Vorlesung Wasserwirtschaft Hydrologie I Vorlesung 5 Themen Abflusskomponenten

Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I Vorlesung 5 Themen: Abflusskomponenten Abflussspendencharakteristik Hauptzahlen des Abflusses Wasserstandsmessungen Wasserstands-Abfluss Beziehungen

Lehrziele der Veranstaltung erschaffen bewerten analysieren anwenden Sie wählen geeignete Messverfahren zur Ermittlung der Abflüsse aus und beschreiben diese. … und schätzen die Überschreitungswahrscheinlichkeiten richtig ein. verstehen … und wissen, worauf sie zurückzuführen sind. erinnern Sie kennen die verschiedenen Abflusskomponenten … Sie kennen die Hauptzahlen des Abflusses … Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Wasserhaushaltsjahr in Deutschland Gutes neues Jahr !!! Das Wasserhaushaltsjahr in der Bundesrepublik Deutschland beginnt bereits 2 Monate vor dem Beginn des Kalenderjahres. Es dauert somit vom 1. November des Vorjahres bis zum 31. Oktober des Kalenderjahres X Niederschlag = Abfluss + Verdunstung + Speicheränderung d. S kann für den Zeitraum 1. 11. - 31. 10. = 0 gesetzt werden Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abfluss Definition gemäß DIN 4049 Allgemein: Unter dem Einfluss der Schwerkraft auf und unter der Landoberfläche sich bewegendes Wasser. Quantitativ: Wasservolu men, das einen bestimmten Querschnitt in der Zeiteinheit durchfließt und einem Einzugsgebiet zugeordnet ist. Bildzitat: Microsoft Corporation Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflussanteile (im terrestrischen Wasserkreislauf) Niederschlag Evaporation Interzeption Effektiver Niederschlag abflusswirksamer Niederschlag Direktabfluss Infiltration Evapotranspiration Bodenfeuchtespeicher Perkolation Grundwasserzufluss Grundwasserspeicher Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken Grundwasserabfluss

Abflussanteile Niederschlag Evaporation Interzeption Effektiver Niederschlag abflusswirksamer Niederschlag Oberflächenabfluss QO Infiltration Bodenfeuchtespeicher Perkolation Zwischenabfluss QI Grundwasserspeicher Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken Grundwasserbürtiger Abfluss QG

Abflussanteil bei Hochwasser QO Oberflächenabfluss QD Direktabfluss QI Interflow QB Basisabfluss Bildzitat: DIN 4049 Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflusskompartimente Oberflächenabfluss QO Teil des Abflusses, der dem Gewässer als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) über die Bodenoberfläche unmittelbar zugeflossen ist. Zwischenabfluss QI Teil des Abflusses, der dem Gewässer als Reaktion auf ein auslösendes Ereignis (Niederschlag oder Schneeschmelze) aus oberflächennahen Bodenschichten zugeflossen ist. Direktabfluss QD (Interflow) Summe aus Oberflächenabfluss und Zwischenabfluss. Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflusskompartimente Basisabfluss QB Teil des Abflusses, der nicht Direktabfluss ist Grundwasserbürtiger Abfluss QG Teil des Basisabflusses, der dem Gewässer aus dem Grundwasser zugeflossen ist. Grundwasserabfluss Grundwasservolumen, das aus einem Grundwasserabschnitt in der Zeiteinheit in dasselbe Grundwasser Stockwerk abfließt. Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Die Hauptzahlen des Abflusses NNQ niedrigster Niedrigwasserabfluss NQ Niedrigwasserabfluss Niedrigwasserabflüsse X MNQ mittlerer Niedrigwasserabfluss Mittelwasserabflüsse MQ Mittlerer Abfluss [m 3/s] MHQ mittlerer Hochwasserabfluss Hochwasserabflüsse HQ X Hochwasserabfluss HHQ höchster Hochwasserabfluss HQ 100 Hochwasserabfluss, der einem Wiederkehrintervall von 100 Jahren zugeordnet werden kann NQ 5 Niedrigwasserabfluss, der an 5 aufeianderfolgden Tagen auftritt Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflussspendencharakteristik Die Abbildung verdeutlicht die Entwicklung der charakteristischen Größen des Gewässers über die Lauflänge. Hq 100 = Abflussspende für ein 100 -jährliches Hochwasserereignis. Abflussspende = Abfluss / Einzugsgebietsfläche [ l / (s *km 2)] Die Spendenangaben dienen dazu Abflüsse zu vergleichen (… wo tritt das größere Hochwasser auf? ). Bildzitat: MMCD Gmb. H Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Durchflussbereiche und Überschreitungswahrscheinlichkeiten Q [m³/s] Q (Pü =10%) Ausuferungsdurchfluss mittlerer Durchfluss Q (Pü = 90%) t Bildzitat: DIN 4049 Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflussregime / Abflussspenden Bildzitat: Hydrologischer Atlas Deutschland Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflussregime II Bildzitat: Hydrologischer Atlas Deutschland Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Regionale Abflussregime Bildzitat: Hydrologischer Atlas Deutschland Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Mittlere jährliche Abflusshöhen 2000 1500 Abflusshöhe in [mm/a] 1000 900 800 700 600 500 400 300 200 150 100 50 0 Bildzitat: Hydrologischer Atlas Deutschland Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Wasserstandsmessungen Je nach Aufgabenstellung und örtlichen Gegebenheiten wird die Wasserstandsmessung mit einer der nachfolgend aufgeführten Methoden ausgeführt. • Pegelmessung • ADCP (Acoustic Doppler Current Profiler) • Venturi-Messgerinne Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Wasserstandsmessung per Pegelmessung Bildzitat: Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Aktuelle Wasserstandsinformationen der Bundesanstalt für Gewässerkunde [bfg] Bildzitat: Bf. G Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Ausgewählte Jahresganglinie Bildzitat: LUA NRW Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Ausgewählte Jahresganglinie Bildzitat: LUA NRW Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflussmessung • Bildzitat: Ott Hydrometrie Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Wasserstands-Abfluss-Beziehung • Für Hochwasserabflüsse ist die Messwertdichte gering (Gefahr der Extrapolation) Die Wasserstand-Abfluss-Beziehung ist im Regelfall durch eine Vielzahl von Messungen im Niedrig- und Mittelwasserbereich belegt. Durch den Einfluss von Verkrautung, Sedimenttransport sowie Rückstau können die Messungen verfälscht werden. Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Wasserstands-Abfluss-Beziehung Bildzitat: Pro Aqua Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Konventionelle Pegelmessung mit Messfügel Bildzitat: Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Pegelmessung in einem Fließprofil Bildzitat: Pro. Aqua Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Beispiele für Pegelmessstellen in NRW Bildzitate: St. UA Krefeld & LUA NRW Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Messschema für Flügelmessungen Messquerschnitt mit Lotrechten Geschwindigkeitsfläche einer Lotrechten Messpunkte an einer Lotrechten Abfluss an dem Messquerschnitt Bildzitat: Pro. Aqua Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Messungen an der Messlotrechten Bildzitat: Pro. Aqua : Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Resultierende Geschwindigkeitsprofile Bildzitat: Pro. Aqua Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Auswertung der Durchflussmessung Bildzitat: Pro. Aqua Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Ultraschall-Doppler-Profil-Strömungsmessung Die Abflussmessung mit dem Ultraschall Doppler Profil Strömungsmesser hat die klassische Messung mit dem Messflügel bereits in weiten Teilen verdrängt. Das Verfahren wird im Regelfall als ADCP Messung (acoustic doppler current profiler) bezeichnet. Dabei handelt es sich um ein Akivsonar, das Schallimpulse in einer definierten Frequenz ausstrahlt. Durch die Messung der Laufzeiten können die Fließgeschwindigkeiten in allen drei Lagen ermittelt werden. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (bfg) hat eine eigenständige Auswertesoftware (AGILA) entwickelt, die mittlerweile weltweit zum Einsatz kommt. Bildzitat: Quantum Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Verschiedene ADCP Messboote Ferngesteuertes ADCP Messboot ADCP Trimaran Schlepp-Messboot mit Fächerecholot Bildzitat: Morgenschweis Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken Bildzitat: Bezirksregierung Arnsberg

ADCP Flussbettdarstellung Bildzitat: Bezirksregierung Arnsberg Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

ADCP Messergebnisse Win. River Bildzitat: hydrographischer Dienst Steiermark-ADCP - Erfahrungsbericht Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

Abflussganglinie Dresden - Hochwasser 2002 Bildzitat: bfg – Herr Adler Der wesentliche Plus-Punkt des ADCP Messprinzips ist es, dass Hochwasserwellen in ihrem vollständigen Verlauf verlässlich gemessen werden können. Vorlesung Wasserwirtschaft & Hydrologie I | 5. Vorlesung |Univ. -Prof. Dr. -Ing. Heribert Nacken

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