Die Wasserzeitschrift der Steiermark 4/2005 - Wasserland Steiermark

Ziel des Projektes war
auch die Entwicklung
einer Methodik, die es
erlaubt, auf Basis der
bestehenden geografischen
und hydrologischen
Daten des Landes
Steiermark Extremwerte
der Abflüsse
für kleinere, unbeobachtete
Einzugsgebiete
zu ermitteln.
Abb. 3: Gemessene jährliche Minima (als
Tagesmittel), Wiederkehrintervall und
95%-Konfidenzintervall errechnet aus
der Gumbel-Verteilungsfunktion einer
Abflussmessstation in der Südweststeiermark.
8
● Offizielle hydrologische Daten
des Hydrografischen Dienstes
der Steiermark.
● Daten aus dem Geografischen
Informationssystem des Amtes
der Steiermärkischen Landesregierung:
digitales Geländemodell,
geologische Karte, Gewässernetz.
Die Untersuchungen erfolgten in
mehreren Teilschritten:
● Kompilation aller relevanten
GIS- und hydrologischen Daten
der Steiermark.
● Definition von 6 Teilregionen
der Steiermark mit vergleichbaren
meteorologischen und
hydrogeologischen Eigenschaften
(siehe Abb. 1).
● Auswahl von Einzugsgebieten
mit ausreichend langen Zeitreihen
kontinuierlich beobachteter
Abflüsse, Abgrenzung der
Einzugsgebiete auf Basis des
Höhenrasters der Steiermark
(siehe Abb. 1).
● Berechnung von Einzugsgebietsparametern,
die einen
Einfluss auf extreme hydrologische
Ereignisse ausüben wie
Fläche, mittlere Hangneigung,
mittlere Höhe, Gewässernetzlänge,
Gewässernetzdichte,
mittlerer Jahresniederschlag,
Sommer- und Winterniederschlag,Landnutzungsverteilung
(Anteile von Wald, Grasland,
keine Vegetation, versiegelte
Flächen).
W a s s e r l a n d S t e i e r m a r k 4 / 0 5
● Statistische Analyse der jährlichen
Extremereignisse und deren
Eintrittswahrscheinlichkeit
(Niedrig- und Hochwasser) aller
Einzugsgebiete mit ausreichend
langen Zeitreihen der
Abflüsse mittels statistischer
Wahrscheinlichkeitsverteilungsfunktionen
- generalisierte
Extremwertverteilung GEV
und Gumbel-Verteilung (siehe
Beispiel in Abb. 2 und Abb. 3).
● Auswahl von Einzugsgebieten
für die Kalibrierung des Regionalisierungsmodells
● Ermittlung der signifikantesten
Einzugsgebietsparameter
● Kalibrierung des statistischen
Modells
● Sensitivitäts- u. Fehleranalyse
● Übertragung auf unbeobachtete
Einzugsgebiete
● Entwicklung eines GIS-gestützten
Softwaretools, der die automatischeEinzugsgebietsabgrenzung
und Berechnung der
hydrologischen Extremwerte
und deren Eintrittswahrscheinlichkeit
für frei auszuwählende
Gewässerpunkte ermöglicht.
Basisdaten für das Regionalisierungsmodell
sind die oben angeführten
einzugsgebietspezifischen
Parameter und die Eintrittswahrscheinlichkeiten
an Pegelstationen.
Für die Kalibrierung wurden
nur jene Einzugsgebiete mit Abflussdaten
herangezogen, bei denen
die folgenden Voraussetzungen
gelten:
● Eine Übereinstimmung zwischen
orografischem und hydrografisch
wirksamem Einzugsgebiet
kann aufgrund der
hydrogeologischen Situation
angenommen werden;
● Zufriedenstellender Fit der
Gumbelverteilung, die beim
Großteil der Einzugsgebiete eine
bessere Anpassung als das
GEV-Modell zeigt.
Nicht für die Kalibrierung verwendbare
Einzugsgebiete befinden
sich vor allem in den verkarsteten
Gebieten der Nördlichen
Kalkalpen.
Ein geeignetes Modell für die zu
schätzenden Parameter der Gumbelfunktion,
die beim Großteil
der Gebiete eine bessere Anpassung
zeigte als die GEV, wurde
entwickelt. Dabei werden verschiedene
Modelle für die Teilregionen
zugelassen, wobei diese
Modelle durch die Herstellung einer
Beziehung zwischen der Antwortvariablen
und der erklärenden
Variablen, welche dieselbe
für alle Gebiete ist, vereinfacht
werden.
Basierend auf diesen Modellen
für die beiden zu schätzenden
Parameter der Gumbelverteilung