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Abflussmodellierung
Ziel der Niederschlag-Abflussmodellierung ist es die Transformation des Niederschlags in den Abfluss nachzubilden. Diese Modellierungen dienen im Wesentlichen der Bemessung, der Hochwasser-Vorhersage sowie der Prognose und Simulation. Sie finden auf unterschiedlichen Systemskalen Anwendung: von der Modellierung von Hangsegmenten (z.B. zur Bemessung von Retentionsmaßnahmen im Siedlungswasserbau) über die Berechnung kleinerer und mittlerer Wildbacheinzugsgebiete (z.B. für die Gefahrenzonenplanung) bis zur Modellierung von Talschaften (z.B. Nachrechnung des Hochwasserereignisses August 2005 im Paznauntal).

Zum Einsatz kommen hierbei gängige Modelle wie HEC-HMS oder WMS und eigene Entwicklungen wie ZEMOKOST oder GIS-ZFD. Das entscheidende Kriterium für die Auswahl unterschiedlicher Verfahren zur Abflussmodellierung stellt die Verfügbarkeit nachvollziehbarer Parameter für die Abbildung der hydrologischen Prozesse des betrachteten Systems dar.

Empirische Formeln, statistische und regionalspezifische Ansätze

Bereits Mitte des 19. Jahrhunderts wurde begonnen, empirische Formeln für den Bereich der Wildbäche zu entwickeln, statistische und regionalspezifische Ansätze kamen ab Mitte des 20. Jahrhunderts dazu.  Die Ansätze wurden oft auf Basis von Beobachtungen in Flusseinzugsgebieten entwickelt und meist danach für die Anwendung in Wildbacheinzugsgebieten adaptiert. Für den Praktiker stellt sich die Frage, welche der unterschiedlichen Ansätze geeignet sind, die geforderten Informationen zu liefern.

Folgende grundsätzliche Fragen sind vor der Wahl der Ansätze zu klären:

1.      Sind Personen gefährdet? Wie groß ist der Wert des zu schützenden Gutes? Wie wirkt sich ein Funktionsausfall des Gutes aus? Danach hat sich der Aufwand zu richten, der für die Ermittlung der Bemessungsereignisse notwendig ist.

2.      Welcher Art ist die Gefährdung? Im Wildbachbereich wird das Abflussgeschehen durch den Geschiebetrieb oft entscheidend beeinflusst. Die meisten Ansätze geben aber die Abflussspitzen von (relativ) ungestörten Abflüssen nach extremen Niederschlägen wieder.

Es ist festzuhalten, dass es zwar Ansätze gibt, mit denen auch der fachliche Leihe im Bereich von Wildbächen Spitzenabflüsse ermitteln kann, die zur Absicherung notwendige Überprüfung, Wertung und Interpretation der Rechenergebnisse erfordert aber jedenfalls fachspezifische Kenntnisse.

Eine als BFW Bericht (Nr. 137) 2007 erscheinende, umfangreichen Arbeit von Hagen/Ganahl/Hübl zu diesem Thema sei erwähnt. In dieser werden über 40 gebräuchliche Ansätze und deren Modifikationen, von Wundt bis zum SCS-Verfahren systematisch hinsichtlich Datenbasis, Anwendung und zu erwartender Ergebnisqualität beschrieben


ZEMOKOST

Unter dem Titel ZEMOKOST wird am Institut für Naturgefahren und Waldgrenzregionen (BFW) gemeinsam mit der Wildbach- und Lawinenverbauung ein neues Modell zur Abschätzung von Hochwasserabflüssen in Wildbacheinzugsgebieten entwickelt und getestet. ZEMOKOST ist ein modifiziertes Laufzeitverfahren. Eine zugeführte Niederschlagsmenge erzeugt in definierten Teileinzugsgebieten Abflussganglinien, die anhand ihrer Fließzeiten (Laufzeiten) an der Oberfläche und im Gerinne berechnet werden können. Der Abflussbeiwert ist jener Parameter, durch den aus dem gesamten Niederschlag die abflusswirksame Regenmenge bestimmt wird. Gängige Fließformeln (IZZARD-Formel für den Oberflächenabfluss, MANNING-STRICKLER für den Gerinneabfluss) werden für die Berechnung der Laufzeiten verwendet.

Die Grundlage für die Modellierung bildet somit das Abflussbeiwertkonzept, für dessen nachvollziehbare Parametrisierung mit der Geländeanleitung zur Abschatzung des Oberflächenabflussbeiwertes ein praktikables Werkzeug zur Verfügung gestellt wurde [Geländeanleitung]. Eine Vielzahl an Regensimulationen und vegetations- und bodenkundliche Untersuchungen bildet das Fundament dieser Geländeanleitung [LINK: Hydrologie, Niederschlagsimulation].

Das Modell ZEMOKOST wird laufend von Praktikern der Wildbach und Lawinenverbauung und technischer Büros angewandt. Mehrere Diplomarbeiten (Montanuniversität Leoben, Universität für Bodenkultur Wien, Universität Graz) sind mit der Anwendung und Evaluierung des Modells befasst.

Am Institut für Naturgefahren und Waldgrenzregionen wird eine modifizierte Modellversion derzeit für die Nachrechnung und Simulation der Waldwirkung auf das Hochwasserereignis August 2005 im Paznauntal angewandt [LINK: Projekt HOPWAP 06350].
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