Archiv der Kategorie: 53. Jahrgang, 2009

Überprüfung von Abflusskurven für die Pegel Wetter und Hattingen an der Ruhr nach den Hochwasserereignissen im August 2007 mit Hilfe von numerischen 2-D-Modellen

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2009

Autor/Autorin:
Mario Oertel, Andreas Schlenkhoff und Gerd Morgenschweis

Schlagworte:
Abflusskurven, Hochwasser, hydromorphologische Randbedingungen, 2-D-Simulation

Nach den extremen Hochwasserereignissen an der Ruhr im August 2007 war es erforderlich, die vorhandenen Abflusskurven der Pegel Wetter und Hattingen zu überprüfen, da diese inkonsistente Ergebnisse lieferten. Als Ursache hierfür wurden veränderte hydromorphologische Randbedingungen und verstärkter Bewuchs entlang der Ufer und in den Vorländern ermittelt. Darüber hinaus waren die bisherigen Abflusskurven für das gesamte Abflussjahr gültig und im Bereich höherer Abflüsse ausschließlich durch Kalibrierungsmessungen während winterlicher Hochwasserereignisse belegt. Die Augusthochwässer 2007 waren aber die ersten Sommerereignisse seit vier Jahrzehnten. Mit Hilfe von zweidimensionalen numerisch-hydraulischen Simulationen wurden unter Einbeziehung variierender Rauheitseinflüsse durch den angrenzenden Bewuchs neue Abflusskurven – für Sommer- und Winterhalbjahre differenziert – erstellt. Es zeigten sich deutliche Unterschiede in den Abflusskurven für das Sommerhalbjahr. Da während des Winterhalbjahres bisher noch keine Hochwassermessungen bei dem vorhandenen verstärkten Bewuchs durchgeführt werden konnten, ist vorgesehen, entsprechende Modellberechnungen durchzuführen, nachdem entsprechende Kalibrierungsmessungen vorliegen.

Zur automatischen Scheitelpunktbestimmung gemessener Tidekurven in der Deutschen Bucht

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2009

Autor/Autorin:
Sylvin H. Müller-Navarra

Schlagworte:
Deutsche Bucht, Extremwertabtastung, numerische Glättung, Tidekurve, Tidescheitelwerte

Auf den ersten Blick erscheint die Festlegung der Tidescheitelwerte einer digitalen Pegelkurve ein triviales Problem zu sein. Die Kurven weisen jedoch mannigfaltige natürliche und artifizielle Störungen auf, die zwar für einen erfahrenen Hydrologen bei manueller Auswertung ohne weiteres herauszufiltern sind, eine automatische, IT-gestützte Tidescheitelbestimmung aber enorm erschweren. Seit mehr als 20 Jahren wird für letzteres ein Verfahren verwendet, welches die Zeitreihe stückweise an ein Polynom höherer Ordnung anpasst. Die Ordnungszahl des Polynoms und die verwendete Zeitspanne sind dabei jedoch abhängig von den natürlichen Verhältnissen am Standort und von den technischen Eigenschaften des Pegels zu wählen.

Motivation für die Entwicklung einer neuen, automatischen Methode war die gewünschte Einsetzbarkeit im Wasserstandsvorhersagedienst für die deutsche Nordseeküste. Hierbei müssen ständig die neuesten Tidescheitelwerte festgestellt und in die laufenden Vorhersagen eingearbeitet werden. Das ist bei der Vielzahl der mittlerweile per Datenfernübertragung verfügbaren Pegelzeitreihen manuell nicht länger möglich.

Drei Teilprobleme mussten gelöst werden: die numerische Glättung der Kurven, die Extremwertabtastung und die Nummerierung der Extremwerte. Dabei konnten Verfahren aus ganz unterschiedlichen Wissenschaftszweigen adaptiert werden. Finanzmathematik und technische Mechanik zeigten einen Lösungsweg für die Glättung auf, und aus der Himmelsmechanik empfahl sich eine Nummerierung dem Monde folgend.

Zur Bestimmung von Fließzeiten, Fließgeschwindigkeiten und longitudinaler Dispersion in der Mosel mit 3HHO als Leitstoff

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2009

Autor/Autorin:
Walter J. Krause, Winfried Rost und Tanja Lüllwitz

Schlagworte:
Fließgeschwindigkeit, Fließzeiten, longitudinale Dispersion, Mosel, Tritium

Intermittierende Einleitungen von Tritium aus dem Kernkraftwerkstandort Cattenom bei bestimmungsgemäßem Betrieb wurden zur Ermittlung von Fließzeiten, Fließgeschwindigkeiten und Kenngrößen zur longitudinalen Dispersion in der Mosel genutzt. Die hierbei gewonnenen Daten bilden die Grundlage für Prognosen, anhand derer in einem Störfall das Fließ- und Ausbreitungsverhalten gelöster radioaktiver Stoffe entlang der Fließstrecke beschrieben und die radiologischen Auswirkungen für unterliegende Nutzungsbereiche minimiert werden können.

 

Bewertung der aktuellen und zukünftigen Wasserverfügbarkeit des Ouémé Einzugsgebiets (Benin, Westafrika) für ein integriertes Wasserressourcenmanagement mit Hilfe des Entscheidungsunterstützungsmodells WEAP

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 5,
Oktober 2009

Autor/Autorin:
Britta Höllermann, Bernd Diekkrüger und Simone Giertz

Schlagworte:
IWRM, Klimawandel, sozioökonomischer Wandel, Szenarienanalyse, Wasserbedarf, WEAP Modellierung

Obwohl Benin nicht zu den Ländern zählt, die von physischem Wassermangel betroffen sind, entstehen während der Trockenzeit Versorgungslücken. Studien haben zudem gezeigt, dass vor allem die ländliche Bevölkerung des Landes nicht ausreichend mit Wasser versorgt wird. Im Zuge der zu erwartenden klimatischen Veränderung ist eine Bewertung der nationalen Wasserverfügbarkeit daher ein wichtiger Schritt für eine nachhaltige Bewirtschaftung der Ressourcen und für eine Verbesserung der Lebensbedingungen. Mittels des Entscheidungsunterstützungsmodells WEAP wurde die heutige und zukünftige Wasserbilanz (bis 2025) des Ouémé, des größten Einzugsgebiets Benins, unter Berücksichtigung von Klima und sozioökonomischem Wandel modelliert. Die Ergebnisse zeigen, dass sich die Konkurrenz um die in der Trockenzeit knappe Ressource Wasser verschärfen wird. Einer stärkeren Erschließung des Grundwassers stehen finanzielle und institutionelle Probleme gegenüber. Weiterhin verschärfen im Zuge des Klimawandels rückläufige Grundwassererneuerungsraten die Situation und erfordern ein angepasstes Management. Obwohl Modell- und Datenunsicherheiten vorhanden sind, bietet WEAP eine solide Grundlage, um Entscheidungsträger bei der Entwicklung von Handlungsoptionen für ein nachhaltiges und integriertes Wasserressourcenmanagement zu unterstützen.

 

Interaktionen und Rückkopplungen beim hydrologischen Wandel: Relevanz und Möglichkeiten der Modellierung

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 5,
Oktober 2009

Autor/Autorin:
Axel Bronstert, David Kneis und Heye Bogena

Schlagworte:
Hydrologischer Wandel, Interaktionen, Modellierung Menge und Güte, Rückkopplungen

Der Wasserkreislauf ist schon von Natur aus, aber oftmals verstärkt durch anthropogene Auswirkungen, ein dynamisches System. Ein Hydrologischer Wandel stellt sich in spezifischen Naturraumbedingungen und in unterschiedlichen Raum- und Zeitskalen verschieden stark ausgeprägt dar. Die Änderungen beeinflussen die Menge und Qualität der Wasserressourcen und damit die Lebensgrundlagen der Menschen und die ökologischen Rahmenbedingungen. Zudem können hydrologische Extreme, also Hochwasser- und Dürreereignisse, sich aufgrund eines Hydrologischen Wandels verschärfen, was zu erheblichen ökonomischen und gesellschaftlichen Problemen führen kann.

Der durch den Menschen mit verursachte Hydrologische Wandel kann auf drei Hauptursachen zurückgeführt werden: Erstens ändert sich momentan deutlich das globale Klima. Die geänderten regionalen Wasser- und Energieflüsse an der Landoberfläche wirken sich direkt auf den terrestrischen Wasserkreislauf aus. Der zweite wichtige Punkt ist die Landbedeckung und -bewirtschaftung, welche sich in den letzten Jahrzehnten und Jahrhunderten infolge geänderter Land- und Forstwirtschaft aber auch aufgrund von Industrialisierung und Siedlungsaktivitäten sehr stark und großräumig geändert haben. Letztlich werden die Wasserressourcen mehr denn je für den Menschen genutzt, besonders für Zwecke der Landwirtschaft, Industrie und Schifffahrt.

Wenn sich der regionale terrestrische Wasserkreislauf ändert und Gegenmaßnahmen notwendig oder zumindest wünschenswert sind, ist es aus wissenschaftlicher Sicht zwingend erforderlich, das Ausmaß und den Mechanismus dieser Änderungen zu verstehen sowie mögliche anthropogene Ursachen zu identifizieren und zu quantifizieren. Allerdings ist die Rolle der Wechselwirkungen und Rückkopplungen zwischen einzelnen Prozessen und Kompartimenten des Wasserkreislaufs oft unklar oder auch die Bedeutung von Interaktionen zu anderen Teilsystemen des Erdsystems (z.B. Atmosphäre; Vegetation). Diese offenen Fragen begrenzen erheblich die Möglichkeiten für eine Prognose von transienten hydrologischen Bedingungen und von deren Auswirkungen.

Der Beitrag stellt kurz Beispiele zum hydrologischen Wandel vor, und thematisiert deren Identifizierbarkeit, auftretende Interaktionen und mögliche Rückkopplungen. Aktuelle Möglichkeiten und Grenzen der Modellierung werden anhand zweier Studien zu Fragen der Wassermenge und Wassergüte demonstriert: eine für das Fluss-Seen-System der Mittleren Havel und die andere im Wahnbach-Einzugsgebiet. Die dafür eingesetzten gekoppelten Modellsysteme bestehen aus einer Reihe hintereinander geschalteter Modelle (sog. Ein-Wege-Kopplung). Modellsysteme welche die Effekte von Prozessrückkopplungen abbilden können (sog. Zwei-Wege-Kopplungen) befinden sich noch im Forschungs- und Entwicklungsstadium. Es wurde deutlich, dass die verwendeten Modelle die beobachtete Dynamik des Wasserkreislaufs und ausgewählter Stoffströme der untersuchten Systeme beschreiben und nachzuvollziehen können. Allerdings ist zu beachten, dass die simulierten Zeiträume und Szenarien nur moderat transiente Änderungen darstellten, wodurch die eingesetzte Technik der Ein-Wege-Kopplung einsetzbar erscheint. Weiterhin konnte die mit der Modellierung einhergehende Unsicherheit quantifiziert werden, wobei gezeigt wurde, dass sie zwar erheblich ist aber durchaus auch abgrenzbar und unterscheidbar von den Auswirkungen einer geänderten internen Systemdynamik oder geänderten Randbedingungen.

 

Wirkungsabschätzung von Unsicherheiten der Klimamodellierung in Abflussprojektionen – Auswertung eines Multimodell-Ensembles im Rheingebiet

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 5,
Oktober 2009

Autor/Autorin:
Peter Krahe, Enno Nilson, Maria Carambia, Thomas Maurer, Lorenzo Tomassini, Katharina Bülow, Daniela Jacob und Hans Moser

Schlagworte:
Abflussprojektion, Anpassungsmaßnahmen, Binnenschifffahrt, globale Klimaprojektion, Klimawandel, Multimodell Ensemble, regionale Klimaprojektion, Unsicherheitsanalyse

Im Rahmen nationaler Forschungsprojekte und des EU-Forschungsprojektes ENSEMBLES steht ein ständig zunehmendes, durch verschiedene Kombinationen von globalen und regionalen Simulationen dynamischer und statistischer Klimamodelle erzeugtes Ensemble von Klimaprojektionen zur Verfügung. Dieses wurde unter Verwendung des als Wasserhaushaltsmodell betriebenen hydrologischen Modells HBV-SMHI in ein entsprechendes Ensemble von Abflussprojektionen an Pegelmessstationen des internationalen Rheineinzugsgebiets transformiert. Die statistische Analyse dieses Ensembles liefert nicht nur eine Abschätzung der Bandbreite der künftig möglichen Änderung relevanter Abflusskenngrößen, sondern ermöglicht es auch, den relativen Beitrag systembedingter (aleatorischer) und methodisch bedingter (epistemischer) Unsicherheiten zu unterscheiden. Dies bildet eine wichtige Grundlage für die Bewertung von Klima- und Abflussprojektionen im Hinblick auf die Beantwortung von Fragen zur Notwendigkeit und Wirksamkeit möglicher verkehrswasserwirtschaftlicher Anpassungsmaßnahmen. Die Vorgehensweise wird am Beispiel des vieljährigen mittleren monatlichen Abflusses (MoMQ) am Pegel Köln in der Periode 2021-2050 sowie anhand von Änderungssignalen des MoMQ an den Pegeln Köln/Rhein und Raunheim/Main im Vergleich der Perioden 2021-2050 und 1971-2000 illustriert. Die Datengrundlagen sind noch zu ergänzen sowie einer umfassenderen Analyse und Bewertung zu unterziehen. Es zeigt sich jedoch bereits jetzt, dass bei der Diskussion der möglichen Änderung im Abflussverhalten großer Flüsse in Folge des globalen Klimawandels weder die dem Klimasystem innewohnende Variabilität noch die sich aus der Modellierung des globalen Klimas ergebende Unsicherheit vernachlässigt werden darf. Die Unsicherheit, die den Regionalisierungsverfahren zuzuschreiben ist, nimmt sich im Vergleich dazu gering aus.

Bodenschutzkalkungen in Wäldern zur Verbesserung der Wasserqualität – Vergleichende Untersuchungen auf Einzugsgebietsebene

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 4, August 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 4,
August 2009

Autor/Autorin:
Carina Sucker, Heike Puhlmann, Dietmar Zirlewagen, Klaus von Wilpert und Karl-Heinz Feger

Schlagworte:
Bodenschutzkalkung, Gewässerversauerung, Waldeinzugsgebiete, Wasserqualität

Langjährig erhöhte Stickstoff- und Säureimmissionen aus der Luft führten in der Vergangenheit zu einer Einschränkung der Puffer- und Filterwirkungen der Waldböden (VON WILPERT & ZIRLEWAGEN 2001). Bodenschutzkalkungen sind ein geeignetes Mittel, um den chemischen Zustand der Waldböden zu verbessern und zu stabilisieren. In zwei im Schwarzwald durchgeführten Fallstudien in den Einzugsgebieten der Talsperre Kleine Kinzig und Schluchsee wurde untersucht, ob und in welchem Maße sich die durch Waldkalkungen verbesserte Pufferkapazität der Böden auch in einer verbesserten Qualität des Bodensickerwassers widerspiegelt und somit die Qualität von Grund- und Oberflächenwasser aus bewaldeten Einzugsgebieten langfristig sichern kann. Zu diesem Zweck wurden in jeder Studie zwei unterschiedlich stark gekalkte Teileinzugsgebiete ausgewählt – eines vollständig und zum Teil mehrfach, das andere nur zu etwa 50 % gekalkt. In den insgesamt vier Teileinzugsgebieten wurde die flächenhafte Austauscherbelegung der Böden mit Neutralkationen sowie Elementfrachten mit dem Bodensickerwasser, dem Bachwasser und (nur in der Fallstudie Kleine Kinzig) dem Hanggrundwasser verglichen. In beiden Fallstudien wiesen die weniger gekalkten Flächen einen deutlich stärkeren Versauerungszustand, was sich sowohl bei der Austauscherbelegung der Böden mit Neutralkationenkonzentrationen im Boden als auch in der gewässerchemischen Ausstattung der Vorfluter zeigte.

 

Analyse der Hochwassergenese und des Wasserhaushalts eines bewaldeten Einzugsgebietes unter dem Einfluss eines massiven Borkenkäferbefalls

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 4, August 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 4,
August 2009

Autor/Autorin:
Robert Schwarze und Burkhard Beudert

Schlagworte:
Bewaldete Einzugsgebiete, Einfluss durch Schadorganismen auf hydrologische Prozesse, Hochwassergenese, Wasserhaushalt

Im Einzugsgebiet der Großen Ohe (Nationalpark Bayerischer Wald) und der Teileinzugsgebiete Markungsgraben und Forellenbach wurde mittels einer umfassenden Analyse von Beobachtungsdaten eine Quantifizierung der Auswirkungen des Borkenkäferbefalls auf verschiedene hydrologische Prozesse erreicht. Als Methoden kamen die Durchflussganglinienanalyse (Berechnung von Abflusskomponenten und des aktuellen und mittleren Wasserhaushalts mit DIFGA), statistische Analysen (Homogenitäts- und Trenduntersuchungen) sowie tracerhydrologische Untersuchungen (Umweltisotope 3H, 18O gekoppelt mit hydrochemischen Analysen) zum Einsatz.

Ab einem Flächenteil abgestorbener Fichtenbestände von 20 % und mit zunehmendem Ausmaß stieg der Abfluss der untersuchten Bäche an, weil die Gebietsverdunstung abnahm. Die Ganglinienanalyse der Durchflüsse seit 1988 ergab zunächst steigende Beiträge des Direktabflusses, während in einer späteren Phase die schnelle Grundwasserkomponente an Bedeutung gewann. Dies wurde auf die allmähliche Öffnung von Starkwurzelgängen mit voranschreitender Verrottung zurückgeführt, so dass Niederschlagswasser schneller in den Untergrund infiltrieren kann.

Die Analyse eines Hochwasserereignisses im September 2004 erbrachte, dass der Scheitelabfluss im stark betroffenen Markungsgrabengebiet (88 % Totholz) doppelt so hoch wie im schwächer geschädigten Forellenbachgebiet (42 % Totholz) war, der gesamte Hochwasserabfluss sogar dreieinhalb mal so hoch. 45 % des Abflussvolumens dieses Ereignisses wurden über 18O als Ereigniswasser klassifiziert, 55 % als Vorereigniswasser; bezogen auf den Hochwasserscheitelabfluss waren dies 61 % bzw. 39 %. Die Verläufe von Grundwasserstand und Bodenwasserspannungen zeigten eindeutig, dass das Vorereigniswasser den oberen Bodenschichten entstammte und, mobilisiert durch Ereigniswasser, lateral ins Gerinne gelangte. Anhand der charakteristischen Veränderungen des Bachwasserchemismus (Rückgang der SiO2-Konzentration, Anstieg der Konzentrationen von DOC, K+, Aln+ und Fe2+ um das Fünf- bis Zehnfache) konnten die organischen Bodenauflagen und ihr mineralischer Kontaktbereich als Herkunftsbereich dieses Wasser identifiziert werden. Eine Mischungsanalyse mit einer synthetischen schnellen Komponente aus Auflagesickerwasser (2/3) und Kronentraufe (1/3) ergab zudem, dass das Ereigniswasser den chemischen Fingerabdruck organischer Auflagen und des mineralischen Oberbodens bei seiner Passage zum Gerinne angenommen hat.

Methodische Aspekte zum Monitoring der Wasserqualität künstlich entwässerter Tieflandeinzugsgebiete

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 4, August 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 4,
August 2009

Autor/Autorin:
Petra Kahle, Bärbel Tiemeyer und Bernd Lennartz

Schlagworte:
Drainagen, Erhebung repräsentativer Daten, Tiefland, Wasserqualität

In einem durch künstliche Entwässerung geprägten Einzugsgebiet Mecklenburg-Vorpommerns wurden verschiedene Aspekte zur Erhebung repräsentativer Wasserqualitätsdaten untersucht. Durch zeitlich hoch aufgelöste Beprobung konnte gezeigt werden, dass die Stoffkonzentrationen innerhalb von 24 Stunden um bis zu 16,4 mg l-1 NO3-N, 60,8 mg l-1 SO4-S und 48,6 mg l-1 Cl- variierten. An zwei Dränsammlern eines Schlages wurden trotz gleicher Bedingungen hinsichtlich Bewirtschaftung, Klima und Oberboden signifikant unterschiedliche Abflüsse und Stoffkonzentrationen gemessen, die durch Unterschiede der Unterbodeneigenschaften sowie der in Funktionstüchtigkeit des Dränsystems bedingt sein könnten. Für viele Fragestellungen ist bei gleichbleibender Probenzahl eine ereignisbezogene Beprobung einem ganzjährigen oder jahreszeitlich gleichmäßigen Beprobungsraster vorzuziehen. Die Lagerung der Wasserproben bei unterschiedlichen Temperaturen zeigte einen vergleichsweise geringen Effekt auf die Stoffkonzentration.

 

Entwicklung eines integrativen Bewirtschaftungskonzepts für Trockenbecken und Polder zur Hochwasserrückhaltung

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Bernhard Westrich, Sven Wurms, Ingo Nienhaus, Steffen Schönau, Harald Frauenknecht und Claudia Kreschnak

Schlagworte:
Hochwasserrückhaltung, integrative Bewirtschaftung, Polder, Schadstoffeintrag

Aus dem Schadstoffeintrag in Trockenbecken im Verlauf von Hochwasserereignissen können negative Auswirkungen auf die dauerhafte, überwiegend landwirtschaftliche Nutzung der Retentionsräume resultieren. Im Folgenden werden Methoden zur Erarbeitung eines integrativen Bewirtschaftungskonzepts für Trockenbecken und Polder zur Hochwasserrückhaltung vorgestellt, welches neben einer rein mengenmäßigen Bewirtschaftung zur Reduzierung des Hochwasserrisikos im Unterliegerbereich auch ökologische und sozioökonomische Aspekte berücksichtigt.

 

Standardisierte Erfassung und Bewertung von Hochwasserschäden

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Annegret H. Thieken, Isabel Seifert, Florian Elmer, Holger Maiwald, Sören Haubrock, Jochen Schwarz, Meike Müller und Jens-Olaf Seifert

Schlagworte:
Bewertung von Hochwasserschäden, Erfassung von Hochwasserschäden, Hochwasserschäden

Trotz der hohen Anzahl an Hochwasserschadensfällen in den letzten Jahren stehen relativ wenige Daten für eine detaillierte Analyse von Schadensprozessen zur Verfügung. Solche Analysen sind für die Validierung und Weiterentwicklung von Schadensmodellen jedoch unerlässlich. Um die Datenlage in Deutschland langfristig zu verbessern, werden in diesem Beitrag Vorschläge für eine standardisierte Erhebung von Hochwasserschäden vorgestellt.

 

Hochwasserrisikomanagement als Schwerpunkt universitärer Ausbildung – das internationale Lehrprogramm FLOODmaster

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Katja Siemens, Jörg Seegert, Christian Bernhofer und Jochen Schanze

Schlagworte:
Ausbildung, Hochwasserrisikomanagement

Das Lehrprogramm FLOODmaster vermittelt die komplexen Zusammenhänge eines integrierten Hochwasserrisikomanagements. Der Kurs basiert auf einer einheitlichen konzeptionellen Grundlage, dessen didaktischer Ansatz die Beteiligung von Teilnehmern mit unterschiedlichem beruflichem und kulturellem Hintergrund erlaubt. Das Blended Learning Konzept sowie ein internetbasiertes Lernmanagementsystem ermöglichen die Bereitstellung von Lehrmaterialien und ergänzenden Übungseinheiten für Präsenz- und Fernstudenten.

Modelluntersuchungen zur Veränderung von Hochwasserscheitelabflüssen im deutschen Elbelauf unter dem Einfluss möglicher Klimaänderungen

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Carsten Schmidt, Michael Wagner, Robert Schwarze, Peter Burek und Silke Rademacher

Schlagworte:
Elbe, Extremwertstatistik, Hochwasser, Klimamodell, Klimawandel, Modellunsicherheiten, Niederschlag-Abfluss-Modell, Wellenablaufmodell

Modelluntersuchungen zur Veränderung von Hochwasserscheitelabflüssen im deutschen Elbelauf unter dem Einfluss möglicher Klimaänderungen

Weltweit zeigt sich, dass natürliche Systeme bereits auf die regionalen Klimaänderungen reagieren. Dies ist eine der Hauptaussagen des 2007 veröffentlichten 4. Sachstandsberichts des Zwischenstaatlichen Ausschusses für Klimaänderungen (IPCC). Auch das Einzugsgebiet der Elbe wird hiervon nicht unbeeinflusst bleiben. Innerhalb der BMBF-Initiative “Risikomanagement extremer Ereignisse” (RIMAX) wurde dazu unter dem Schwerpunkt “Analysieren, Vorhersagen, Warnen” das Forschungsvorhaben “Veränderung und Management der Risiken extremer Hochwasserereignisse in großen Flussgebieten – am Beispiel der Elbe” (VERIS-Elbe) bearbeitet. Neben einer Modellierung der Hochwassergefahr unter Berücksichtigung von Klimaszenarien wurden in VERIS-Elbe auch die Vulnerabilität und Schadensentstehung auf der Makroskala raumzeitlich hochauflösend simuliert und Möglichkeiten des integrierten Risiko-Managements aufgezeigt.

Im Fokus des hier vorgestellten hydrologischen Teilthemas von VERIS-Elbe steht die Anwendung eines komplexen Modellsystems zur Berechnung der Veränderungen von Scheitelabflüssen extremer Hochwasserereignisse unter dem Einfluss ausgewählter zukünftiger Klimaprojektionen. Es ist zu prüfen, ob die unter dem Klimawandel meist vermutete Verschärfung der Hochwassersituation auch für das Elbeeinzugsgebiet signifikant nachgewiesen werden kann. Die Möglichkeiten und Grenzen des für das Einzugsgebiet der Elbe erprobten Modellsystems werden dabei näher erläutert. Als Ergebnis der Untersuchungen liegen Längsschnitte von Hochwasserabflüssen bestimmter Auftretenswahrscheinlichkeiten für den deutschen Elbelauf vor, welche Aussagen zur Wirkung veränderter meteorologischer Randbedingungen auf die Hochwassersituation an der Elbe ermöglichen. Die Aussagen beziehen sich dabei auf gegenwärtig vorliegende regionale Prognosen des Klimawandels.

Damit wird die Grundlage für weitergehende Untersuchungen zur Veränderung des Risikos extremer Hochwasser, z.B. für die Schadensmodellierung innerhalb von VERIS-Elbe geschaffen.

Risikobasierte Analyse zu Planung und Bewertung technischer Hochwasserschutzmaßnahmen am Beispiel des Flussgebiets der Unstrut

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Markus Pahlow, Andreas Schumann, David Nijssen, Bastian Klein, Matthias Kufeld, Holger Schüttrumpf, Jesko Hirschfeld und Ulrich Petschow

Schlagworte:
Belastungsszenarien, Entscheidungsunterstützung, integrative Risikoanalyse, technische Hochwasserrückhaltung, Unstrut

In Folge der großen Hochwasserkatastrophen um die Jahrtausendwende vollzog sich ein Paradigmenwechsel bei der Planung und Bewertung technischer Hochwasserrückhaltesysteme in Deutschland. Statt der sicherheitsorientierten Bemessung werden zunehmend risikobasierte Ansätze eingeführt. Dieser Entwicklung wurde im hier vorgestellten Planungs- und Bewertungsinstrumentarium technischer Hochwasserrückhaltesysteme durch die integrative Betrachtung von hydrologischen Risiken, technischen Möglichkeiten und sozioökonomischen Bewertungen Rechnung getragen. Für das technische Hochwasserrückhaltesystem an der Unstrut in Thüringen und Sachsen-Anhalt wurden sechs Ausbau- bzw. Betriebsszenarien untersucht. Hierzu wurde eine Vielzahl von hydrologischen Belastungen verwendet, wobei zusätzliche Charakteristika wie z.B. die Relation zwischen Scheitel und Fülle oder die Koinzidenz von Hochwassern in Teilgebieten berücksichtigt wurden. Diese Belastungsszenarien werden durch multivariate statistische Analysen mit Hilfe von Copulae in ihrer Eintrittswahrscheinlichkeit bewertet. Da die hydrologische Datenbasis für derartige Analysen in der Regel nicht ausreicht, wurde eine stochastisch-deterministische Simulation genutzt, um lange künstliche Zeitreihen und somit Hochwasser verschiedener Ausprägung zu erzeugen. Der Flusslauf und das Überschwemmungsgebiet wurden mit einem gekoppelten 1-D/2-D- Modell hydraulisch abgebildet. Die Bewertung der einzelnen Ausbaustufen erfolgte mit einem Entscheidungsunterstützungssystem auf Basis eines fuzzyfizierten AHP- Ansatzes (AHP: Analytic Hierarchy Process). Es konnten sowohl die Optionen zur Verbesserung des Hochwasserrückhaltes als auch das Risiko zusätzlicher Schäden durch neu gebaute Flutpolder aufgezeigt und bewertet werden.

Probabilistische Analyse von Flussdeichen für die Praxis

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Axel Möllmann, Maximilian Huber, Pieter A. Vermeer, Uwe Merkel und Bernhard Westrich

Schlagworte:
Bemessung von Hochwasserschutzbauwerken, probabilistische Analyse, Software, Versagenswahrscheinlichkeiten

Das PC-River-Projekt stellt interessierten Anwendern Software zur probabilistischen Bemessung von Hochwasserschutzbauwerken zur Verfügung. Das niederländische Programm PC-Ring, entworfen für das Rheindelta, wurde auf die Verhältnisse im Tiefland und in den Mittelgebirgen angepasst und eine Anbindung an hydraulische Modelle erstellt. Als Ergebnis erhält der Anwender Versagenswahrscheinlichkeiten für einzelne Schutzbauwerke und gesamte Projektgebiete. Somit wird die Grundlage für risikobasierte Hochwasserschutzpläne bereitet und endlich eine echte Vergleichsmöglichkeit für die Zuverlässigkeit unterschiedlicher Bauwerkstypen und Varianten geschaffen. Anhand einer Fallstudie werden Arbeitsablauf und Erfolg diskutiert.

 

Bewertung der Güte einer Radar-basierten Niederschlagsschätzung am Beispiel eines kleinen Einzugsgebiets

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
David Kneis und Maik Heistermann

Schlagworte:
Abflusssimulation, Aneichverfahren, Einzugsgebiet, Niederschlagsabschätzung, Radarbeobachtung

Ziel dieser Studie ist der Vergleich unterschiedlicher Verfahren zur Regionalisierung stündlicher Niederschlagsmesswerte als Antrieb für die Abflusssimulation. Betrachtet werden die Interpolation punkthafter Ombrometermessungen, die unangeeichte Radarbeobachtung sowie vier Verfahren zur Aneichung der Radarbeobachtung durch Ombrometermessungen. Die Qualität der Niederschlagsschätzung wird zum einen in einer Kreuzvalidierung ermittelt, zum anderen aus der Güte simulierter Abflüsse. Für das untersuchte Einzugsgebiet im Ost-Erzgebirge ergibt die Kreuzvalidierung eine grundsätzliche Überlegenheit der Aneichung gegenüber der ausschließlichen Verwendung von Ombrometer- oder Radarbeobachtung. In der Abflusssimulation hingegen bleibt aus der Gruppe der Aneichverfahren allein das sog. Merging geringfügig überlegen. Die interpolierten Ombrometermessungen hingegen schneiden deutlich besser ab als in der Kreuzvalidierung, die übrigen Aneichverfahren sowie das unangeeichte Radar deutlich schlechter.

 

Ein Konzept für eine risikobasierte Entscheidungshilfe im Zuge der Identifikation von Schutzmaßnahmen bei extremen Hochwasserereignissen

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Nils P. Huber, Daniel Bachmann, Uwe Petry, Julia Bless, Oliver Arránz-Becker, Andrea Altepost, Matthias Kufeld, Markus Pahlow, Gottfried Lennartz, Manfred Romich, Jürgen Fries, Andreas H. Schumann, Paul H. Hill, Holger Schüttrumpf und Jürgen Köngeter

Schlagworte:
Extremhochwasser, Hochwasserschutz, interdisziplinärer Ansatz, Risikoanalyse, risikobasierte Entscheidugnshilfe

Der Hochwasserschutz wird vielfach auf der Grundlage von Hochwasserrisikobetrachtungen geplant und aufeinander abgestimmt. Dies erfolgt beispielsweise im Rahmen der Erstellung von Hochwasseraktionsplänen (LAWA 1999). Verbreitet ist dabei eine szenarienbasierte Herangehensweise unter Fokussierung auf definierte Schutzgrade im Einzugsgebiet. Eine derartige Vorgehensweise deckt jedoch nicht das vollständige Spektrum komplexer Risikosituationen ab. Das Projekt REISE hat die Entwicklung eines Entscheidungshilfesystems zum Ziel. Dieses soll unter Einbindung von ökonomischen, ökologischen und psychosozialen Konsequenzen und Kostenaspekten in die Entscheidungsfindung zur Entwicklung von verbesserten und risikoangepassten Hochwasserschutzkonzepten beitragen. Im Folgenden wird das wissenschaftliche Konzept des REISE-Projektes vorgestellt.

 

Optimierung von Mehrzweckspeichern im Hinblick auf Hochwasserrisiko und Ökologie

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Felix Froehlich, Robert Dittmann, Manfred Ostrowski und Reinhard Pohl

Schlagworte:
Entscheidungsunterstützung, Hochwasserrisiko, Mehrzweckspeicher, Speicherbewirtschaftung

Modellbasierte Managementsysteme für Flussgebiete mit Mehrzweckspeichern sind heutzutage unverzichtbar für eine optimale Bewirtschaftung. Es wird ein Managementsystem vorgestellt, das mit Hilfe evolutionärer Algorithmen sowohl für den Normalbetrieb als auch für den ereignisbezogenen Betrieb eines Mehrzweckspeichers mehrere Bewirtschaftungsziele gleichzeitig berücksichtigt. Das Ergebnis ist eine Menge von so genannten Pareto-optimalen Lösungen, die die effektivsten Kompromisse darstellen und als transparente Grundlage für Entscheidungsträger dienen können. Zielkonflikte und -synergien können erkannt und analysiert werden. Um die natürliche Abflussdynamik im Normalbetrieb zu berücksichtigen und somit die negativen ökologischen Auswirkungen im Unterlauf eines Mehrzweckspeichers zu minimieren, wird ein dynamisches Betriebsregelkonzept verwendet. Das hier vorgestellte Managementsystem eignet sich ebenfalls zum Einsatz einer adaptiven Steuerung, die auf einer Nachführung aktualisierter Vorhersagen basiert.

 

Ensemblevorhersagen im operationellen Hochwassermanagement

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Jörg Dietrich, Andreas Schumann, Bernd Pfützner, Jörg Walther, Yan Wang, Michael Denhard und Uwe Büttner

Schlagworte:
Ensemblevorhersage, Hochwassermanagementsystem, Hochwasservorhersage, Unsicherheitsanalyse

Ensemblevorhersagen zielen darauf, die Vorhersageunsicherheit einzurahmen und Wahrscheinlichkeitsangaben für das Überschreiten kritischer Werte zu ermöglichen. Hier wird ein Ensemblesystem für das operationelle Hochwassermanagement präsentiert, welches meteorologische Vorhersagen der drei Systeme COSMO-LEPS, SRNWP-PEPS und COSMO-DE zur Simulation von Abflussvorhersagen mit einem Niederschlag-Abfluss-Modell kombiniert. Es wurden Vorhersagen für das Mulde-Flusseinzugsgebiet aus den Jahren 2002 bis 2008 ausgewertet. Es zeigte sich, dass Ensembles eine bessere Einschätzung der Vorhersageunsicherheit ermöglichen. In Kombination mit einer ständigen Aktualisierung der Bewertung durch Kurzfristvorhersagen und Datenassimilation bieten sie einen Mehrwert für das Hochwassermanagement.

 

Einfluss der Niederschlagsvariabilität auf die Simulation extremer Abflüsse in kleinen Einzugsgebieten

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 3, Juni 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2009

Autor/Autorin:
Markus C. Casper, Marcus Herbst, Jens Grundmann, Oliver Buchholz und Jan Bliefernicht

Schlagworte:
Ensembles, Extremereignisse, Modellvergleich, N-A Modell, Niederschlagsvariabilität

Eine große Unsicherheitsquelle bei der Hochwasservorhersage mittels räumlich verteilten Niederschlag-Abfluss Modelle stellt die raum-zeitliche Variabilität des Niederschlagsfeldes dar. Mangels geeigneter Daten wird in vielen Studien diese Unsicherheitsquelle nur unzureichend berücksichtigt. In der vorliegenden Studie werden Ensembles von jeweils 100 Niederschlagsrealisationen für mehrere Extremereignisse verwendet. Die Ensembles wurden mittels stochastischer Simulation in stündlicher Auflösung erzeugt. Mit diesem Datensatz ist es möglich, die spezifische Sensitivität der Modelle NASIM, LARSIM und WaSiM-ETH für ein kleines Einzugsgebiet zu bestimmen.

 

Waldbauliche Managementoptionen für die Sicherung der Sickerwasserqualität unter Wäldern – Fallstudie Conventwald

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 2, April 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 2,
April 2009

Autor/Autorin:
Heike Puhlmann und Klaus von Wilpert

Schlagworte:
Nährstoffaustrag, waldbauliche Managementoptionen, Sickerwasserqualität

Die Ökosystemstudie Conventwald ist ein langfristiges Projekt, welches 1991 begonnen wurde und inzwischen mehr als 15 Jahre ununterbrochene Beobachtungen der Wasser- und Stoffkreisläufe in einem geschützten natürlichen Mischwald (Bannwald) und verschiedenen waldbaulich bewirtschafteten Flächen umfasst. Gelegen in einer nährstoffreichen und klimatisch begünstigten Region im Südschwarzwald, versucht die Feldstudie in erster Linie, die Verarmung des natürlicherweise ausgezeichneten Nährstoffstatus durch anthropogene Depositionen und den damit verbundenen Rückgang der Filter- und Pufferkapazität der Böden und letztlich auch des Baumwachstums zu quantifizieren. In dem Untersuchungsgebiet werden verschiedene waldbauliche Bewirtschaftungsformen (z.B. Mischung verschiedener Baumarten/-alterstufen, verschiedene Holzernteverfahren) geprüft und im Hinblick auf ihre Eignung, einer möglichen bodenchemischen Drift entgegenzuwirken, bewertet. Die Studie ergab, dass Wasser- und Stoffflüsse sehr deutlich sowohl von der Baumartenzusammensetzung als auch von der kleinräumigen Kronendichteverteilung in den Beständen abhängen. Das Systemverhalten im Gebietsaustrag lässt sich, wenn das Einzugsgebiet von räumlich heterogenen Mischbeständen bestanden ist, nur durch eine Abschätzung der flächengewichteten Beiträge der an der Abflussbildung beteiligten Einzelsituationen (Baumartenflächen, Altersstadien, Lücken etc.) verstehen. Ein Vergleich der Untersuchungsvarianten ergab, dass Buchen dominierte Bestände gegenüber Fichtenreinbeständen deutlich niedrigere Nitrat- und Sulfatausträge aus dem Wurzelraum und damit eine insgesamt niedrigere Stoffflussdichte aufweisen. Unterbrechungen des Kronendachs wirken sich in massiv erhöhten Nitratflüssen aus – dies gilt sowohl für Kahlschläge als auch für durch Einschlag von wenigen Altbäumen entstandene Lücken.

 

Einfluss unterschiedlicher Waldbestockung auf die Abflussbildung – ein Beispiel aus einem Wassereinzugsgebiet im Frankenwald

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 2, April 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 2,
April 2009

Autor/Autorin:
Bastian Nordmann, Axel Göttlein und Franz Binder

Schlagworte:
Abflussbildung, Waldbestockung, Wasserspeicherkapazität

Hochwasser sind natürliche Ereignisse, die sich nicht vollständig verhindern lassen. Sie traten bereits lange Zeit vor der Veränderung der Landnutzung durch den Menschen auf. Erst durch die zunehmende Besiedelung natürlicher Überschwemmungsräume durch wirtschaftliche und siedlungspolitische Entwicklungen erreicht das Hochwasser die heutigen hohen Schadpotentiale (BAYERISCHES LANDESAMT FÜR WASSERWIRTSCHAFT 2004). Unabhängig von der anthropogenen Beeinflussung fragt man sich zunehmend, ob nicht durch die Baumartenwahl am Entstehungsort des Abflusses das Wasserrückhaltepotential der Waldflächen gesteigert werden kann. Tief wurzelnde Bäume lockern den Boden und erschließen verdichtete Bodenhorizonte. Sie schaffen Fließbahnen in die Tiefe und könnten so die Wasserspeicherkapazität verdichteter Böden erhöhen. Vom bayerischen Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten wurde dazu ein Projekt finanziert, das sich mit dem „Beitrag der Forstwirtschaft auf den vorbeugenden Hochwasserschutz – Integrale Klassifizierung der Waldflächen“ näher beschäftigen soll. Der hier vorgestellte Teilaspekt des Projektes befasst sich mit der Erfassung des dominierenden und hochwasserauslösenden Abflussprozesses am Beispiel eines Untersuchungsgebietes im Frankenwald und dessen mögliche Beeinflussung durch die Baumartenwahl. Dazu wurden künstliche Starkregenereignisse mit einer Intensität von 50 mm/h in Fichten- (Picea abies L. Karst.) und Buchen/Bergahorn-Mischbeständen (Fagus sylvatica L., Acer pseudoplatanus L.) durchgeführt, die auftretenden Abflüsse aufgefangen und miteinander verglichen.

 

Untersuchung des Abflussbildungsprozesses als Kontrollmechanismus für den Gebietswasserumsatz des Oberharzer Einzugsgebiets Lange Bramke

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 2, April 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 2,
April 2009

Autor/Autorin:
Andreas Herrmann und Sybille Schumann

Schlagworte:
Abflussbildung, Grundwasserdynamik, Kluftaquifer, Tracer

Zum besseren Verständnis des Abflussprozesses wurde während der vergangenen 30 Jahre im bewaldeten Oberharzer Kleineinzugsgebiet Lange Bramke (0.76 km², 540-700 m üNN) im Einzugsbereich der Okertalsperre, das mit dem Wasserwirtschaftsjahr 2008 eine 60 Jahre lange Abflussmessreihe aufweist, ein Forschungskonzept entwickelt, das experimentelle und analytische Verfahren mit prozessbasierten Modelltools kombiniert. Aufbauend auf früheren Berichten in dieser Zeitschrift werden entsprechende Untersuchungsergebnisse aus den letzten 15 Jahren mit Hauptaugenmerk auf der Rolle der Grundwasserdynamik beim ereignisbasierten Gebietswasserumsatz diskutiert.

 

Grenzüberschreitendes Gewässer-Monitoring im Anstrombereich des Stettiner Haffs und der Oder in der Euroregion Pomerania

Autor/Autorin:
Stephan Hannappel, Elzbieta Rejman-Rasinska, Klaus-Dieter Fichte und Heinz Mundthal

Schlagworte:
Gewässer-Monitoring, grenzüberschreitende Kooperation, Stettiner Haff, Wasserrahmenrichtlinie

Im Rahmen eines INTERREG-III A-Projektes wurde im Zeitraum 2004 bis 2008 ein umfassender Kenntnisstand zum Zustand der oberirdischen Gewässer und des Grundwassers im deutsch-polnischen Grenzgebiet erarbeitet. Dieser wird seitens der zuständigen Fachbehörden in Deutschland und Polen zukünftig dafür genutzt, alle wasserwirtschaftlich und ökologisch relevanten Aspekte des Gewässerhaushaltes bzw. der -bewirtschaftung unter Nutzung der geologisch-hydrogeologischen Zusammenhänge fachlich zu bearbeiten. Die recherchierten, aggregierten und fachlich aufbereiteten Daten wurden bei den administrativ zuständigen Institutionen des hoheitlich betriebenen Gewässerschutzes in Deutschland und Polen auf den entsprechenden Anlagen digital implementiert. Mit dem derzeit betriebenen – in Defizitgebieten z.T. neu eingerichteten – Messnetz von 101 Messstellen zur Überwachung des Grundwassers und der oberirdischen Gewässer im 1549 km2 großen Anstrombereich des Stettiner Haffs auf beiden Seiten der Grenze ist eine gute Grundlage für eine Verifizierung des Kenntnisstandes auf Basis der zu erhebenden Daten möglich. Dies wird zukünftig in turnusmäßigen zeitlichen Abständen durchgeführt. Zudem werden die Öffentlichkeit und die zuständigen Fachgremien in festen Abständen über den Zustand der Gewässer informiert, wie auch von der EU-Wasserrahmenrichtlinie gefordert.

 

Gemeinsame Modellierung von Niederschlag, Abfluss, Überflutung und Schaden im Flussgebiet der Bode

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 1, Februar 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 1,
Februar 2009

Autor/Autorin:
Uwe Haberlandt, Anna-Dorothea Ebner von Eschenbach, Petra Hesse, Gabriele Malitz, Bernd Pfützner, Eberhard Reimer, Sahar Sodoudi, Konstantin Stricker und Winfried Willems

Schlagworte:
Bemessungsabflüsse, N-A-Modellierung, Risikoanalyse, Schadensmodellierung, Schadensverteilung

Es wird eine gemeinsame Modellierung von Niederschlag, Abfluss, Überschwemmung und Schaden für das 3500 km2 große Flussgebiet der Bode vorgestellt. Dabei werden drei Typen von Bemessungsniederschlägen verwendet: Einzelbemessungsregen aus einer regionalen Extremwertstatistik, kontinuierliche Niederschläge aus dem Downscaling von Klimamodellen und kontinuierliche stochastische Niederschläge. Die Niederschläge werden mit einem hydrologischen Modell in Bemessungsabflüsse und weiter hydraulisch in Überschwemmungsflächen transformiert. Daraus wird das Risiko in Form von Schadensverteilungen geschätzt. Es hat sich gezeigt, dass die Verwendung von Einzelbemessungsregen nur für kleinere Gebiete zu guten Ergebnissen führt. Bei der Verwendung synthetischer kontinuierlicher Niederschläge ergaben sich unabhängig von der Gebietsgröße viel versprechende Ergebnisse. Dieser Ansatz der abgeleiteten Hochwasser- und Risikoanalyse wird in Zukunft an Bedeutung gewinnen, insbesondere zur Untersuchung der Wirkung komplexer HW-Schutzmaßnahmen sowie von Landnutzungs- oder Klimaänderungen auf das HW-Risiko.

Entwicklung einer fischfreundlichen Turbinensteuerung für Laufwasserkraftwerke an der Mosel

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 1, Februar 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 1,
Februar 2009

Autor/Autorin:
Bernhard Becker, Felix Notermanns, Christian Reuter und Holger Schüttrumpf

Schlagworte:
Aalmortalität, Durchgängigkeit von Fließgewässern, fischfreundliche Turbinensteuerung

Bei der stromabwärts gerichteten Wanderung in ihre marinen Laichgebiete können Aale bei der Passage von Turbinen schwere und auch tödliche Verletzungen erfahren. Mit Hilfe eines mathematischen Modells für betriebliche Parameter einer Wasserkraftanlage gekoppelt mit einem Aalmortalitätsmodell wurde ein Turbinensteuerungsmodus entwickelt, bei dessen Anwendung die theoretische Mortalitätsrate passierender Aale geringer ist als im Standardbetrieb. Die Auswertung historischer Daten einer Wasserkraftanlage an der Mosel zeigt, dass die Anwendung einer fischfreundlichen Turbinensteuerung während der Aalabwanderungsereignisse ein Verbesserungspotential birgt.