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Kooperation zwischen FGG Elbe und BfG

„Neue Hochwasserstatistik als Grundlage für modellbasierte Wasserspiegellagenberechnungen“

Ergebnisse des Projekts „Homogenisierung der langen HQ-Reihen (1890 – 2013) für deutsche Elbepegel“

Projektbearbeitung:Marcus Hatz, Jörg-Uwe Belz, Norbert Busch, Maria Larina-Pooth (alle BfG), Pavel Balvín (T.G. Masaryk Water Research Institute), Jakub Krejčí (Aqualogic Consulting)

Projektbegleitung:Deutsch-tschechische Expertengruppe der IKSE unter der Leitung von Jörg-Uwe Belz

„3. Dialog zum Hochwasserschutz Elbe“ am 15.08.2019 in Lüneburg

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Hochwasserscheitelreduktionen durch Talsperren in Tschechien und ThüringenH

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Entwicklung des Hochwasserrückhalteraums in Talsperren im Elbegebiet

ab 1932: Saaletalsperren

ab 1960: Moldaukaskade / Nechranice B

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Physikalische Inhomogenität der langen HQ-Reihen (1890 – 2013) für Elbepegel

Pegel Barby (OD)

Die statistischen Testverfahren belegen jedoch für alle HQ-Reihen und alle Pegel Trendfreiheit, Fehlen von Bruchpunkten und statistische Homogenität!


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Exkurs: Homogenisierung der Pegelstatistik im Rheingebiet

Arbeiten der Hochwasserstudienkommission (HSK, 1978) und der Internationalen Kommission zum Schutz des Rheins (u.a- IKSR / BfG, 1999)

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Modellsysteme für die deutsche Elbe, die Saale und das tschechische Elbeeinzugsgebiet

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1D-SOBEK-Elbe (BfG)

1D-SOBEK-Saale (BfG)

WTM-Saale (BfG)

Aqualog-Modell (Aqualogic Consulting)

inkl. zweier Modelle für die Moldau: historischer Zustand (ohne Talsperren) und im heutigen Zustand (mit Talsperren)

1

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Talsperren:1: Bleilochtalsperre und Hohenwarte (Saale) 2: Lipno (Moldau)3: Orlík (Moldau)4: Nechranice (Eger)


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Simulationsergebnisse für das Hochwasser 2013 (Pegel Barby)

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HQ2

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Ohne Talsperren (Zustand 1890) mit Saaletalsperren

mit Saaletalsperren und TS Lipno mit Saaletalsperren und Moldaukaskade

alle Talsperren (Ist-Zustand) ohne Talsperren (Zustand 2013)

Ganglinien des Hochwassers 06/2013 für sechs verschiedene modellierte Zustände (ohne Deichbrüche)


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Eigenschaften der zur Homogenisierung ermittelten Transformationsfunktionen

oS-oLi-oOr-oNe(1890) mS-mLi-mOr-mNe(2013)

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Winkelhalbierende

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Zustand 1890 (ohne Talsperren) bzw. Zwischenzustände

Pegel Wittenberge

Sommer-ereignisse

Winter-ereignisse

*Nomenklatur der einzelnen umzurechnenden Zustände entsprechend BfG-Bericht 1938.


9

Ergebnis: Homogene HQ-Reihe im Zustand „2013“ (mit Wirkung der Talsperren)

HW 1920

Zustand 1890 (ohne Talsperrenwirkung) Z. 2013

Pegel Wittenberge (OD)

Zwischenzustände (zunehmende Talsperrenwirkung)


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Ergebnis: Homogene HQ-Reihe im Zustand „1890“ (ohne Wirkung der Talsperren)

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Homogene Reihen Zustand 1890 HQ-WQE Inhomogene Reihe HQ-WQE DELTA-HQ-Werte

HW 2006

Pegel Dresden (OD)

Zustand 2013 (mit Talsperrenwirkung) Z. 2013Zwischenzustände (zunehmende Talsperrenwirkung)


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Relative Wirkung der Talsperren für neun Pegel entlang der Elbe

Vergleich der HQT-Werte der homogenen Extremwertstatistiken „1890“ und „2013“

Daten: Extremwertstatistiken basierend auf Projektdaten „WQ-Elbe 1890“

relative Werte: in % von HQT-Wert ohne Talsperren (Zustand 1890)

Obere Elbe

Untere Mittelelbe

Die Talsperren entfalten ihre größte relative Wirkung bei Hochwasserereignissen um HQ5-20. Sie nimmt entlang der Elbe von Dresden (> 14% bei HQ10) nach Neu Darchau (> 8% bei HQ10) ab.

Maximalwert


12

Ergebnisse der statistischen Berechnungen am Beispiel des HQ100-Abfluss

Homogene Reihe Zustand 1890 – „OD“ Inhomogene Reihe – „OD“ Homogene Reihe Zustand 2013 – „OD“

ohne TalsperrenWittenberge:

4970 m³/s

inhomogenWittenberge:

4750 m³/s

mit TalsperrenWittenberge:

4560 m³/s-230 m³/s -190 m³/s

BfG-Projekt „W-Q-Elbe 1890“

Ziel: …die Konsolidierung eines soliden Datenfundaments für hydrologisches Arbeiten und darauf aufbauendes Verwaltungshandeln an der deutschen Elbe.

Output: verbesserte, aber weiterhin inhomogene HQ-Reihen!

Bild: Jährliche Verän-derung der tQ(max)-Werte [in %] (ohne Retentionsbereinigung durch Talsperren)


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Ergebnisse der statistischen Berechnungen am Beispiel des HQ100-Abfluss

Homogene Reihe Zustand 1890 – „OD“ Inhomogene Reihe – „OD“ Homogene Reihe Zustand 2013 – „OD“

Homogene Reihe Zustand 1890 – „WQE“ Inhomogene Reihe – „WQE“ Homogene Reihe Zustand 2013 – „WQE“


4700 m³/s


4540 m³/s


4290 m³/s

-270 m

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-230 m³/s -190 m³/s

-240 m³/s -250 m³/s


4970 m³/s


4750 m³/s


4560 m³/s


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Und nun? Fragen zum Umgang mit den Ergebnissen

Expertengespräch „Bemessungsgrundlagen für den Hochwasserschutz an der Elbe“ (14./15.3.2018 in Magdeburg)

Verwendung „offizieller Daten“ oder der Projekt-daten „WQ-Elbe 1890“?

Neufestlegung der BHQ-Werte notwendig?

Trennung von hydrologischen Grundlagen und wasserwirtschaftlichen Festlegungen?

Erkenntnisse aus dem Homogenisierungsprojekt für die zukünftige Bemessungspraxis?

Abstimmung im internationalen Elbeeinzugsgebiet?

Neuberechnung der ÜSG für Hochwasserrisiko-management-Richtlinie?

Ermittelte Talsperrenwirkung als fachlich-hydrologisch begründeten Klimazuschlag nutzen?

Auf Grundlage des Expertengesprächs erfolgte bis Ende 2018 in der FGG Elbe die Erarbeitung von Beschlussvorschlägen für den Elberat!


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Festlegungen zum Umgang mit den Ergebnissen des Projekts

10 Beschlüsse des Elberats (31. Sitzung, 02.11.2018), u.a.:

Pegel HQ2 HQ5 HQ10 HQ20 HQ50 HQ100 HQ200 BHQ

Abfluss [m³/s]Zustand 1890

(Zustand ohne Wirkung der Talsperren auf Grundlage der Datenbasis „WQE“)Orientierungswert der

Länder bei Schutzziel HQ100

Dresden 1610 2180 2600 3100 3800 4360 4950 4370

Torgau 1570 2140 2560 3060 3740 4280 4840 4280

Barby 2240 2970 3450 3960 4590 5050 5480 4920

Magdeburg 2210 2940 3400 3890 4460 4850 5230 4870

Tangermünde 2220 2950 3420 3900 4470 4860 5230 4770

Wittenberge 2190 2860 3300 3760 4310 4700 5060 4545

Neu Darchau 2140 2730 3130 3560 4100 4480 4860 4450

Grundsätze zur regelmäßigen Überprüfung der Extremwertstatistik

Grundsätze für den Umgang bei Abweichung von Werten und grenzüberschreitender Betroffenheit

Grundsätze zur Berücksichtigung von Hochwasserschutzmaßnahmen in der Statistik

Weiteres Vorgehen zur Berechnung von Wasserspiegellagen für BHQ und HQT


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Festlegungen zur zukünftigen Vorgehensweise


Grundsätze zur regelmäßigen Überprüfung der Extremwertstatistik

Überprüfung der Extremwertstatistik, wenn für ein hydrologisches Ereignis an drei von insgesamt

neun hydrologischen Pegeln HQ50 erreicht oder überschritten wird, ansonsten alle 6 Jahre im Rahmen der vorläufigen Bewertung des Hochwasserrisikos

Grundsätze für den Umgang bei Abweichung von Werten und grenzüberschreitender Betroffenheit

Ein Abweichen vom BHQ mit geringeren Jährlichkeiten bei der Bemessung bleibt jedem Land unbenommen. Bei grenzüberschreitender Betroffenheit ist eine Abstimmung vorzunehmen.

Ein Abweichen vom BHQ nach oben setzt eine Abstimmung innerhalb der FGG Elbe voraus.

Grundsätze zur Berücksichtigung von Hochwasserschutzmaßnahmen in der Statistik

Realisierte Maßnahmen zur Verbesserung des Hochwasserschutzes werden bei der Neuberechnung der Wasserspiegellagen berücksichtigt. Ausnahmen bilden gesteuerte Flutpolder. Letztere dienen als „Klimareserve“, d.h. der Vorsorge vor den nicht quantifizierbaren Veränderungen in der Niederschlags-Abflussintensität.

Weiteres Vorgehen zur Berechnung von Wasserspiegellagen für BHQ und HQT

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Wasserspiegellagenberechnungen für HQT-Werte durch die BfG


1D-SOBEK-Modell der Elbe

WSP-Berechnung als einheitliche, länderübergreifende Orientierung für die Bemessung der HWS-Anlagen.

2D-DelftFM-Modell im Projekt „Tangermünde – Geesthacht“

WSP-Berechnung mit höher aufgelöstem Modell in Kooperation mit den Bundesländern an der Unteren Mittelelbe

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Marcus Hatz

BfG, Referat M2

Telefon: +49 261/1306-5574

E-Mail: [email protected]

Vielen Dank für ihre Aufmerksamkeit.

Bild: Bleilochtalsperre an der Saale (24.07.2014)

BfG-Bericht 1938 verfügbar unter: http://doi.bafg.de/BfG/2018/BfG-1938.pdf

http://doi.bafg.de/BfG/2018/BfG-1938.pdf

Date post:	31-Jan-2021
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