30.11 - Tag der Hydrologie 2011 - Technische Universität Wien

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des Index-Flood-Verfahrens darstellt, wurde als Zielvariable für den Regressionsbaum eine
gewichtete Linearkombination der höheren Momente der Form
z = 3L
+ 2L
+ 1L
(2)
1
cv
skew
kur
verwendet, wobei Lcv den Variationskoeffizienten, Lskew den Schiefekoeffizienten und Lkur die
Kurtosis der lokalen Extremwertverteilung auf Basis der L-Momente (HOSKING & WALLIS
1997) bezeichnen.
Die Ergebnisse der Klassifikationsverfahren wurden zunächst mittels der Teststatistiken nach
HOSKING & WALLIS (1997) hinsichtlich ihrer Eignung für das Index-Flood-Verfahren bewertet.
Anschließend wurden die Ergebnisse in Karten der naturräumlichen Gliederung Sachsens
gegenübergestellt und gemeinsam mit dem Auftraggeber beurteilt. Im Ergebnis dieser
Diskussion wurde ein Regressionsbaum mit drei Knoten favorisiert, mit dem eine plausible
Gliederung Sachsens in Regionen mit unterschiedlichem Hochwasserverhalten erzielt wird.
Da dieser Regressionsbaum ausschließlich die nutzbare Feldkapazität als Gebietskenngröße
berücksichtigt, wurde noch untersucht, ob durch die Kombination der nutzbaren Feldkapazität
mit weiteren Gebietskenngrößen, insbesondere mit dem mittleren Niederschlag, eine
Verbesserung der Teststatistiken erreicht werden kann, was allerdings nicht der Fall war.
Die endgültige Abgrenzung von vier räumlich zusammenhängenden Regionen erfolgte nach
Zusammenschau der Ergebnisse der verschiedenen Klassifikationsverfahren auf der Grundlage
des Regressionsbaums mit drei Knoten und unter besonderer Berücksichtigung von
Morphologie und Einzugsgebietsgrenzen (Abbildung 2). Dadurch wird Sachsen primär in
eine Festgesteinsregion im Süden mit geringer nutzbarer Feldkapazität und hoher Geländehöhe
(i. d. R. > 400 m HN) und eine Übergangs- und Lockergesteinsregion im Norden mit
mittlerer bis hoher nutzbarer Feldkapazität und geringer Geländehöhe unterteilt. Innerhalb
der letztgenannten Zone existieren zwei Teilregionen mit deutlich abweichendem Hochwasserverhalten
infolge einer besonderen naturräumlichen Ausstattung bzw. einer auffälligen
Häufung lokaler Starkniederschläge.
4. Anwendung von Index-Flood-Verfahren und Top-Kriging
Zur Übertragung von Hochwasserkenngrößen von Pegelgebieten auf unbeobachtete Gebiete
wurden mit dem erweiterten Index-Flood-Verfahren auf Basis von L-Momenten (HOSKING
& WALLIS 1997) und Top-Kriging (SKØIEN et al. 2006) zwei grundsätzlich unterschiedliche
Regionalisierungsverfahren angewendet. Das Index-Flood-Verfahren beruht auf der Annahme,
dass innerhalb einer homogenen Region die Hochwasserwahrscheinlichkeitskurven aller
Gebiete einer regionalen Verteilung folgen und sich nur durch einen Normierungsparameter
(Index Flood) unterscheiden. Top-Kriging ist eine Erweiterung des bekannten geostatistischen
Kriging-Verfahrens, berücksichtigt aber zusätzlich die Topologie (Unter-/Oberlieger-
Relationen) und die Gebietsgröße bei der Schätzung von Abflusskenngrößen für unbeobachtete
Gebiete.
Die Anwendung der beiden Basisverfahren erfolgte separat und in Kombination untereinander
sowie mit einer Georegression in insgesamt sechs verschiedenen Varianten. Zur Bewertung
der Ergebnisse der einzelnen Varianten wurde ein Jack-Knife-Vergleich für die durch
Forum für Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Heft 30.11