Leitfaden HQ Statistik - Wasser, Klimawandel & Hochwasser

Leitfaden - Verfahren zur Abschätzung von Hochwasserkennwerten
Einfache Schätzformeln
Die sogenannten empirischen Verfahren (Hochwasserformeln) bilden eine Gruppe innerhalb
der regionalen Übertragungsfunktionen. Sie haben ihre Wurzeln oftmals im ausgehenden 19.
Jahrhundert und finden in der Praxis noch teilweise Anwendung.
Ein einfaches und früher weit verbreitetes Verfahren zur Regionalisierung von Hochwasserkennwerten
sind Hüllkurven der Hochwasserabflüsse. Hierbei werden die größten beobachteten
Hochwasserabflüsse in einer Region gegen die Gebietsgröße aufgetragen (WUNDT,
1949). Die Hüllkurve ist jene Kurve, die über allen beobachteten Ereignissen liegt. Die Hüllkurve
ist somit ein Hinweis für den maximalen Hochwasserabfluss in dieser Region. Den
Werten der Hüllkurve ist jedoch keine Wiederkehrwahrscheinlichkeit bzw. Jährlichkeit zugeordnet,
was die Anwendbarkeit von Hüllkurven für Bemessungszwecke stark einschränkt.
Aus den Hüllkurvenuntersuchungen entwickelten sich einfache empirische Ansätze zur
Abschätzung von Hochwasserabflüssen in kleinen unbeobachteten Einzugsgebieten. Viele
dieser Formeln werden im Bereich von Wildbächen schon seit Langem angewandt. Mit
diesen Formeln wird der Hochwasserabfluss in der Regel als Funktion der Einzugsgebietsfläche
und mehrerer Koeffizienten berechnet.
Die empirischen Hochwasserformeln sind meist von der Gestalt
HQ � a�
A
(5.1)
b
E
Der Exponent b liegt, wie zahlreiche Untersuchungen zeigen, zwischen 0,5 und 0,8. Dementsprechend
sagt die Hochwasserformel aus, wie eine Hochwasserspitze von der Einzugsgebietsfläche
abhängt: Sie wächst nicht proportional zu dieser, sondern unterproportional
Ein Bespiel ist die 90%-Abflussformel nach WUNDT (1949):
0,
6
HQ � 13, 8�
AE
(5.2)
wobei AE die Einzugsgebietsfläche [km²] ist. Andere Formeln wie jene von HOFBAUER (1916)
(in HAGEN, 2005)
0,
6
max 60 E A �
HQ � � �
(5.3)
erlauben durch gebietsabhängige Koeffizienten, hier Koeffizient α, eine Anpassung an lokale
Verhältnisse.
Die regionale Streuung der Koeffizienten a und b weist darauf hin, dass der Parameter AE
(Einzugsgebietsfläche) nicht ausreicht, um Hochwasserspitzen zu berechnen; es müssen
offensichtlich noch weitere Parameter eingeführt werden. Weitere geeignete Gebietsparameter
sind etwa Gefällsverhältnisse, die Höhenlage, Oberflächenbeschaffenheit, der Waldanteil,
Hydrogeologie, Gletscherfläche. Meist ist jedoch keine systematische Abhängigkeit ableitbar.
Viele neuere Formeln erfordern auch Angaben zum Ereignisniederschlag (HAGEN, 2005).
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