Eine neue ereignisbasierte Variante zur Ableitung von synthetischen Niederschlagsverteilungen zur Generierung von Hochwasserganglinien mit dem Niederschlag-Abfluss-Modell LARSIM am Beispiel des Isareinzugsgebietes

93-119

Artikel aus einer Zeitschrift

200203540

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 2017, 61(2) ; Jrg. 61 ; 2 (2017) , 93-119

Für die Wirkungsanalyse von gekoppelten Hochwasserrückhalteräumen in komplexen Einzugsgebieten müssen Ganglinien generiert werden, die den Wellenablauf des Hochwassers im gesamten Einzugsgebiet repräsentieren. Geht man von nicht beobachteten oder durch Steuerung beeinflussten Einzugsgebieten aus (unterhalb bereits vorhandener Rückhalteräume), ist ein Niederschlag-Abfluss- Modell - wie in der vorliegenden Analyse - notwendig, um diese Ganglinien zu erzeugen. Der Artikel beschäftigt sich mit der Frage, wie sich der Einsatz verschiedener in der Praxis angewandter Verfahren zur Generierung von Ganglinien auf die Ergebnisse auswirkt. Dabei liegt der Schwerpunkt auf der Analyse des Niederschlagsverlaufes. Es wird ein neues Verfahren zur Ableitung von Ganglinien aus standardisierten beobachteten Niederschlagsverläufen entwickelt und in der Leistungsfähigkeit zur Ableitung repräsentativer Ganglinien im Vergleich zu den bisher in der Bemessung eingesetzten synthetischen Niederschlagsverläufen diskutiert. Dafür ist eine Voranalyse der Hochwassergenese und der Hochwasserganglinien wichtig, die am Beispiel des Sylvensteinspeichers im alpinen Isareinzugsgebiet anhand der drei größten beobachteten Ereignisse durchgeführt wird. Die mit der neuen Methode generierten Ganglinien werden mit
diesen Hochwasserganglinien verglichen und für das gesamte Isareinzugsgebiet bezüglich der Wellenüberlagerung diskutiert. Es kann gezeigt werden, dass die mit der neuen Methode standardisierten beobachteten Niederschlagsverläufe besser geeignet sind, die Wellenüberlagerung im Einzugsgebiet wiederzugeben, da zeitliche Unterschiede durch die Staueffekte an den Alpen berücksichtigt werden, wie sie bei Zugbahn geprägten Wetterlagen entstehen. Es kann daher bei ähnlichen Fragestellungen für alpine und voralpine Einzugsgebiete empfohlen werden, die neue Methode in der Praxis als Variante hinzuzuziehen, um die natürlichen Prozesse repräsentativer zu beschreiben. Die Unsicherheiten in der Berechnung konnten durch Variantenrechnung der Abflussbeiwerte gezeigt werden. In den Berechnungen hat sich herausgestellt, dass nicht nur der Niederschlagsverlauf und die Vorbedingungen des Ereignisses wie erwartet eine große Auswirkung auf die Kalibrierung der Abflussbeiwerte im N-A-Modell haben, sondern auch das gewählte Flood-Routing-Verfahren und die Gerinne Rauheit.
Schlagwörter: Synthetische Niederschlagsverläufe, Gangliniensimulation, Niederschlag-Abfluss-Modell LARSIM, Wirkungsanalyse von gekoppelten Hochwasserrückhalteräumen, Hochwassergenese
For impact assessment of interacting flood reservoirs in complex catchments it is required to generate hydrographs, which represent the peak processing of the flood in the entire catchment. Concerning unobserved or regulated (downriver of existing reservoirs) catchments a rainfall-runoff model – as presented in this analysis - is essential, to create these hydrographs. This paper concentrates on the question, how different recommended practices for generating hydrographs manipulate the results focusing on the precipitation sequence. A new method is developed to generate hydrographs using standardized observed rainfall sequences and method performance is discussed in comparison to common practice using synthetic precipitation sequences. Pre-analysis of flood generation
and hydrographs are necessary, as realized for the example of the Sylvenstein reservoir in the alpine catchment of the river Isar on the basis of the three observed severest flood events. The observed hydrographs are compared with the hydrographs generated by the new method and those are discussed concerning peak overlap for the entire catchment. It can be demonstrated, that the new method using standardized observed rainfall sequences is more adapted to reproduce the peak overlap in the catchment, in case of weather situations with tracking rainfall, because choked flow at the alpine mountains is considered. For similar cases it can be recommended to include the new method as a variant, in order to represent the natural process more adequate. The uncertainties of the calculation can be shown via ensembles with different runoff coefficients. During calculation it turned out, that not only rainfall sequence and preconditions are highly relevant for calibration of the rainfall-runoff model runoff
coefficient (how expected) but although the method of flood routing and the roughness coefficients.
Keywords: Synthetic precipitation sequences, hydrograph simulation, rainfall-runoff-model LARSIM, impact assessment of interacting flood reservoirs, flood generation