Systemkurzbeschreibung des Modells QANALYSE

zur Synthese von Durchflüssen im Niedrig-, Mittel- und Hochwasserbereich

Version 11/2002
 
 

Programmautor:

Dr. Volkmar Dunger
Dipl.-Hydrologe
 

Privatanschrift:

Neue Hauptstraße 152 a
D-09618 Brand-Erbisdorf, ST Langenau
Tel.: 03 73 22 / 4 19 07
 

Dienstanschrift:

TU Bergakademie Freiberg
Institut für Geologie
Lehrstuhl für Hydrogeologie
Gustav-Zeuner-Straße 12
D-09596 Freiberg
Tel.: 0 37 31 / 39 32 27
Fax: 0 37 31 / 39 27 20
e-mail: dungerv@geo.tu-freiberg.de
 
 

Ziel der Modellierung:

• Details s. Programmdokumentation (DUNGER, 2002 a)
• Analyse/Synthese von Durchflüssen im Niedrig-, Mittel- und Hochwasserbereich für hinsichtlich Durchflussmessungen unbeobachtete bzw. nicht ausreichend beobachtete Einzugsgebiete
• Beitrag zur hydrologischen Charakteristik kleiner natürlicher bzw. anthropogen beeinflusster Einzugsgebiete
• Beurteilung und Begutachtung der Durchflussdynamik vom Niedrig- bis in den Hochwasserbereich (Ziel folglich anders als beim Hochwasserbemessungsprogramm HQBEMESS, wo es vorrangig um hydrologische Bemessungsaufgaben im Hochwasserbereich geht) (http://www.geo.tu-freiberg.de/~dungerv/software/hqbemess.html)

Modelltyp:

• konzeptionelles Boxmodell
• horizontale Gliederung:
• Einzugsgebiet (bei kleiner Gebietsgröße)
• Entwässerungsteilgebiete entsprechend Entwässerungsnetz (bei größeren Gebieten)

• Teilmodell NQANALYS zur Niedrigwasseranalyse
• Teilmodell MQANALYS zur Mittelwasseranalyse
• Teilmodell HQANALYS zur Hochwasseranalyse

 

Teilmodell NQANALYS:

• Regionalverfahren zur Verallgemeinerung von Niedrigwasserdurchflüssen für verschiedene Dauern und Wiederkehrsintervalle nach GLOS, LAUTERBACH (1972)

 
• Ausgangspunkt: auf die Flusslänge 0 reduzierte Niedrigwasserspenden

 
• reduzierte Niedrigwasserspenden für folgende Gebiete vorhanden:
• Obere Elbe/Mulde
• Weiße Elster
• Zschopau
• Obere Werra
• Ostdeutsches Flachland, Havel-Gebiet
• Methodik zur Ermittlung für andere Gebiete s. GLOS, LAUTERBACH (1972)

 
• Umrechnung auf die real vorhandene Flusslänge im betrachteten Gebiet nach DYCK u.a. (1980)

 
• Berechnung von Niedrigwasserdurchflüssen für Niedrigwasserdauern von 7 und 15 Tage sowie 1 Monat sowie Wiederkehrsintervalle von 2, 10, 20 und 50 Jahre

 
• Berücksichtigung finden:
• Wasserspeicherverhalten der den Abfluss speisenden Gesteine (Algorithmus aus GLOS, LAUTERBACH, 1972 sowie DYCK u.a. (1980)
• Wasserentnahmen und -einleitungen

Teilmodell MQANALYS:

• Verwendung von mittleren Niederschlags- und Abflusswerten des NAU-Atlasses der ehem. DDR (NAU, 1959) oder des Hydrologischen Atlasses der Bundesrepublik Deutschland (HAD, 2000)

 
• Mittelwasserspenden aus SCHNEIDER (1990) in Abhängigkeit von der Morphologie und den Speichereigenschaften des abflussspeisenden Gesteins (programminterne Defaultwerte)

Teilmodell HQANALYS:

• Berechnung von Hochwasserscheiteldurchflüssen

 
• Anwendung folgender Methoden:
• Regionales Bezugs-HQ-Verfahren
• Regionalverfahren nach LAUTERBACH/GLOS
• HQ-Bemessunganglinienverfahren
• Regionales Bezugs-HQ-Verfahren:
• Regionalverfahren, beschrieben in DYCK u.a. (1980)
• Methodik: Übertragung von Durchflussdaten beobachteter Einzugsgebiet auf unbeobachtete Gebiete
• modellinterne Defaultwerte für die Flussgebiete Obere Elbe, Weiße Elster und Zschopau
• für alle anderen Gebiete: vorherige Ermittlung des HQ(2,33)-Wertes (Hochwasserscheiteldurchfluss mit 2,33 Jahren Wiederkehrsintervall) durch den Bearbeiter notwendig, Ermittlung s. DYCK u.a. (1980)
• modellinterne Umrechnung der HQ(2,33) auf HQ-Werte mit anderen Wiederkehrsintervallen
• Liegen keine Informationen vor, so kann das Regionale Bezugs-HQ-Verfahren auch ausgeklammert werden.
• Regionalverfahren nach LAUTERBACH/GLOS:
• Regionalverfahren, beschrieben in LAUTERBACH, GLOS (1965)
• Berechnung eines HQ(0,5)-Wertes (Hochwasserscheiteldurchfluss mit 0,5 Jahren Wiederkehrsintervall) auf Grundlage von Ortsfaktoren Alpha und Beta
• modellinterne Defaultwerte (Alpha, Beta) für alle Flussgebiete Ostdeutschlands
• für alle anderen Gebiete: vorherige Ermittlung des HQ(0,5)-Wertes durch den Bearbeiter notwendig, Ermittlung unter Berücksichtigung von Gebietsgröße, Flusslänge und Pedologie s. LAUTERBACH, GLOS (1965)
• modellinterne Umrechnung der HQ(0,5) auf HQ-Werte mit anderen Wiederkehrsintervallen
• Liegen keine Informationen vor, so kann das Regionalverfahren nach LAUTERBACH/GLOS auch ausgeklammert werden.
• HQ-Bemessunganglinienverfahren:
• Transformation von Niederschlag in Direktabfluss analog Hochwasserbemessungsprogramm HQBEMESS (DUNGER, 2002 b) (http://www.geo.tu-freiberg.de/~dungerv/software/hqbemess.html)
• Methodik s. u.a. SCHRÖDER u.a. (1988), MANIAK (1992) und DYCK, PESCHKE (1995)

Eingabedaten und Simulationsergebnisse:
 

• geographische Region *)
• Flussgebiet *)
• Landschaftscharakter (Flachland ... Hochgebirge) *)
• Alpha- uns Betawerte *)
• mittlerer Jahresniederschlag *)
• mittlerer Jahresabfluss *)
• reduzierte Niedrigwasserspenden *)
• retentionsbeeinflusste Fläche
• Wasserspeichervermögen des Untergrundes (gering, mittel, hoch) *)
• Wasserentnahme- und Einleitmengen *)
• Einzugsgebietsfläche
• längster Fließweg Einzugsgebietsgrenze/Bemessungsstelle
• Länge aller Vorfluter im Einzugsgebiet
• Höhendifferenz Einzugsgebietsgrenze/Bemessungsstelle
• vorherrschender Bodentyp hinsichtlich Infiltrationsvermögen (1 - sehr gut ... 4 - sehr gering)
• Nutzungsanteile (unbewachsen, Ackerland, Wiese/Weide, Obstanlagen, Wald, teil- und vollversiegelte Flächen)

Simulationsergebnisse:

• Ausgabe von Niedrig-, Mittel- und Hochwasserwerten in Tabellenform
• Niedrigwasserdurchflüsse für Wiederkehrsintervalle von 2, 5, 10, 20 und 50 Jahren und Niedrigwasserdauern von 7 Tagen, 15 Tagen und 1 Monat
• langjährig mittlerer Durchfluss
• Hochwasserscheiteldurchflüsse mit Wiederkehrsintervallen von 1, 2, 5, 10, 20, 25, 50 und 100 Jahren entsprechend den 3 Verfahren (Regionales Bezugs-HQ-Verfahren, Regionalverfahren nach LAUTERBACH/GLOS und HQ-Bemessunganglinienverfahren)
• Ausgabe der Ergebnisse als ausführliche Berichtsdokumentation oder Kurzdokumentation (weiterverarbeitbar mit Word)

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Literatur:

Dunger, V. (2002 a):
Dokumentation des Modells QANALYSE zur Analyse von Durchflüssen im Niedrig-, Mittel- und Hochwasserbereich für unbeobachtete bzw. unzureichend beobachtete Einzugsgebiete, Version 11/2002. Nutzerhandbuch

Dunger, V. (2002 b):
Dokumentation des Modells HQBEMESS zur quantitativen Abschätzung des Oberflächenabflusses in Einzugsgebieten sowie zur hydrologischen Bemessung von Entwässerungsstrecken und zur Dimensionierung eines Rückhaltebeckens, Version 11/2002. Nutzerhandbuch

Dyck, S. u.a. (1980):
Angewandte Hydrologie, Teil 1: Berechnung und Regelung des Durchflusses der Flüsse. 2. Auflage, Verlag W. Ernst & Sohn, Berlin

Dyck, S. und G. Peschke (1995):
Grundlagen der Hydrologie. 3. Auflage. Verlag für Bauwesen Berlin

Glos, E. und D. Lauterbach (1972):
Regionale Verallgemeinerung von Niedrigwasserdurchflüssen mit Wahrscheinlichkeitsaussage. Mitteilungen des Institutes für Wasserwirtschaft, Heft 37, VEB Verlag für Bauwesen Berlin

HAD (2000):
Hydrologischer Atlas von Deutschland. Herausgeber: Bundesministerium für Umwelt, Naturschutz und Reaktorsicherheit

Lauterbach, D. und E. Glos (1965):
Empirische Ansätze zur Berechnung von Hochwässern. I. Ein Beitrag zur Berechnung von Hochwasserscheitelwerten unter Berücksichtigung der Häufigkeit des Auftretens. Besondere Mitteilungen zum Gewässerkundlichen Jahrbuch der Deutschen Demokratischen Republik. VEB Verlag für Bauwesen Berlin

Maniak, U. (1992):
Hydrologie und Wasserwirtschaft. Eine Einführung für Ingenieure. 2. Auflage, Springer-Verlag Berlin, Heidelberg, New York

NAU (1959):
NAU-Karte über das Gebiet der DDR (1 : 200 000). Institut für Wasserwirtschaft Berlin

Schneider, K.-J. (1990):
Bautabellen mit Berechnungshinweisen und Beispielen. 9. Auflage, Werner-Verlag

Schröder, W., G. Euler und F.-K. Schneider (1988):
Grundlagen des Wasserbaus. 2. Auflage, Werner-Verlag
 

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