Abflussspendencharakteristik
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Formal Metadata
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Number of Parts | 8 | |
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Identifiers | 10.5446/64151 (DOI) | |
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Wir unterhalten uns jetzt über das Thema der Abflussspendencharakteristiken und der Überschreitungswahrscheinlichkeiten, die in der Natur auftauchen und wir werden auch das Thema der Abflussregime kurzstreifen. Schauen wir uns einfach mal eine derartige Abbildung an. Das
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ist ein Gewässer. Sie erkennen es hier unten in dem Verlauf von der Quelle und dem Oberlauf über den Mittellauf bis zur Mündung. Und in jedem Gewässer gibt es charakteristische Größen, die sich über die Lauflänge entsprechend verändern. Sie können sich vorstellen, wenn wir uns den Rhein einfach mal anschauen würden und wir nehmen den Rhein im Quellbereich
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und Sie schauen sich da das Material auf der Sohle an, dann haben Sie Trümmer von Material quasi so groß wie ich und dieses Material, das wird gerollt, das wird gebrochen und verändert sich dann in seiner Zusammensetzung. Und wenn wir den Rhein dann uns anschauen würden an der Einleitung in die Nordsee, dann werden wir feststellen, dass wir nur noch Feinstädiment haben. Das heißt,
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dass zum Beispiel so eine charakteristische Situation, die wir in jedem Gewässer haben. Wenn wir jetzt den Abfluss über das Gewässer entlang betrachten, dann können wir mit den absoluten Zahlen nicht wirklich was anfangen, weil wenn ich Ihnen zum Beispiel sagen würde, am Rhein in Köln beispielsweise habe ich einen Abfluss von 3500 m³ pro Sekunde, also die Einheit,
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in der wir die Abflüsse im Regelfall ansprechen bzw. beziffern und in irgendeinem kleinen Bach bei Höckele Pöckele sind es nur 620 Liter pro Sekunde, dann wissen Sie nicht, welches von den beiden Ereignissen ist eigentlich das Größere. Sie können absolute Zahlen von Abflüssen nicht
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unmittelbar miteinander vergleichen. Um das zu machen, haben wir in der Hydologie die sogenannten Abflussspenden eingeführt und das ist nichts anderes als die Division des konkreten Abflusses durch die Einzugsgebietsfläche. Dabei kommt eine Einheit raus in der Dimension Liter pro Sekunde
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und Quadratkilometer und wir bezeichnen die dann mit dem HQ100 und wenn Sie jetzt ganz aufmerksam zugeschaut haben, wovon ich ausgehe, dann müssen Sie feststellen, aha, das Q ist anders geschrieben. Wenn HQ groß geschrieben ist, ist es ein absoluter Wert, wenn HQ klein geschrieben ist, dann ist es
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eine Abflussspende. Das heißt ein HQ100, so wie Sie es da sehen, ist eine Spende für ein Hochwasserereignis und das liet letztendlich dazu, dass ich jetzt tatsächlich den Hochwasserzustand am Rhein mit dem kleinen Gewässer vergleichen kann und eine belastbare Aussage dazu machen kann, welches dieser beiden Hochwasserereignisse denn tatsächlich größer gewesen ist. Und das ist
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eine Größenordnung, die wir in der Hydrometrie, also in dem Grundlagenbereich der Hydrologie und Wasserwirtschaft grundsätzlich zur Verfügung stellen. Wenn wir uns jetzt wieder eine beliebige Hochwasserwelle anschauen, so wie das da gerade im Moment auf der Folie zu erkennen ist, dann kann
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ich die jetzt in unterschiedliche Bereiche unterteilen. Also, das ist der mittlere Durchfluss, wie schon mehrmals gesagt, das ist eigentlich eine Größe, mit der wir nicht wirklich viel anfangen können, das ist eine statistische Größe. Wir verwenden sie im Regelfall nicht für irgendwelche Dimensionierungsangelegenheiten. Wir haben einen Niedrigwasserbereich, wir haben
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einen Mittelwasserbereich und wir haben einen Hochwasserbereich. So, das ist nichts anders als die Umsetzung der Hauptzahlen, die Sie beim letzten Mal gesehen haben. Interessanter dabei, ist, dass es jetzt auch noch bestimmte Abflüsse gibt, mit Überschreitungswahrscheinlichkeiten. QPY 90%. Das will
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sagen, das ist ein Abfluss in Kubikmeter, weil es ein großes Q ist, das in 90% der Zeit überschritten wird. Und wir haben dann darüber hinaus auch noch den wichtigen Ausuferungsdurchfluss oder Ausuferungsabfluss. Das besagt, wenn die Kapazität eines Gewässers, stellen Sie sich nochmal vor,
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das Profil, was wir vorher gesehen haben in der letzten Veranstaltung. Wenn dieses Profil im Prinzip überlastet wird und zur Ausuferung kommt, dann nennen wir das Ausuferungsdurchfluss. Und genauso können wir auch eine Wahrscheinlichkeit dafür angeben, wann ein bestimmtes Ereignis überschritten
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wird im oberen Bereich. Also QPY 10% bedeutet, dass nur 10% der Dauer, bezogen auf das Jahr, auf eine Plikate, ein größerer Wert auftritt, als der hier referenzierte. Und das Ganze kann man jetzt auch als ein sogenanntes Abflussregime darstellen. Was Sie hier in der Karte der Bundesrepublik Deutschland sehen, sind derartige Abflussregime. Sie sehen also über die Zeitspanne
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von in diesem Jahr einem normalen Kalenderjahr, also Januar bis Dezember, den zeitlichen Verlauf einer derartigen Welle. Und Sie sehen auch die Schwankungsbreite. Also Sie können gut erkennen, in dem blauen Bild, das ist ein Abflussregime, bei dem die Hochwassersituation im Regelfall im
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Winterhalbjahr kommt. Und Sie sehen auch, dass die Schwankungsbreite im Hochwasser von Jahr zu Jahr sehr viel stärker ist als zum Beispiel in den Sommermonaten, wo wir nur geringe Schwankungen um einen mittleren Wert haben. Und Sie erkennen hier außen die entsprechenden Quantile, die ich gerade angesprochen habe. Das heißt, Sie können jetzt eine konkrete Angabe dazu machen, mit wie
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viel Prozent Überschreitungs- oder Unterschreitungswahrscheinlichkeit ein derartiger Abfluss auftritt. Und das ist auch wiederum zu finden in dem Hydrologischen Atlas der Bundesrepublik Deutschland, der frei zugänglich bei der Bundesanstalt für Gewässerkunde unter dem System Wasserblick zur Verfügung gestellt wird. Wie sieht das jetzt konkret für einen dieser
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Regimebereiche aus? Das können wir auf der Abbildung dort oben erkennen. Vom Januar bis zum Dezember ist das Verhältnis des mittleren Jahresabflusses bezogen auf den Monatsabfluss dargestellt. Und Sie können erkennen, dass Schwank beispielsweise von 40 Prozent nach unten bis 80
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Prozent nach oben. Sie sehen hier außen entsprechend wieder die Darstellung mit den Überschreitungs- quantilen. Und interessant ist besonders für uns als Hydrologen dieser Bereich nämlich, das ist die Darstellung über eine sogenannte Klima-Hauptperiode. Klima-Hauptperioden, das sind immer Zeitspannungen von
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30 Jahren, weil Sie kennen die Situation, Wetter ist immer. Wetter ist das, was Sie sehen, wenn ich aus dem Fenster rausschaue. Es regnet, es regnet nicht. Klima ist die Mittelung eines bestimmten Wertes über eine Zeitspanne von 30 Jahren. Das heißt, wenn ich den Niederschlag anschaue in einer Klima-Hauptperiode, dann ist es der Mittelwert über diese Dekade von 30 Jahren. Und da gibt es die
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sogenannten Klima-Hauptperioden. Und das ist diese Zeitspanne beispielsweise von 1961 bis 1990. Und an den Farbmustern, die Sie in der Draufsicht erkennen können, können wir sehr schnell erkennen, wie groß ist denn die Variabilität. Und wir können vielleicht auch schon erkennen, gibt es da vielleicht eine
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Signaländerung, verändert sich da etwas in Bezug auf die Abflusssituation. Diese Karten, wie gesagt, können Sie sehr schön einsehen im Hydrologischen Atlas der Bundesrepublik Deutschland. Und diese Abbildung lag Ihnen etwas aus über die mittlere Abschlusshöhe. Nochmal als Vergleichsgröße. Bei
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uns in Aachen regnet es im Jahr rund 800 Millimeter. Und die Größenordnung von 70 Prozent davon geht in die Vernunstung hinein. Und nur der Rest kann dann tatsächlich zum Abfluss gelangen oder in einer Form in einem natürlichen oder einem künstlichen Speicher zurückgehalten werden. Das
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zu den Fragen des Abflussregimes. Und in der nächsten Einheit werden wir uns mit der Wasserstandsmessung und mit der Abflussmessung auseinandersetzen. Bis dahin, tschüss.