Leitfaden HQ Statistik - Wasser, Klimawandel & Hochwasser

88
Leitfaden - Verfahren zur Abschätzung von Hochwasserkennwerten
Die N-A-Modellierung zur Bestimmung von Bemessungsgrößen kennt zwei unterschiedliche
Vorgehensweisen:
ereignisbezogene Modellierung
Die ereignisbezogene Modellierung berechnet einzelne Hochwasserereignisse, indem ein
Bemessungsniederschlag auf ein Einzugsgebiet appliziert wird. Dabei beeinflusst die Wahl
der Randbedingungen (Bodenfeuchte, Niederschlags-Intensitätsverlauf) die Ergebnisse entscheidend.
Bei der ereignisbezogenen Modellierung ohne Bezug zur Abflussstatistik ist es wegen der
vielfältigen Einflussfaktoren bei der Festlegung der Randbedingungen nicht möglich, eine
Wiederkehrperiode zuverlässig anzugeben. Bereiche hierzu können jedoch abgeschätzt
werden. Die Wiederkehrperiode spielt jedoch beim Hochwasserschutz gerade bei der Differenzierung
der Schutzziele eine zentrale Rolle. So wird zum Beispiel bei hoher Vorbefeuchtung
des Bodens der hundertjährliche Bemessungsniederschlag anders in einen Abfluss transformiert
als bei vorangegangener Trockenheit und großem Sättigungsdefizit des Bodens. Es
gibt aber derzeit keine Möglichkeit, die Vielzahl der Randbedingungen, die den Abflussbildungsprozess
steuern, bei extremen Bedingungen physikalisch basiert abzubilden. In diesem
Zusammenhang ist auch zu beachten, dass die Extrapolation von Bemessungsniederschlägen
bis zum 100-jährlichen Ereignis - und darüber hinaus - eine zusätzliche Unsicherheit mit sich
bringt.
Daher ist eine auf regionalisierte Abflussstatistik bezogene „statistischeˮ Kalibrierung der
Parameter des N-A-Modells (direkt oder in der Zusammenschau beider Verfahren und im
speziellen durch die Vorgabe des HQ(Tn)-Scheitelwertes aus der regionalisierten Extremwertstatistik)
ein gängiger Weg, um Niederschlag-Abfluss-Modelle zur Ermittlung von Hochwasserkennwerten
einzusetzen.
Langzeitsimulation
Die Langzeitsimulation verwendet über lange Zeit beobachtete oder simulierte Reihen der
Modell-Input-Parameter (Niederschlag, Temperatur, Strahlung etc., je nach Komplexität des
verwendeten Modells) und simuliert eine durchgehend lange Abflussreihe, die anschließend
extremwertstatistisch ausgewertet wird.
Die Langzeitsimulation ist an und für sich gut geeignet. Bei der praktischen Durchführung
können jedoch Schwierigkeiten auftreten. So ist es heute noch mit sehr großem Aufwand verbunden,
für ein beliebiges Einzugsgebiet genügend lange repräsentative Reihen der Modellinputparameter
zu erstellen (räumliche Interpolation aus benachbarten Niederschlagsstationen
oder Verwendung von Wettergeneratoren).
Um die Nachteile der beiden Ansätze zu minimieren, wurden kombinierte Methoden entwickelt.
N-A-Modelle liefern bei ausreichender Kenntnis der Einzugsgebietseigenschaften brauchbare
und gebietsspezifische Schätzwerte, sofern die maßgebende Geologie und die relevanten
Abflussprozesse im Untergrund ausreichend recherchiert wurden und praxisgerecht in Rechnung
gestellt werden können. Diesbezüglich wird auf die Projektsergebnisse von HOWATI -
Hochwasser Tirol (ROGGER et al., 2011) verwiesen, wo die Ermittlung von Hochwasserkennwerten
aus Pegelstatistik und N-A-Modellierung gegenübergestellt und an Hand von Leiteinzugsgebieten
abgeglichen wurde.