erstellt: 9.9.1999

(Alle im Vortrag verwendeten Daten entstammen der Meßdatenbank der AG Dürreych , (1999). Die Aussagen stützen sich im wesentlichen auf den Meßzeitraum 03/97 bis 08/99).

Die heutige Hochwasservorsage wie sie z.B. von der Hochwasservorhersagezentrale in Baden-Württemberg (HVZ BW) betrieben wird, stützt sich im wesentlichen auf Wettervorhersagemodelle, die sie mit N-A-Modellen koppelt. Im Falle eines Hochwassers werden außerdem online Pegel- und Niederschlagsdaten verarbeitet. Auch kalibrierte Wetterradardaten können einfließen (Homagk, 1999).

Mit diesem Verfahren lassen sich für größere Flüsse sehr gute Vorhersagen treffen. In kleineren Gebieten (in etwa bis zur Größe des Oos-Einzugsgebietes in Baden-Baden) können sie jedoch nur bedingt eingesetzt werden, da die Modelle vor allem auf die Ist-Zustände in den Oberläufen der Einzugsgebiete angewiesen sind. Diese müßten von Pegeln erfaßt werden, die in kleineren Gebieten nur selten vorhanden sind. Jedoch sind bei diesen Gebieten die Vorhersagezeiten dann trotzdem zu kurz, um eine echte Vorwarnung praktizieren zu können.

Einen Beitrag zur Vergrößerung dieser Vorwarnzeit könnte hier die Erfassung oder Abschätzung der aktuellen "Abflußbereitschaft" eines Gebietes bringen. Diese Informationen könnte zusammen mit einer Niederschlagsvorhersage zu einer ersten Schätzung des zu erwartenden Abflusses führen.

In diesem Vortrag sollen zwei sich ergänzende Verfahren, diese "Abflußbereitschaft zu ermitteln am Beispiel des Dürreychbachtales (oberes Einzugsgebiet der Eyach) vorgestellt werden.
 
 

1.) Zustandsermittlung aus Kurzzeit-Ganglinienanalyse

Unsere Untersuchungen haben gezeigt, daß extreme Hochwässer im Buntsandstein vor allem dann entstehen, wenn eine hohe Niederschlagsmenge auf eine möglichst gesättigte Oberfläche fällt. Ansonsten weist der Untergrund ein sehr hohes Dämpfungsvermögen auf.

In vielen N-A-Modellen findet sich daher als eine Variable für die Bestimmung des Abflußbeiwertes eines Gebietes (=Anteil des Regens, der direkt zum Abfluß kommt) der sogenannte "Basisabfluß" (= Abflußhöhe vor Ereignisbeginn). Er soll dazu dienen, die Füllung des abflußaktiven, oberflächennahen Bodenspeichers abzuschätzen. Allerdings weisen Buntsandsteingebiete mächtige Grundwasserspeicher auf, die fast ausschließlich für die Höhe des Basisabflusses verantwortlich sind, deren Füllung läßt jedoch fast keinen Rückschluß auf das aktuelle Abflußverhalten des Gebietes zu. Dies läßt sich viel besser aus dem momentanen Gefälle (1. Ableitung) der Abflußganglinie bestimmen: Entleert sich noch der Bodenspeicher, ist die Abflußganglinie steiler als während der Entleerung des eigentlichen Grundwasserspeichers. Zur Unterscheidung der Boden- und Grundwasserkomponente muß nur eine genügende Zahl an Auslaufganglinien vorliegen und ausgewertet werden. Besser ist es jedoch, sich auf gemessene Bodenfeuchtedaten zu stützen.
 
 

2.) Zustandsermittlung durch Bodenfeuchtemessung

Nennenswerter Abfluß findet erst statt, wenn Flächen mit Sättigung der obersten Bodenschicht in genügend großer Ausdehnung vorhanden sind ("Sättigungsflächen"). Plaziert man einige Bodenfeuchtemeßstationen im Bereich solcher Flächen, erlauben diese eine permanente Erfassung des aktuellen Gebietszustandes.

Abbildung 1: Zusammenhang zwischen Bodenfeuchte (oben), Niederschlag und Abfluß (unten); Zeitpunkte für "Speicher leer" aus Steigunsanalyse (unten)

Eine Bodenfeuchtemeßstation mit mehreren Sensoren (5-6) innerhalb der obersten 50 cm müßte in einer repräsentativen, temporären Sättigungsfläche des zu überwachenden Einzugsgebiets installiert werden. Die Elektronik müßte Sättigungszustände selbständig erkennen und entsprechende (Funk-)Signale senden. Temporäre Sättigungsflächen lassen sich mit Hilfe Digitaler Reliefanalyse und anschließende Überprüfung im Gelände relativ einfach ermitteln (vgl. Waldenmeyer, 1999).