Modelle zur operationellen Hochwasservorhersage:
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Hennef
DWA, Dt. Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V.
2009
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| Edition: | [Stand:] Juli 2009 |
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| adam_text | Titel: Modelle zur operationellen Hochwasservorhersage
Autor:
Jahr: 2009
Modelle zur operationellen Hochwasservorhersage
Inhalt
Vorwort ..............................................................................................•...................................................¦............. 3
Verfasser ..............................................................................................................—..................•............................. 3
Bilderverzeichnis...................................................................................................................................................... 5
Tabellenverzeichnis...............................................................................................................................•.................. 5
Begriffsbestimmungen............................................................................................................................................. 6
1 Ziel und Vorgehensweise....................................................................................................................... 7
2 Fragebogenaktion................................................................................................................................... 8
3 Uberblick zur Struktur von Hochwasservorhersagesystemen............................................................. 8
3.1 Vorhersage und Prognose......................................................................................................................... 8
3.2 Hochwasservorhersagesysteme................................................................................................................ 9
4 Messung und Datenerfassung der hydrometeorologischen Eingangsgrofien..................................... 11
4.1 Apparative Ausstattung............................................................................................................................ 11
4.2 Wetterradar............................................................................................................................................. 13
5 Vorhersagen der meteorologischen Eingangsgrofien........................................................................... 14
5.1 Niederschlagsvorhersagen........................................................................................................................ 14
5.2 Schnee..................................................................................................................................................... 14
6 Representative hydrologische Modelle zur Hochwasservorhersage........................................................... 15
6.1 Detenninistische Modelle......................................................................................................................... 16
6.1.1 Hochwasservorhersagemodell Hartung und Partner................................................................................ 16
6.1.2 Hochwasservorhersagemodell LARSIM.................................................................................................... 18
6.1.3 Hochwasservorhersagemodell MIKE FLOOD WATCH/MIKE 11 (MIKE Flood)......................................... 24
6.1.4 Hochwasservorhersagemodell NASIM HWV............................................................................................. 28
6.1.5 Hochwasservorhersagemodell PRAEDICT/NAXOS................................................................................... 31
6.1.6 Hochwasservorhersagemodell VMOD....................................................................................................... 33
6.1.7 Hochwasservorhersagemodell WAVOS Saar............................................................................................. 36
6.1.8 Hochwasservorhersagemodell WinPRO.................................................................................................... 38
6.1.9 Zusammenfassung zur Modellübersicht................................................................................................... 42
6.2 Stochastische Vorhersagemodelle............................................................................................................. 43
6.2.1 Neuronale Netze...................................................................................................................................... 43
6.2.2 Vorhersagemodelle mit Fuzzy-Systemen.................................................................................................. 44
6.3 Berechnung des Gebietsniederschlags durch die Vorhersagemodelle....................................................... 45
7 Vorhersage- und Warnzeitraume.......................................................................................................... 46
8 Beispielrechnungen mit dem Modell PRAEDICT.................................................................................. 48
8.1 Kompensation des Ausfalls von Stationsniederschlagen........................................................................... 48
8.2 Güte der Niederschlagsvorhersage........................................................................................................... 50
8.3 f Fortschreibung der Hochwasservorhersage.............................................................................................. 51
Literatur ....................................................................................................................................................._ 52
4 Juli 2009 DWA-Themen
________________________ModeUe zur operationeUen Hochwasservorhersage
Anlagen
AnlageA.l Fragebogen........................................................................................................................................ 55
Anlage A.2 Tabellarische Zusammenstellung der relevanten erhaltenen Antworten aus der Befragung........ 61
Anlage A.3 Auswertung der Befragung nach Messnetzdichte und angestrebter Weiterentwicklung.............. 66
Anlage A.4 Auswertung der Befragung nach Betreibern, Flussgebieten und Modellen................................... 67
Anlage A. 5 Auswertung der Befragung nach Vorhersageintervall und Hochwasserwarnung.......................... 68
Bilderverzeichnis
Bild 1: Ubersicht der Fehlerquellen bei der operationellen Hochwasservorhersage...................................... 10
Bild 2: Standorte und Radien der 16 Radarstationen des DWD.................................................................... 13
Bild 3: Strukturdiagramm fur ein konzeptionelles N-A-Modell..................................................................... 16
Bild 4: Modellschema von LARSIM im Wasserhaushalts-Modus................................................................... 19
Bild 5: Operationeller Betrieb von LARSIM................................................................................................... 20
Bild 6: Vorliegende bzw. in Bearbeitung beflndliche hochaufgeloste Wasserhaushaltsmodelle mit Larsim... 23
Bild 7: Schematischer Aufbau von MIKE Flood Watch.................................................................................. 24
Bild 8: Raumliche Darstellung von Echtzeitdaten in Flood Watch................................................................ 26
Bild 9: Uberschwemmungskarte in Flood Watch.......................................................................................... 27
Bild 10: MIKE Flood Watch Installationen...................................................................................................... 28
Bild 11: Vorhersagemodell PRAEDICT fur das hessische Einzugsgebiet der Lahn........................................... 31
Bild 12: Minimale und maximale Vorhersagezeitraume in Relation zur Einzugsgebietsgrofie A^................... 46
Bild 13: Realisierbare Vorhersageraume fur die Flussbereiche des Einzugsgebiets Fulda................................ 47
Bild 14: Spendenlangsschnitte an Pegeln der Fulda mit Szenarien von Niederschlags-Stationsausfallen
im Januar 2005................................................................................................................................. 49
Bild 15: Spendenlangsschnitte an Pegeln der Lahn mit Szenarien von Niederschlags-Stationsausfallen
im Februar 2005.................................................................................,.............................................. 49
Bild 16: Auswertung der gemessenen und vorhergesagten 1- Stunden Summen der Niederschlage
in [mm] an 12 Niederschlagsstationen (NDS_1-12).......................................................................... 50
Bild 17: Auswertung der gemessenen und vorhergesagten 12-Stunden-Summen der Niederschlage
in [mm] an 12 Niederschlagsstationen (NDS_1-12).......................................................................... 51
Bild 18: Vorhergesagter Abfluss am Pegel Kalkofen (5400 km2, Lahn) fur sechs Vorhersagen
unter Nutzung der Niederschlagsvorhersagen aus dem Lokalmodell des DWD................................. 52
Tabellenverzeichnis
Tabelle 1: Unterschiede von Hochwasservorhersage und Hochwasserprognose................................................. 8
Tabelle 2: Berechnung des Gebietsniederschlags und Kompensation des Stationsausfalls in
den Modellen der Befragung............................................................................................................. 45
Tabelle 3: Analysierte Pegel und ihre Einzugsgebietsgrofsen an Fulda und Lahn .............................................. 48
DWA-Themen Juli 2009
Modelle zur operationellen Hochwasservorhersage
Begriffsbestimmungen
DWD
Deutscher Wetterdienst
FGM
Flussgebietsmodell
CIS
Geographisches Informationssystem
Hydrologische Modellsofrware
Rechner-Programme zur Simulation Hydrologischer Parameter
N-A-Modell
Niederschlag - Abflussmodell
LM
Lokalmodell des DWD zur Niederschlagsvorhersage
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Lokalmodell Europa - Zusammenarbeit der Wetterdienste in Europa
DH1
Danish Hydraulic Institute
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