophienwerder C31 der Fa.Ott Hydromet 160,0 140,0 120,0 100,0 80,0 60,0 40,0 20,0 0,0-20,

3 Wasserstand in mü. NHN Wasserstand in mü. NHN Wasserstand in mü. NHN Wasserstand in mü. NHN 1. Hochwasser in Berlin (Pegelwasserstände) Pegel Sophienwerder (Stauhaltung BrB) 31,00 UP Mühlendamm (Stauhaltung Charlottenburg) 32,00 30,80 31,80 30,60 30,40 30,20 30,00 29,80 w= 140 cm 100 cm 31,60 31,40 31,20 31,00 30,80 w= 80cm 50 cm 29,60 30,60 Tage Tage OP Mühlendamm (Stauhaltung Mhld / KlM) Pegel Köpenick (Stauhaltung Mhld/KlM) 33,00 33,40 32,80 33,20 32,60 32,40 32,20 32,00 31,80 w= - 32 cm - 38 cm 33,00 32,80 32,60 32,40 32,20 w= 36 cm 12 cm 31,60 32,00 Tage Tage

4 1. Pegelstatistisches Verfahren (Extremwert-Statistik) Berechnung des Wasserstands HW 100 am Pegel Jahreshöchstwerte (hydrologisches Jahr) einer Wasserstandsreihe werden einer statistischen Häufigkeitsanalyse unterzogen. Der empirischen Verteilung dieser Wasserstandsreihen (Stichprobe) wird eine theoretische Verteilungsfunktion (Grundgesamtheit aller möglichen Wasserstände) angepasst Mit dieser Verteilung wird der 100-jährliche Hochwasserstand am Pegel extrapoliert. Bedingung: stationär, d.h. zeitlich unveränderlich 2- bis 3-fache Länge der Aufzeichnung am Pegel kann extrapoliert werden

5 Überschreitungswahrscheinlichkeit in % Jährlichkeit T in Jahren 1. Pegelstatistisches Verfahren (Beispiel Pegel Köpenick) Berechnung des Wasserstands HW 100 am Pegel Lage: Dahme, kurz unterstrom des Abzweigs Teltow- Kanal Länge: seit 81 Jahren Zeitreihe auf 39 Jahre verkürzt, da ab 1970 Talsperre Spremberg in Betrieb HW 100 = 32,70 Wasserstand in m NHN Analog für UHW: Pegel Tiefwerder: HW 100 = 30,88 mü.nhn 1962 bis 1999 (38 Jahre)

6 2. Hydrologische (Q) und hydraulische (W) Modellierung Niederschlag (N) Abfluss (Q) Wasserstand (W) NA-Modell HN-Modell N 100 Q 100 W 100

7 2. Hydrologische Modellierung (Niederschlags-Abfluss- Modell) Berechnung der Abflüsse HQ 100 Hydrotec GmbH, Aachen Eingangsdaten: N mit T = 100 Ermittlung ebenfalls über Extremwertstatistik (KOSTRA-DWD-2000) Landnutzung, Bodendaten, Topographie, u.a.m. Ergebnis: Q mit T = 100 (HQ 100 ) Kalibrierung: an gemessen Durchflüssen an Pegeln Vorteil: bei nur kurzen oder unsicheren Pegelreihen

8 2. Hydraulische Modellierung (1D-hydronumerisches Modell) Berechnung der Wasserstände HW 100 im Längsschnitt Eingangsdaten: Umfang Breite Rauheit HQ 100 HW 100 Q mit T = 100 (HQ 100 ): Gewässerquerschnitte Sohlbeschaffenheit (Rauheiten) ggf. Bewuchsparameter Ergebnis: W mit T = 100 (HW 100 ) Kalibrierung: an gemessen Wasserständen an Pegeln Vorteil: W an allen Querschnitten (bei größerem Gefälle)

9 3. Digitales Geländemodell (DGM) Ein DGM beschreibt die Geländeoberfläche durch die räumlichen Koordinaten von Geländepunkten, die als regelmäßiges Gitter angeordnet sind. Datengrundlage: DGM 10 (10 x 10 m) Müggelspree, Gosener Gewässer und Unterhavel Höhen-Genauigkeit: ± 0,3 m und schlechter Quellen: Photogrammetrie und Digitalisierung von Höhenlinien. Teilweise Laserscanning DGM 2 (2 x 2 m) Panke, Tegeler Fließ und Erpe Höhen-Genauigkeit: ± 0,2 m und besser Quellen: Laserscanning und Orthophotos

10 4. Geografische Informationsverarbeitung Wasserstände HW 100 verschneiden mit Digitalem Geländemodell (DGM) GIS-Tool DGM Karte

11 Angewandte Methoden in Berlin Gewässer, Bereiche Müggelspree, Gosener Wiesen Neuenhagener Mühlenfließ Panke Tegeler Fließ Tiefwerder Wiesen (Havel) Methodik Pegelstatistik (Pegel Köpenick) Hydrologisch-hydraulische Modellierung Hydrologisch-hydraulische Modellierung Hydrologisch-hydraulische Modellierung Pegelstatistik (Pegel Tiefwerder) Die resultierenden Wasserspiegel HW 100 wurden anschließend mit dem Digitalen Geländemodell (DGM10, DGM2) verschnitten und die Bereiche mit Differenzen < 0 cm (Überschwemmungsgebiet) kartografisch dargestellt.