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Einfluss der raeumlichen Niederschlagsverteilung auf das Ergebnis von Niederschlag-Abfluss-Berechnungen

Das Projekt "Einfluss der raeumlichen Niederschlagsverteilung auf das Ergebnis von Niederschlag-Abfluss-Berechnungen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl für Wasserwirtschaft und Ressourcenschutz durchgeführt. Die Genauigkeit von Niederschlag-Abfluss-Simulationen ist von der Anpassung der Eichparameter, die die Algorithmen der ueblichen Simulationsmodelle enthalten, an das spezielle Reaktionsverhalten eines Gebietes abhaengig. Um ein Modell fuer Planungsaufgaben (Bemessung, Hochrechnung, Prognosen) einsetzen zu koennen, muessen die Parameter zeitinvariant sein; bei der Eichung an verschiedenen Abflussereignissen ergeben sich aber unterschiedliche Parameterwerte. Eine Ursache hierfuer ist die Annahme einer vereinfachten raeumlichen Verteilung des Niederschlags. Im vorliegenden Forschungsvorhaben wird deshalb untersucht, wie stark die Parameter aufgrund moeglicher unterschiedlicher raeumlicher Niederschlagsverteilung streuen und welche Auswirkungen dies auf die berechneten Abfluesse haben kann. Dabei wird untersucht, ob diese Auswirkungen auf Fuelle, Scheitelabfluesse und andere Zielgroessen fuer verschiedene Hochwasserereignisse etwa gleich gross sind oder ob es Unterschiede zwischen grossen und kleinen Ereignissen (zB charakterisiert durch den Gebietsniederschlag) gibt, ob eine Abhaengigkeit von den Einzugsgebietsgroessen oder anderen Gebietsmerkmalen signifikant ist und ob die Wahl der Modellalgorithmen eine Rolle spielt. Werden - wie in der Praxis oft ueblic h- die ereignisunabhaengigen invarianten Parameter eines Niederschlag-Abfluss-Modells mit den Daten (beobachtete Niederschlaege und Abfluesse) aller vorhandener Hochwasserereignisse eines Gebietes optimiert, so koennen auch mit Hilfe von statistischen Fehlermodellen Aussagen ueber die moeglichen Parameterschwankungen gewonnen werden.

Kontinuierlicher Abfluss und Stofftransport - integrierte Modellierung unter Nutzung von Geoinformationssystemen

Das Projekt "Kontinuierlicher Abfluss und Stofftransport - integrierte Modellierung unter Nutzung von Geoinformationssystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität der Bundeswehr München, Fakultät für Bauingenieur- und Vermessungswesen, Institut für Wasserwesen, Lehrstuhl für Wasserwirtschaft und Ressourcenschutz durchgeführt. Der Erfolg oekologischer Sanierungskonzepte laesst sich zur Zeit nur empirisch abschaetzen. Ihre Wirksamkeit wird sich aber auch quantitativ prognostizieren lassen, wenn das Wirkungsgefuege zwischen Eingriffen und beeinflussten Prozessen so verkoppelt beschrieben werden kann, dass eine Computersimulation moeglich wird. Dann liesse sich schon jetzt 'sichtbar' machen, was noch nicht gemessen oder beobachtet werden kann, weil es erst zukuenftig nach Realisation eines Planungsfalles eintreten wird. Dazu Bedarf es eines erklaerenden mathematischen Modells der Wasser- und Stoffstroeme. Ziel des Entwicklungsvorhabens ist es, ein solches Modell, bestehend aus Modellbausteinen fuer die Abflussvorgaenge und den Stofftransport, fuer hydrologisch Mesoskalige Flussgebiete (bis zu mehreren hundert km2) zu entwickeln, mit dem insbesondere die flaechenhaften Stoffeintraege verfolgt werden koennen. Das Modell soll mit den ueblicherweise vorhandenen Daten auskommen und GIS-gestuetzt sein.

Detaillierte Analyse zellenverstaerkter Flaechenniederschlaege

Das Projekt "Detaillierte Analyse zellenverstaerkter Flaechenniederschlaege" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau durchgeführt. Fuer viele hydrologische Betrachtungen ist die genaue Kenntnis des Gebietsniederschlages erforderlich. Grundlage aller gaengigen Berechnungsmethoden des Gebietsniederschlages ist die Annahme, dass alle Messstellen den Niederschlag repraesentativ erfassen. Bei zellenverstaerkten grossraeumigen Niederschlaegen geschieht dies aber nicht. Mit Hilfe physikalisch-statistischer Verfahren soll daher versucht werden, die zeitliche und raeumliche Verteilung grossraeumiger Niederschlaege exakter zu beschreiben. Ziel der Untersuchung ist, eine detaillierte Kenntnis des Flaechenniederschlages bei zellenverstaerkten grossraeumigen Niederschlagsfeldern zu erhalten. Die Untersuchungen sind grundsaetzlicher Natur und stellen eine wesentliche Ergaenzung zu den in der Bundesrepublik Deutschland in Entwicklung befindlichen oder bereits entwickelten Niederschlags- und Hochwasser-Vorhersage-Modellen dar.

Niederschlag-Abfluss-Vorgaenge in kleinen Einzugsgebieten - Messstation

Das Projekt "Niederschlag-Abfluss-Vorgaenge in kleinen Einzugsgebieten - Messstation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachbereich 14 Bauingenieurwesen, Fachgebiet Geohydraulik und Ingenieurhydrologie durchgeführt. Zielsetzung ist die Erhebung von Niederschlag-Abfluss-Daten in einem kleinen Einzugsgebiet, die es ermoeglichen sollen, kurz- und langfristige Veraenderungen im Gebiet so zu erfassen, dass diese in Niederschlag-Abfluss-Modellen simuliert werden koennen. Messgroessen sind: Niederschlag, Temperatur, Abfluss, Bodenfeuchte.

Echtzeitermittlung des Gebietsniederschlages und Berechnung des integrierten Abflusses in komplexen städtischen Einzugsgebieten

Das Projekt "Echtzeitermittlung des Gebietsniederschlages und Berechnung des integrierten Abflusses in komplexen städtischen Einzugsgebieten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. Die zur Niederschlag-Abflussbetrachtung eines in der Stadtregion Herrenberg ausgewaehlten, kleinraeumigen Entwaesserungsgebietes installierten Niederschlagsmessgeraete wurden seit November 1987 kontinuierlich betrieben. Durch die digitale 'Echtzeiterfassung' der Niederschlagswerte vor Ort wurde eine zeitsynchrone Aufzeichnung der Messdaten an mehreren Messstellen erreicht. Parallel dazu wurden seit Oktober 1988 die erfassten Niederschlagswerte an den drei ausgezeichneten Messstationen online ueber drei separate Standleitungen zu einem zentralen Personalcomputer uebertragen und mit Funkuhrgenauigkeit im Rechner abgelegt. Als Standort der zentralen Datenerfassung wurde im Hinblick auf spaetere Steuerungs- und Bewirtschaftungsmassnahmen die Klaeranlage des Abwasserzweckverbandes Gaeu-Ammer suedoestlich von Herrenberg gewaehlt. Um die raeumliche Schwankungsbreite des Niederschlagsgeschehens, insbesondere bei Starkregenereignissen, besser erfassen zu koennen, wurde das Niederschlagsmessnetz ab November 1988 auf insgesamt fuenf neu installierte Stationen ausgeweitet. Zur Simulation des Niederschlag-Abfluss-Prozesses wurde das Modell HYSTEM-EXTRAN verwendet. Dieses Modell ermoeglicht fuer jede Kanalhaltung bzw jeden Schacht eine detaillierte Berechnung des Abflusses und des zugehoerigen Wasserstandes in deren zeitlichem Verlauf. Um die Abflussverhaeltnisse moeglichst wirklichkeitsnah nachzuzeichnen, wurden in der ersten Phase der Modellierungen die Daten des Feinnetzes von den drei Teilbereichen (Oberjesingen, Kuppingen und Affstaett) des zu untersuchenden Entwaesserungsgebietes detailliert aufbereitet und in das Modell eingegeben. Die erste Projektphase, die mit dem vorliegenden Abschlussbericht beendet wurde, umfasste folgende Arbeitsabschnitte: 1) Auswahl der Standorte fuer die insgesamt fuenf Messstationen der Niederschlagsmessgeraete; 2) Systematische, detaillierte Auswertung und Aufbereitung der erforderlichen Gebietskenndaten und der Kanalnetzdaten; 3) Ueberpruefung, Aufbereitung und Digitalisierung von Niederschlagsregistrierungen von fuenf Messstationen der Wasserwirtschaftsverwaltung zur (statistischen) Absicherung der in Herrenberg gemessenen Daten (Historische Niederschlagsauswertung); 4) Durchfuehrung von Simulationsberechnungen mit den Niederschlag-Abfluss-Modellen HYSTEM-EXTRAN und LWAFLUT; Ein Vergleich der Simulationsergebnisse bei verschiedenen Varianten (Abflussganglinien in den Entlastungsbauwerken) mit aktuellen Messungen der Abfluesse bzw Wasserstaende in charakteristischen Abschnitten des oertlichen Kanalnetzes war bisher nicht moeglich. Die erhaltenen Modellergebnisse konnten somit nur auf ihre Plausibilitaet hin ueberprueft werden. Die Verwendung verschiedener Ansaetze fuer die Belastung des Systems (Blockregen, Modellregen, Einzelereignisse, Gebietsmittel, Seriensimulation)...

Konstruktion digitaler hydrologischer Karten nach dem Prinzip der raeumlichen Disaggregation

Das Projekt "Konstruktion digitaler hydrologischer Karten nach dem Prinzip der raeumlichen Disaggregation" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Münster, Institut für Geographie durchgeführt. Zur Konstruktion raeumlich differenzierter, flaechendeckender Abfluss-Chloroplethenkarten ist ein Verfahren entwickelt worden, mit dessen Hilfe gemessene Abflussdaten in groesseren Einzugsgebieten auf ein hierarchisch untergeordnetes Bezugssystem kleiner Teilgebiete disaggregiert werden koennen. Als teilgebietsspezifische Eingabedaten dienen u.a. Niederschlag, Schneedecken-Kennwerte, Bodennutzung und pedohydrologische Kennwerte. Dabei werden fuer separate Hochwasserereignisse und Niedrigwasserperioden der Direktabfluss nach einem modifizierten SCS-Verfahren und der Basisabfluss mit Hilfe spezifischer Abflussbeiwerte berechnet. Fuer drei verschiedene raeumliche Bezugssysteme (mittlere und kleine Teil-Einzugsgebiete, Rasterquadrate) im Untersuchungsgebiet der oberen Lenne resultieren raeumlich hochaufloesende Abflusskarten im Massstab 1 : 200000, die als Grundlage fuer wasserwirtschaftliche, oekologische und regionalplanerische Anwendungen dienen koennen.

Generierung von konsistenten Grundlagendaten zur Berechnung von Starkregenereignissen für eine Starkregengefahrenkartierung in Baden-Württemberg

Das Projekt "Generierung von konsistenten Grundlagendaten zur Berechnung von Starkregenereignissen für eine Starkregengefahrenkartierung in Baden-Württemberg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Freiburg, Institut für Geo- und Umweltnaturwissenschaften, Professur für Hydrologie durchgeführt. Starkregenereignisse verursachen in BW und anderen Bundesländern regelmäßig große lokale Schäden. Es muss damit gerechnet werden, dass der Klimawandel zu einer weiteren Zunahme solcher Ereignisse führt. Starkniederschläge sind gekennzeichnet durch eine geringe räumliche Ausdehnung und extrem kurze Vorwarnzeiten. Die Sturzfluten, die von solchen Niederschlägen ausgelöst werden können beschränken sich nicht auf Gewässerläufe oder gewässernahe Bereiche sondern können überall auftreten. Die für Baden-Württemberg entwickelten Hochwassergefahrenkarten können die Risiken die von solchen Ereignissen ausgehen nicht abbilden. Daher gibt es keine landesweiten Vorgaben oder Konventionen zu einer vergleichbaren Berechnung der Risiken durch Starkregenereignisse in Baden-Württemberg. An der Professur für Hydrologie in Freiburg wurde das Modell RoGeR entwickelt, das landesweit in räumlich hoher Auflösung (bis zu 1x1m2) die Abflussbildungsprozesse für beliebige Niederschlagsintensitäten und Vorfeuchtebedingungen quantifizieren kann. Dazu nutzt das Modell die mittlerweile sehr gute flächendeckende Datenlage in Baden-Württemberg, insbesondere digitales Geländemodell und Informationen des Wasser- und Boden Atlas (WaBoA) zu Boden, Versiegelungsgrad, Landnutzung und Hydrogeologie. Das Modell RoGeR wird in diesem Projekt dafür eingesetzt flächendeckend für Baden-Württemberg in einer Auflösung von 5x5m2 Abflussbeiwerte für gegebene Niederschlagsereignisse und Vorfeuchtebedingungen zu simulieren um eine landesweite Grundlage für die Abschätzung der Risiken durch Sturzfluten in Folge von Starkniederschlägen zu gewinnen. In der ersten Projekthase werden für extreme Niederschlagsereignisse mit Jährlichkeiten von 50, 100 und 1000 Jahren und einer Dauer von einer Stunde die Abflussprozesse und die daraus resultierenden Abflussbeiwerte ermittelt, die sich unter den gegebenen räumlichen Eigenschaften (Boden, Landnutzung ) und hoher Vorfeuchte (90% Feldkapazität) ergeben. In der zweiten Projektphase werden auch die empirischen Auftretenshäufigkeiten der Vorfeuchtebedingungen berücksichtigt. Für jede Kombination aus Vorfeuchte und Niederschlagseigenschaften (Dauer und Intensität) kann landesweit, räumlich verteilt, eine kombinierte Auftretenswahrscheinlichkeit ermittelt werden. Für alle Kombinationen aus Vorfeuchte und Niederschlagseigenschaften wird dann mit dem Modell RoGeR landesweit in einer Auflösung von 5x5m2 für die gegebenen Eigenschaften (Boden, Landnutzung ) die Abflussreaktion ermittelt. Über die kombinierte Häufigkeit aus Niederschlag und Vorfeuchte kann jeder Abflussreaktion eine Jährlichkeit zugewiesen werden. Im Ergebnis gibt es dann für jede 5x5m2 Fläche in Baden Württemberg einen Satz unterschiedlicher Abflusshöhen gleicher Jährlichkeit und eine Satz unterschiedlicher Jährlichkeiten gleicher Abflusshöhen. Daraus kann der maximale Abfluss einer gegebenen Jährlichkeit oder die minimale Jährlichkeit eines gegebenen Abflusses als Planungsgrundlage ermittelt werden.

Modellentwicklung auf Basis eines Gebietsunterteilungskonzeptes nach ökohydrologischen Aspekten

Das Projekt "Modellentwicklung auf Basis eines Gebietsunterteilungskonzeptes nach ökohydrologischen Aspekten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie (E222) durchgeführt. Das vorliegende Pilotprojekt hat zum Ziel, eine Reihe von konzeptiven Grundideen zur Entwicklung eines Modellsystems zur Nachbildung der Wasserbilanz- und Abflussprozess- Eigenschaften in Flussgebieten auf regionaler Maßstabsebene mit unterschiedlichen klimatischen und hydrologischen Bedingungen zu testen. Den Schwerpunkt bildet dabei die Suche nach geeigneten Ansätzen zur Erfassung der Steuerungsmechanismen, die zur Entstehung der unterschiedlichen Ausformungen des Abfluss- und Wasserbilanz-Regimes in verschiedenen Landschaftstypen führen. In einem ersten Schritt werden im Rahmen dieses Pilotprojektes verschiedene 'Hydrotop'-Konzepte darauf hin untersucht, wie sie Abfluss-Kenngrößen wie z.B. den Ereignis-Abflussbeiwert und die Abflusskomponenten-Zusammensetzung bei unterschiedlichen Ereignissen und Bedingungen im Einzugsgebiet wiedergeben können. Darauf aufbauend sollen Ansätze zur Definition von Steuerparametern für den Abflussprozess unter verschiedenen Bedingungen abgeleitet werden.

Naturgefahrenmanagement BUWELA BUcklige Welt - WEchselLAnd

Das Projekt "Naturgefahrenmanagement BUWELA BUcklige Welt - WEchselLAnd" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Wien, Institut für Wasserbau und Ingenieurhydrologie (E222) durchgeführt. Naturgefahrenmanagement Bucklige Welt ' Wechselland Grundlagenmodul Klima und Hydrologie Starkregenanalysen, Analysen von Gewitterzugstraßen ergeben die Basis für die Definition von Bemessungsregen als Basis für die Ermittlung von Gefahrenzonenplänen in der Region Bucklige Welt ' Wechselland.

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