Informationssystem Hydrologische Kennwerte – Wichtige ... · Informationssystem Hydrologische...

Informationssystem Hydrologische Kennwerte – Wichtige Datengrundlage für Maßnahmenplanungen am Gewässer Dipl.-Hydrol. Björn Fischer

DHI WASY GmbH Volmerstraße 8 12489 Berlin Wir digitalisieren, modellieren und visualisieren Wassersysteme.

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• 1. Einleitung • 2. Methodik • 3. Datengrundlagen • 4. Ergebnisse • 5. Webanwendung im Wasserhaushaltsportal

Agenda

01.

Einleitung

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Einleitung

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• Hydrologische Abflusskenngrößen für Planung und Bemessung wasserbaulicher Anlagen und zu Prüfungszwecken der Wasserbehörden

• Hochwasserkennwerte z. B. zur Bemessung von Brücken • Mittel- und Niedrigwasserkenngrößen z. B. ökologische Funktion der

Gewässer • Um diese Abflusskenngrößen für Sachsen verfügbar zu machen,

wurden in den letzten Jahren in Sachsen verschiedene Forschungsprojekte durch das Sächsische Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) betreut und zusammen mit Partnern aus der Praxis bearbeitet.

Einleitung

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• KLiWES (Abschätzung der Auswirkung der für Sachsen prognostizierten Klimaveränderungen auf den Wasser- und Stoffhaushalt in den Einzugsgebieten der sächsischen Gewässer – Teil Wasserhaushalt) − Niedrigwasserkennwerte (MNQ) und Mittelwasserkennwerte (MQ) für Sachsen

regionalisiert − In Webanwendung des Wasserhaushaltsportals Sachsen bereitgestellt

(www.wasserhaushaltsportal.sachsen.de)

Einleitung

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• FuE-Vorhabens „Flächenhafte Bestimmung von Hochwasserspenden“ in den Jahren 2009/2010 − ein für das Gebiet Sachsens einheitliches Regionalisierungsverfahren erarbeitet

• Projekt: „Neubestimmung von Hochwasserwahrscheinlichkeiten nach dem Hochwasser im Jahr 2013“ − Hochwasserkennwerte (MHQ und HQT) auf Basis einer aktualisierten

Datengrundlage neu berechnet

• Projekt: „Webbasierte Darstellung der Hochwasserkennwerte“. − In Planung: Bereitstellung der Webanwendung im Wasserhaushaltsportals

Sachsen (www.wasserhaushaltsportal.sachsen.de)

Hoch-, Mittel- und Niedrigwasserkennwerte für Sachsen im Wasserhaushaltsportal Sachsen abrufbar

02.

Methodik

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Methodik

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• Für die Regionalisierung von Durchflusskenngrößen wurden für unterschiedliche Durchflusskenngrößen voneinander abweichende Methoden bzw. Verfahrenskombinationen in Sachsen angewendet. − Unterschiedliche Datengrundlagen − Unterschiedliche zu erzielende Ergebnisse

Methodik

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• Regionalisierung von Niedrigwasserkenngrößen (MNQ) und der mittleren Hochwasserabflüsse (MHQ) − multiple lineare Regression zwischen Durchflusskenngrößen und

Einzugsgebietskenngrößen und − regionale Analyse und Ausgleich der Residuen* mit Top Kriging.

• multiplen linearen Regression: Durchflusskenngrößen von Pegeln und Gebietskenngrößen der Pegeleinzugsgebiete werden durch Regressionsmodelle miteinander verknüpft

• Annahme: mit den aufgestellten Modellen können auch für unbeobachtete Gewässerquerschnitte, deren Gebietskenngrößen bekannt sind, Durchflusskenngrößen bestimmt werden

* Differenzen zwischen den mittels der multiplen linearen Regression berechneten Durchflüssen und den Durchflüssen

aus der Pegelstatistik

Methodik

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• Regionalisierung von Niedrigwasserkenngrößen (MNQ) und der mittleren Hochwasserabflüsse (MHQ) − Top Kriging: Gruppe der geostatistischen Verfahren,

• Annahme: benachbarte Gebiete zeigen ein ähnliches Abflussverhalten • Geostatistische Verfahren werden zur räumlichen Interpolation vieler

hydrologischer Größen wie Grundwasserstand, Niederschlag, Bodenfeuchte aber auch für Abflusskenngrößen oder Residuen* verwendet

* Differenzen zwischen den mittels der multiplen linearen Regression berechneten Durchflüssen und den Durchflüssen aus der Pegelstatistik

Methodik

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• Regionalisierung von Hochwasserabflüsse mit Wiederkehrintervall (HQT) kam darüber hinaus zur Anwendung die − Bestimmung der höheren Momente (Varianz und Schiefe) der regionalen

Verteilungsfunktion mit dem Index-Flood-Verfahren • Beruht auf der Ermittlung von mittleren Hochwasserwahrscheinlichkeitskurven

der Pegel innerhalb hochwasserhomogener Regionen

Methodik

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• Regionalisierung von Mittelwasserabflüssen (MQ) auf Basis vorhandener Ergebnisse aus dem KLiWES-Projekt − Für einen Großteil von Sachsen lagen Mittelwasserabflüsse vor − im ersten Schritt mit der aktuellen Teileinzugsgebietsstruktur verschnitten und − regionale Analyse und Ausgleich der Residuen* mit Top Kriging.

* Differenzen zwischen den Mittelwasserabflüssen aus dem KLiWES-Projekt und den Durchflüssen aus der Pegelstatistik

03.

Datengrundlagen

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Datengrundlage

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• beobachtete Durchflussdaten hydrologischer Pegel von Fließgewässern in Sachsen. − Datenkorrekturen und Lückenfüllung − Verlängerung der Pegel-

Beobachtungsreihen − Überprüfung auf Beeinflussungen

Datengrundlage

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Geodaten zur Ermittlung von Gebietskenngrößen

04.

Ergebnisse

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Ergebnisse

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• Durchflüsse und Durchflussspenden für 3349 Zu- und 6240 Ausflussquerschnitte der Teileinzugsgebiete

• Korrekturen und Plausibilisierungen − unplausibel geringe Abflussspenden − lokale Konsistenz der Abflussspenden − Plausibilisierung der Abflüsse im Flusslängsschnitt

Ergebnisse

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Niedrigwasser-durchflussspende MNq [l/(s*km²)]

Ergebnisse

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Mittelwasser-durchflussspende Mq [l/(s*km²)]

Ergebnisse

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Hochwasser-durchflussspende Hq100 [l/(s*km²)]

05.

Webanwendung im Wasserhaushaltsportal

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• Webanwendung auf Basis von GIS-Standard-Software ArcGIS-Server der Fa. Esri und auf Software von DHI WASY

• dargestellte und abfragbare Themen auf basieren auf Kartendokumenten mit den in einer Datenbank gespeicherten Projektergebnissen

• Hintergrundkarte über den WMS Dienst WebAtlasSN mit Informationen aus dem Digitalen Landschaftsmodell und den Hauskoordinaten aus dem Liegenschaftskataster

Webanwendung im Wasserhaushaltsportal

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Der Leitfaden • erläutert die wichtigsten fachlichen Hintergründe

der Regionalisierung von MQ und MNQ für die Fließgewässer im Freistaat Sachsen.

• zeigt, wie die betreffenden Kennwerte im „Wasserhaushaltsportal Sachsen“ hinterlegt sind und welche Abrufmöglichkeiten bestehen.

• gibt den potenziellen Nutzern des Wasserhaushaltsportales Empfehlungen, wie die verfügbaren Daten weitergenutzt werden können und was dabei zu beachten ist.

Webanwendung im Wasserhaushaltsportal

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Verknüpfung des Wasserhaushaltsportals mit der Querbauwerksdatenbank • Informationen zur Durchgängigkeit der Gewässer aus der

Querbauwerksdatenbank des LfULG • Informationsabfrage zur Querbauwerksdatenbank :

− Oekologischer Status der QBW − Funktionsstatus der Fischaufstiege − Funktionsstatus der Fischabstiege − Betriebszustand WKA − Querbauwerk nicht mehr vorhanden

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Danke für Ihre Aufmerksamkeit Dipl.-Hydrol. Björn Fischer DHI WASY GmbH Volmerstraße 8 12489 Berlin Tel.: +49 30 67 99 98 602 Email.: bfi@dhigroup.com Wir digitalisieren, modellieren und visualisieren Wassersysteme.