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' 100 fooo

Messintervaii 1" Regendauer ") in Stunden

100

t Mit Hilfe der Laufzeitmethode berechnetes B0 Gumbel-Abflussdiagramm unter der Annahme,

I dass die Abfluss-Wiederkehrperiode gleich í so _ der Niederschiags-Wiederkehrperiode sei.

-Q Berechnet 1+0

20

n m3lsec

1-1211111111

fussmenge Ab I»

2

+1

,

1,01 1,1 1.5 2 3 5 10152030 50 100 500

so ,

Stark vereinfachend wurde angenommen, dass die Abflusswiederkehrperi-ode derjenigen des Niederschlags entspreche (kaum bewaldetes, vernäss-tes und stark lehmiges Moränenmaterial). In Fig. 6.3 wurde das pro Bachsektion zu wählende Dimensionierungshochwasser in Abhängigkeit p der Wiederkehrperiode angegeben. Hierbei musste auf die mit abnehmen-der Nähe wachsende Gefährdung von Gams speziell Rücksicht genommen werden (Risikoproblem).

mü.M.

II*H20 E=0J01km2

101.0 I

Ü E = 0,141. km2

†1020 1 E = 0.2111<m2

svs 1 I

7 I E = 0.321km2

Dimensionierungs-Hochwasser _

770 1 I

Y | E = 0,ı.sa1<m2

"Vseo E = 0,ss31<m2

¬I' I E=0Jmkm2

7 55° E = o.ass1<m

500 l

A80 fj I

Y1 1 1 1 1 1 r-L | 1 1 1 ı | E=1.252 kfflz GÄMS

1.0 :-10 20 10 0 W

Wederkehr- peroden200Jahre 00Jahre 50Jahre 2.5Jahre2,3Jahre

0,ç6`//V4

'Vs

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406,

Q in m3/sec

Fig. 6.3: Dreinamenbach, Gams: Vorschlag für die Wahl des Dimensio nierungshochwassers für die einzelnen Bachabschnitte (stark verein-facht)

61

Wie früher festgestellt wurde, ist die Annahme gleicher Wieder-kehrperioden TRegen = TAbfluss nicht allgemein gültig. Je nach der Vorgeschichte des Starkregens sind vor allem die Infiltrationsverluste

sehr verschieden. Wie gezeigt werden kann, sind jedoch die Infiltra-tionsverluste in wenig durchlâssigen Böden (Gehängelehme, Moränen etcJ bei seltenen Ereignissen (z.T. TRegen = 20, 50, lOO Jahre und mehr) im Verhältnis zur Grösse der Regenintensität relativ klein, weshalb auch die Infiltrationsschwankungen in dieser Beziehung relativ gering sind. Die Annahme von TRegen = TAbflusS ist deshalb für derartige Fälle vertretbar. - Bei Wildbächen ist diese Annahme jedoch speziell

zu überprüfen. Sie gilt dort nur, wenn keine Fremdeinflüsse den Was-serabfluss verändern. Hiezu gehören extreme Geschiebeführung,Verklau-sungen mit Holz und Geschiebe mit anschliessendem Durchbruch, Hang-und Uferrutschungen, die den Abfluss vorübergehend hemmen, Gletscher-ausbrüche etc. Solche Vorgänge sind in ihrem Ausmass und ihren Folgen

"nicht vorhersehbar". Es ist deshalb sehr genau zu prüfen, ob derarti-ge Geschehnisse möglich oder schon vorderarti-gekommen sind (Konsultation von Chroniken, Kirchenbüchern etc.). Falls mit solchen Ereignissen zu rechnen ist, sind auf die errechneten Höchsthochwasser entsprechende Zuschläge vorzusehen. (Es ist leicht einzusehen, dass wir uns hier an der Grenze der Anwendbarkeit des gezeigten Verfahrens befinden.)

b) Bestimmung der Hochwasserabflussganglinie

Man unterteilt das Einzugsgebiet in viele Kleingebiete (Parzel-len) und bestimmt für jedes dieser Gebiete die trapezförmige (evtl.

dreieckförmige) Abflussganglinie (Fig. 6.4). Hierauf überlagert man diese Abflussganglinie unter Berücksichtigung der dazugehörigen Lauf-zeiten und findet die gesuchte "Summenganglinie". Man setzt dabei vor-aus, dass sich die Teilabflüsse zu einem Gesamtabfluss superponieren lassen (translatorischer Abflussvorgang, keine Gerinneretension).

In sehr einfach gelagerten Fällen, vor allem bei sehr kleinen Einzugsgebieten, lässt sich eine solche Ganglinie mit Handrechnung

(Rechenschieber) bestimmen. Für grössere Gebiete ( > l km2) ist je-doch der Zeitaufwand zu gross und der Einsatz eines Computers notwen-dig. -` Die Rechenmethode eignet sich auch für die Abschätzung des Einflusses von Veränderungen im Einzugsgebiet wie Drainierung, Gerin-nekanalisierung, Sperrenverbau etc. In Fig. 6.5 ist das Resultat ei-ner entsprechenden Berechnung dargestellt. Angegeben sind dort für verschiedene Randbedingungen die Grösse der Hochwasserspitzen in Funk-tion der Regendauer einer gegebenen Niederschlagswiederkehrperiode.

c) Ergänzende Bemerkungen zur Berechnung des Hochwasserabflusses Die Erfahrung der Praxis zeigt, dass das vorgestellte Laufzeit-verfahren für Höchsthochwasser von Kleineinzugsgebieten in der Grös-senordnung annehmbare Resultate zu liefern vermag, wenn als Unterla-gen vorhanden sind:

E

G)

Unterteilung eines Einzugsgebietes in Teilgebiete und Parzellen (Nr. 1,2 etc) Letztere haben nur Oberflächenabfluss, jedoch keinen Gerinneabfluss.

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ø.,.-.ııııııııı_ıi_ı_ı_`:_|¬?`-_/' ii ".;\,

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_ ... ._ A ,ig-.`_v_~*i;r:;,%-:l;;.'.

Hochwasserganglinien des Obertlachenabflusses ın Abhangigkeit der Regendauer,gultig tur eine einzelne Parzelle tm, = Anlaufzeit tg = Regendauer tg = Gerinnelaufzeit

Q IHCX.

lob [__f99_] Zeit

Q Q1 Regendauer = tgb

--- --¬

\\

||l|||fl|||l|

\

im, Zelt

Q 'R Regendauer < tui,

\

top Zelt

Abflussganglinie in B des Einzugsgebietes. Sie wird gefunden, indem man die Ganglinien der Parzellen unter Berücksichtigung des Laulzeitunterschiedes einander überlagert.

ege“ = Gerinnelaufzeit

lllllllllllllll||||||l|||l||||| '°° = ^“`°“”°"

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= Regendauer

(JN)-'

Qmfli tein

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A = 1.Parzelle

Q = 2.Parzelle

= 3.Parzelle

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i i °31:;.___

\ 3 .. 1

¦3

tg für Parzelle 2

(Schema)

tOb1 I Zêlf

ts; ton;

Fig. 6.4: Bestimmung der Abflussganglinie eines Einzugsgebietes

Q Q R°9e“d°U°" tl? Regendauer>tg;,

„Bm HQ(?Usec)

5O3

Abfusswassermenge Hochwassersptzen

P O7

_..__..____.__

__

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"N 3

`fs„4" ^.I._

drainiert 1

Parzelle

`\ ^

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\\

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šww

_<1*

-1- unverbauter Bach ---- mit Bachschale

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\ -1 mit Sperren

890m` \\\ //f _ _

\\\ /// I

\\_{\ /}/'/""**{' .__V im-undrcııniert

2 | | *Ä* 1

ao' `

§9«

E = 03 kn¬2 00 20 Lo so so ıoo 120 Mmuien

AH =245ni "Regendauer"

Fig. 6.5: Mit Hilfe berechneter Parzellen-Abflussganglinien erhalte-ne Abhängigkeit zwischen Regendauer und dazugehöriger Hochwasserspitze

[102]

links: Schema des Einzugsgebietes

rechts: Hochwasserspitzen für undrainiertes und voll drainiertes Ein-zugsgebiet mit unverbautem bzw. verbautem Bachgerinne

z.B. entspricht einer Regendauer von 40 min eine Hochwasserspitze von ca. 3,6 m3/sec

- gute Kenntnis über die hydrometeorologischen und hydrologischen Verhältnisse im Einzugsgebiet, erarbeitet aus Begehungen und aus vorhandenem Datenmaterial

- Höhenkurvenkarte, möglichst 1 :5'0O0 oder grösser

- exakte Kartierung des Gewässernetzes unter Einschluss der Kleinst gerinne (auch der nur vorübergehend Wasser führenden)

- Kartierung der Bodenbedeckung und der Bodennutzung

- hydrologische Kartierung, insbesondere die Versickerungsverhältnis-se enthaltend

- sorgfältig ausgeführte Niederschlagsanalysen, zugeschnitten für das betreffende Gebiet

Ohne detaillierte, hydrologische Gebietskenntnisse ist nicht auszukommen. Eine nur auf Landkarte und generell geschätzten Para-metern basierende Berechnung ist meist nutzlos, oft gefährlich und deshalb abzulehnen. Um die Zuverlässigkeit der errechneten Hochwas-serspitzen zu erhöhen, ist immer anzustreben, Messdaten über

Nieder-64

schlag, Versickerung und Abfluss aus dem Gebiete selbst zu berück-sichtigen. Schon wenige Hochwasserereignisse vermögen wertvolle Hin-weise zu geben. Man scheue sich deshalb nicht, solche Messungen

vor-zunehmen und in die Berechnung einzubauen.

Das als Beispiel für die Verwendung der Niederschlagsdaten zum Zwecke der Hochwasserberechnung gezeigte Laufzeitverfahren darf, so zweckmässig und anschaulich es auch ist, in seinem Aussagewert nicht überschätzt werden. Halten wir doch in Erinnerung, dass diesem Ver-fahren ganz wesentliche Vereinfachungen zugrunde liegen (konstante Beregnung, Regendauer = Laufzeit, trapezförmige Abflussganglinien, ungenügende Berücksichtigung der Speicherwirkung von Einzugsgebiet und Gerinnen), und dass die Kenntnis über die tatsächlichen Verhält-nisse hinsichtlich Niederschlag, Wasserverluste und Abflussvorgang sowie die verschiedenen einzusetzenden Koeffizienten meist ungenügend ist. Eine vergleichende Untersuchung der verschiedenen,heute gebräuch-lichen Abflussmodelle, welche zur Bestimmung von Hochwasserabflüssen kleiner Einzugsgebiete verwendet werden, zeigt allerdings, dass die Unsicherheit bezüglich Niederschlag, Infiltration etc. so gross sein kann, dass demgegenüber die Ungenauigkeit des Berechnungsverfahrens

selbst (Abflussmodell) sogar eine untergeordnete Rolle spielt.

Gutknecht [101] schreibt, dass eine wesentliche Verbesserung der bis-herigen Möglichkeiten zur Hochwasserberechnung in hohem Masse davon

abhängt, wie weit es gelingt, vor allem den Infiltrationsvorgang bes-ser zu erfassen und die derart gewonnenen Berechnungsgrundlagen in die Abflussmodelle einzubeziehen. Einer Vertiefung der Erkenntnisse über die Infiltration etc. scheint zumindest bei kleinen Einzugsge-bieten ein ebenso grosses Gewicht zuzukommen wie der Verbesserung der Abflussmodelle selbst. Dieser Ansicht möchte sich der Schreibende voll und ganz anschliessen.

Es bleibt mir noch die angenehme Pflicht, den Herren Professor Dr. F. Richard und Dr. H. Keller für ihre wertvolle Mithilfe bestens zu danken. Ebenso möchte ich Herrn Dr. W. Bosshard, Direktor der Eidg. Anstalt für das forstliche Versuchswesen, für die vielseitig gewährten Arbeitshilfen den besten Dank aussprechen.

ANHANG

ZAHLENWERTE FÜR DEN RASTER DES GUMBELDIAGRAMMES (Diese Tabelle wurde freundlicherweise von N. Kuhn, EAFV,

zur Verfügung gestellt)

N

4 O 1 2

Wieder- Unterschrei- Red. Variable Y Reduzierte Variable

P 'Unterschreitungswahrscheınlıchkeıt T Wiederkehrperiode

kehr- tungswahr-periode T

scheinlich-keit

P = (T-1)/T Y = -ln(-ln P)

1.001 .0010 -1.9327

1.01

Wieder- Unterschrei- Red. Variable kehr-

tungswahr-periode T

scheinlich-1.35

Wieder- Unterschrei- Red. Variable kehr-

tungswahr-periode T

scheinlich-16

LITERATURVERZEICHNIS

Abkürzungen: DVWW =

EAFV =

IASH =

Proc. ASCE =

WMO =

1. Einleitung

68

Deutscher Verband für Wasserwirtschaft Eidg. Anstalt für das forstliche Ver-suchswesen

Int. Assoc. for Scientific Hydrology Proceedings of the American Society of Civil Engineers

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l

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Im Dokument auf Starkniederschlage (Seite 65-77)