Hochwasser

ArcEGMO - Das hydrologische Modellierungssystem

Ereignisspezifisches Gütekriterium für Hochwasser (HW_Perioden)

4. November 2024

Mit dem neuen Gütekriterium HW_Perioden können Hochwasserereignisse hinsichtlich der Scheiteleintrittszeiten und Scheiteldurchflüsse bewertet werden.

Das Verfahren berechnet:

  1. Die Differenzen der Scheiteleintrittszeiten und Scheiteldurchflüsse über zuvor definierte Hochwasserperioden.

  2. Die Summen dieser Differenzen, getrennt nach Zeit (HW_Perioden_dT) und Durchfluss (HW_Perioden_dQ).

Beide Kennwerte stehen als eigenständige Gütekriterien zur Verfügung. Sie ergänzen die bestehende Liste an Bewertungsgrößen, darunter:

  • Nash-Sutcliffe-Effizienz (NSE)

  • Logarithmische NSE

  • Kombinierte NSE

  • Kling-Gupta-Effizienz (KGE) und skalierte KGE

  • Pearson-Korrelation r

  • Bilanzabweichung, relativer/absoluter Fehler

  • Fehler der HQ- und NQ-Kennwerte

  • Saisonale und perzentile Abweichungen

  • RMSE

Diese Erweiterung verbessert die modellgestützte Bewertung von Hochwasserscheiteln und deren zeitlicher Lage.

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Grünes Becken

Beim grünen Becken oder Hochwasserrückhaltebecken handelt es sich um einen Zwischenspeicher, der überschüssigen Zufluss zurückhält und verzögert wieder abgibt. Somit dämpft das grüne Becken abfließende Hochwasserwellen. Im grünen Becken befindet sich im Noormalfall kein Wasser. Konstruktiv setzt sich das grüne Becken aus einem Retentionsbereich, dem Grund- oder Betriebsablass und dem Absperrbauwerk (Staudamm /-mauer) zusammen. Zudem kann beim grünen Becken zwischen dem Hauptschluss und Nebenschluss unterschieden werden. Beim grünen Becken im „Hauptschluss“ durchfließt die Vorflut den Retentionsbereich oberhalb der Staueinrichtung und das Absperrbauwerk. Infolge einer Überschreitung der Abgabemenge, die der Grundablass leisten kann, erfolgt der Einstau entlang des Vorluters flussaufwärts. Beim grünen Becken im „Nebenschluss“ befindet sich die Staueinrichtung und der Staubereich seitlich des Hauptvorfluters. Im Normalfall durchfließt das Wasser somit nicht das Bauwerk. Im Hochwasserfall wird eine Teilmenge des anfallenden Abflusses in den Staubereich geleitet. Durch eine Überleitung erfolgt nach dem Ereignis eine regulierte Abgabe des gestauten Wassers an die Hauptvorflut.

Umsetzung in ArcEGMO

Die programmtechnische Umsetzung des grünen Beckens in ArcEGMO erfolgt durch die Definition der Kapazität des Grundablasses, sowie der Speicherkapazität des Retentionsbereichs. Zudem wird der Abfluss aus dem Becken über eine W-Q-Beziehung und eine Speicherinhaltslinie beschrieben. Überschreitet der Zufluss die Kapazität des Grundablasses, wird solange Wasser gespeichert, bis der Zufluss wieder kleiner als Qmax ist. Überschreitet ferner der Speicherinhalt die Speicherkapazität des Beckens, wird dieser Überschuss Qmax zugeschlagen. Darüber hinaus kann ein Abzweig definiert werden, in dem der vorhandene Überschuss abgeführt wird.

Die Umsetzung des grünen Beckens im „Nebenschluss“ in ArcEGMO beruht auf der Bedingung, dass ein Grenzabfluss im Hauptvorfluter nicht überschritten werden darf. Das überschüssige Wasser der Hochwasserwelle wird, wie in der Definition, abgezweigt und in ein weiteres Fließgewässer abgeführt. In dem als „Abzweig“ definierten Fließgewässerstrang existiert kein Grenzabfluss. Zudem wird ein Parameter als maximale Überleitungsmenge pro Zeitschritt festgelegt, um die Retention des überschwemmten Gebietes abzubilden.

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