PDF (4.7 MB) - Oeschger Centre for Climate Change Research ...

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Die Relevanz historischer Dokumentendaten

für die aktuelle Klima- und Naturgefahrendiskussion

Historische Hochwasser: Mit Gotthelf auf Spurensuche

Rolf Weingartner und Tom Reist

Gruppe für Hydrologie, Geographisches Institut

Oeschger Centre for Climate Change Research

Universität Bern


Mögliches Vorgehensweise zur Eingrenzung eines

sehr seltenen (10’000-jährlichen) Hochwassers

Ereignisbasierte Analyse

Historische

Informationen

Beobachtungen

(Meteo, Abfluss)

Meteorologische-hydrologische

Zusammenhangsmatrix für seltene und

extreme Hochwasserereignisse

Sensitivitätsanalyse

Meteorologische worst-case

Szenarien (nach theoretischen

Überlegungen)

Ableitung eines

ca. 500 jährlichen

HQ

10’000 jährliches

HQ

Besonders ungünstige

Kombinationen

Skalierung (hist.

Informationen) und

andere Ansätze

Hydrologisch-hydraulisches

Modell des Einzugsgebietes

Worst-case HQ

Historische Hochwasser Rolle hist. Hochwasser 2


Bedeutung historischer Hochwasser:

• Ereignisbasierte Analyse

• Hist. Marken

• Extreme, aber wahrscheinliche

räumlich-zeitliche Ereignisabläufe

Historische Hochwasser Historische Hochwasser 3


Historische Marken

aber Veränderungen in den hydraulischen Bedingungen

Juragewässerkorrektion ab 1868

(aus Vischer 2003)

Augusthochwasser 2007

+ 700 m 3 /s

HQ-Marken, Matte

in Bern

(aus Pfister, Wetter 2011)

Kander-Korrektion 1711-

1714

(aus Vischer 2003)

vor

Juragewässerkorr.

beobachtet

Historische Hochwasser Bedtg. Gewässerkorrektionen 4


Extreme, aber wahrscheinliche Ereignisabläufe

.. als Input in ein hydrologisches Modell

Beispiel Extremwertstudie Berner Oberland - Skalierungsszenarien

1) Ermittlung der räumlichen Niederschlagsverteilung

eines historischen, grossen Ereignisses (Referenz)

Schwanbeck, Viviroli, Weingartner (2007)

Historische Hochwasser Ereignisabläufe

5


2) Bestimmung des x-jährlichen Gebietsniederschlags

201 mm

(EN100a)

Schwanbeck, Viviroli, Weingartner (2007)

Historische Hochwasser Ereignisabläufe

6


3) Räumlich-zeitliche Verteilung des extrapolierten

Gebietsniederschlags auf der Basis der Raum-Zeit-

Verteilung des Referenzniederschlags (Ref)

Referenz:

Gebietsniederschlag: 182 mm

100-jährliches Ereignis

Gebietsniederschlag: 201mm

Historische Analysen können

hierzu einen wichtigen Beitrag

Input in ein

hydrologische Modell

leisten

Schwanbeck, Viviroli, Weingartner (2007)

Historische Hochwasser Ereignisabläufe

7


13. August 1837

Meyer-Weiss-Atlas 1802,

© Geoportal des Kantons Bern

Lauterburg

(1870)

Hydraulische Berechnungen

mit FLORIS für Emme-

Emmenmatt: 525 m 3 /s

(Gees 1997)

Historische Hochwasser HHQ Emme

8


600

JHQ [m 3 /s]

500

400

300

200

100

0

1800 1830 1860 1890 1920 1950 1980

Gees (1997): Bedeutung historischer Hochwasser zur Verbesserung

der Hochwasserstatistik (die «klassische» Erschliessung historischer

Hochwasser)

Gees 1997; HQ-Daten: BAFU

Historische Hochwasser Hochwasserstatistik 9


Ilfis

205 km 2

«Der Zusammenfluss der Emme und des

diesmal mächtigeren Röthenbachs

war fürchterlich.»

Tom Reist («Primärquelle»):

- Rekonstruktion HQ Rötenbach

Röthenbach

52 km 2 Emme

130 km 2

Meyer-Weiss-Atlas 1802,

© Geoportal des Kantons Bern

Historische Hochwasser Gotthelf

10


Jeremias Gotthelf: Die Wassernot im Emmental

«Der Zusammenfluss der Emme

und des diesmal mächtigeren

Röthenbachs war fürchterlich…»

«Das Dorf Eggiwyl war bis hinauf

zum Pfarrhaus überflutet...»

«Der Winter, welcher bereits im

Oktober 1836 angefangen…»

«Auf der Brücke zu Lützelflüh

stund eine bange Menge. Hier und

obenher hatte man ein Anschwellen

der bereits verlaufenen Emme

nicht geahnet…»

«Über drei fürchterliche Stunden

harrten sie aus…»

Schlüsselraum

Vorgeschichte

Hochwassermarken

Niederschlagsverteilung

Ereignisablauf

Historische Hochwasser Gotthelf lesen

11


Weitere Quellen

«Beim Stöckli konnte man

noch lange den Wasserstand

sehen…»

«Tannen schauten aus den

Fenstern...»

«Die Bären im Geländer

zeigen die Höhe des

Wasserstands von 1837 …»

Historische Hochwasser Quellen

12


«Der Zusammenfluss der Emme und des

diesmal mächtigeren Röthenbachs war

fürchterlich.»

Honegg, 1546 m ü.M.

Karte: Meyer-Weiss-Atlas 1802,

© Geoportal des Kantons Bern

Historische Hochwasser Rekonstruktion Ereignis 13


Rekonstruktion Spitzenabfluss Röthenbach

«Der Zusammenfluss der Emme und des diesmal mächtigeren

Röthenbachs war fürchterlich.»

Analogiefall

Hochwassermarken

Hüllkurven

HQ 1837

HQ 1837

HQ max

Historische Hochwasser Rekonstruktion Abflussspitze 14


Beobachtetes Hochwasser von 1931: Analogiefall

13. August 1837

1. August 1931

Emme, Emmenmatt

525 m 3 /s

180 m 3 /s

Röthenbach, Eggiwil

Emme, Eggiwil

100 m 3 /s

292 m 3 /s

70 m 3 /s

204 m 3 /s

Karte: Meyer-Weiss-Atlas 1802,

© Geoportal des Kantons Bern

Historische Hochwasser Analogiefall

15


Hochwassermarken: Eggiwil

Historische Hochwasser Hochwassermarken 16


Hochwassermarken: Eggiwil

F

HQ = v • F = max. 300 m 3 /s

Historische Hochwasser Hochwassermarken 17


Hochwasserspitze [m 3 /s]

Einordnung in den höchsten beobachteten Spitzenabflussmengen

aus schweizerischen Einzugsgebieten (Weingartner 1999)

10'000

Emme - Emmenmatt 1837

1'000

Rötenbach - Eggiwil 1837

Q max (GIUB'96)

100

10

1

1 10 100 1'000 10'000

Einzugsgebietsfläche [km 2 ]

Historische Hochwasser Hüllkurven

18


Rekonstruktion Spitzenabfluss Röthenbach

Analogiefall

Hochwassermarke

Hüllkurven

292 m 3 /s

< 300 m 3 /s

283 m 3 /s

Grosse Unsicherheiten

Historische Hochwasser Abflussspitzen

19


Rekonstruktion des Ereignisablaufs im hydrologischen Modell

Input

Input?

300 m 3 /s

Historische Hochwasser Modellierung

20


Resultate der Modellierung: Plausible Niederschlagsmengen

250

Grenzwert Region West

(Grebner 1998)

Gebietsniederschlag [mm/3h]

200

150

100

50

0

0 50 100 150 200 250 300 350 400

Zentrumsniederschlag [mm/3h]

Historische Hochwasser Plausibilisierung

21


Ergebnisse der Modellierung

N: 134 mm/3h

Historische Hochwasser Rolle der Vorgeschichte 22


Jeremias Gotthelf: Die Wassernot im Emmental

«Zu treuer Darstellung waren andere berufener als

er; aber da alle schwiegen, versuchte er die

Darstellung auf seine Weise. […] Was er sah und

hörte, stellte er dar in möglichster Treue.»

Historische Hochwasser Gotthelf als Hydrologe 23


Informationsgewinn durch die Analyse der «Wassernot»:

• Extreme «beobachtete» Abflussspitzen

• Extreme Niederschlagsmengen («rückwärts gerechnet»)

• Ungünstige Hochwasserkonstellationen

• Faktorenkombinationen

• Räumlich-zeitliche Abläufe und damit wichtige Grundlagen zum

massgeblichen Ereignisablauf

Historische Hochwasser Fazit

24


Mögliches Vorgehensweise zur Eingrenzung eines

sehr seltenen (10’000-jährlichen) Hochwassers

Ereignisbasierte Analyse

Historische

Informationen

Beobachtungen

(Meteo, Abfluss)

Meteorologische-hydrologische

Zusammenhangsmatrix für seltene und

extreme Hochwasserereignisse

Sensitivitätsanalyse

Meteorologische worst-case

Szenarien (nach theoretischen

Überlegungen)

Ableitung eines

ca. 500 jährlichen

HQ

10’000 jährliches

HQ

Besonders ungünstige

Kombinationen

Skalierung (hist.

Informationen) und

andere Ansätze

Hydrologisch-hydraulisches

Modell des Einzugsgebietes

Worst-case HQ

Historische Hochwasser Rolle hist. Hochwasser 25

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