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CASE STORY
HOCHWASSERVORHERSAGE FÜR DIE LAUSITZER NEISSE
Erstellung eines Hochwasservorhersagemodells für die Lausitzer Neiße
Für den operationellen Einsatz im Landeshochwasserzentrum des
Freistaates Sachsen in Dresden wurde ein Hochwasservorhersagemodell für
die Lausitzer Neiße entwickelt.
VERANLASSUNG
Anlass für die Modellerstellung
war das extreme Hochwasser
vom August 2010, bei dem an
vielen Pegeln im Flussgebiet der
Lausitzer Neiße die bis dahin
beobachteten höchsten
Wasserstände übertroffen
wurden. Frühere Versuche einer
modellgestützten operationellen
Hochwasservorhersage für die
Lausitzer Neiße lieferten wegen
des damaligen Fehlens
notwendiger Informationen aus
den tschechischen und
polnischen Gebietsteilen nur
unzureichende Ergebnisse. Da
sich seitdem die Daten-
verfügbarkeit deutlich verbessert
hat, waren zum Zeitpunkt der
Beauftragung im Herbst 2011 die
Aussichten für eine erfolgreiche
Modellentwicklung gut.
MODELLSTRUKTUR
Das Hochwasservorhersagemodell gestattet die operationelle Vorhersage von
Wasserständen und Abflüssen an insgesamt 11 Pegeln in Sachsen und
Brandenburg für einen Vorhersagezeitraum von bis zu 48 Stunden. Die
Systemskizze des Modells (Abbildung oben) veranschaulicht die Lage der Pegel
zueinander und gibt Auskunft darüber, welche Teilmodelle für die Vorhersage zur
Anwendung kommen. Grundlage für deren Kalibrierung und Validierung bildeten
Aufzeichnungen über abgelaufene Hochwasserereignisse seit 1981.
AUFTRAGGEBER
Landeshochwasserzentrum am Sächsischen
Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und
Geologie
PROJEKTPARTNER
Björnsen Beratende Ingenieure GmbH
HERAUSFORDERUNG
Echtzeit-Vorhersage von Wasserständen und
Durchflüssen bei Hochwasser
LÖSUNG
Kopplung von Niederschlag-Abfluss- und
Flusslaufmodellen in einem Vorhersagemodell
NUTZEN
Hochwasservorhersagen ermöglichen eine
frühzeitige Hochwasserwarnung und die
rechtzeitige Einleitung von Maßnahmen zur
Gefahrenabwehr.
ORT / LAND
Dresden / Sachsen
MARKTGEBIET
Oberflächen- und Grundwasser
©DHI
MODELLBAUSTEINE
Konzeptionell wurde sich bei der Modellentwicklung an den
bereits existierenden Hochwasservorhersagemodellen für
die Spree und die Schwarze Elster orientiert. Zur
Vorhersage für die Pegel Hartau und Zittau 1 am Oberlauf
der Lausitzer Neiße sowie für vier weitere Pegel an den
Nebengewässern Mandau und Pließnitz kommen einfache
Niederschlag-Abfluss-Modelle (N-A-Modelle) zur
Anwendung. Sie bestehen aus einem empirischen Baustein
zur Beschreibung der Abflussbildung und aus Impuls-
antworten zur Beschreibung der Abflusskonzentration auf
der Landoberfläche. Zur Ableitung der Impulsantworten
wurde auf das Konzept der linearen Speicherkaskade
zurückgegriffen.
Zur Vorhersage für die Neißepegel Rosenthal 1,
Hagenwerder, Görlitz, Podrosche 3 und Klein Bademeusel
kommen hydrologische Flusslaufmodelle (Wellenablauf-
modelle) zur Anwendung, die auf dem Konzept des linearen
Stufenmodells basieren. Dabei werden bis zu drei
Durchflussbereiche unterschieden, der Flussbettbereich und
zwei Vorlandbereiche. Als lineares Teilmodell des
nichtlinearen Stufenmodells wird das Translations-
Diffusions-Modell genutzt. Bei der Vorhersage werden die
wichtigsten seitlichen Zuflüsse, z. B. die aus Polen
kommende Witka, lagegerecht berücksichtigt.
Sowohl den N-A-Modellen als auch den Flusslaufmodellen
nachgeschaltet ist ein Modellbaustein zur Echtzeit-
Vorhersagekorrektur, die auf einem Vergleich zwischen
den bis zum aktuellen Zeitpunkt berechneten und den
beobachteten Abflussganglinien basiert.
MODELLTESTUNG
Die Abbildung unten zeigt exemplarisch das Ergebnis der
Validierung des Flusslaufmodells für den Pegel Görlitz
anhand des Hochwassers vom Januar 2011.
MODELLANWENDUNG
Das entwickelte Hochwasservorhersagemodell wurde in
Zusammenarbeit mit der Björnsen Beratende Ingenieure
GmbH im Landeshochwasserzentrum Sachsen
implementiert. Es ist dort seit Ende 2012 im Einsatz.
Seitdem konnte es sich bereits mehrfach bewähren, z. B.
während des Hochwassers vom Juni 2013.
Neben dem Hochwasservorhersagemodell für die Lausitzer
Neiße wurden von DHI-WASY auch die im Landeshoch-
wasserzentrum Sachsen eingesetzten Hochwasser-
vorhersagemodelle für die Spree und die Schwarze Elster
sowie Teilmodelle für die Elbe und die Mulde entwickelt.
©DHI
Vergleich von beobachteter und berechneter Abflussganglinie am Pegel Görlitz für das Hochwasser vom Januar 2011
Kontakt: Dr. Jörg Walther - jow@dhigroup.com
Weitere Informationen finden Sie unter: www.dhi-wasy.de / www.dhigroup.com

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DHI Case Story Hochwasservorhersagemodell Neiße

  • 1. CASE STORY HOCHWASSERVORHERSAGE FÜR DIE LAUSITZER NEISSE Erstellung eines Hochwasservorhersagemodells für die Lausitzer Neiße Für den operationellen Einsatz im Landeshochwasserzentrum des Freistaates Sachsen in Dresden wurde ein Hochwasservorhersagemodell für die Lausitzer Neiße entwickelt. VERANLASSUNG Anlass für die Modellerstellung war das extreme Hochwasser vom August 2010, bei dem an vielen Pegeln im Flussgebiet der Lausitzer Neiße die bis dahin beobachteten höchsten Wasserstände übertroffen wurden. Frühere Versuche einer modellgestützten operationellen Hochwasservorhersage für die Lausitzer Neiße lieferten wegen des damaligen Fehlens notwendiger Informationen aus den tschechischen und polnischen Gebietsteilen nur unzureichende Ergebnisse. Da sich seitdem die Daten- verfügbarkeit deutlich verbessert hat, waren zum Zeitpunkt der Beauftragung im Herbst 2011 die Aussichten für eine erfolgreiche Modellentwicklung gut. MODELLSTRUKTUR Das Hochwasservorhersagemodell gestattet die operationelle Vorhersage von Wasserständen und Abflüssen an insgesamt 11 Pegeln in Sachsen und Brandenburg für einen Vorhersagezeitraum von bis zu 48 Stunden. Die Systemskizze des Modells (Abbildung oben) veranschaulicht die Lage der Pegel zueinander und gibt Auskunft darüber, welche Teilmodelle für die Vorhersage zur Anwendung kommen. Grundlage für deren Kalibrierung und Validierung bildeten Aufzeichnungen über abgelaufene Hochwasserereignisse seit 1981. AUFTRAGGEBER Landeshochwasserzentrum am Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie PROJEKTPARTNER Björnsen Beratende Ingenieure GmbH HERAUSFORDERUNG Echtzeit-Vorhersage von Wasserständen und Durchflüssen bei Hochwasser LÖSUNG Kopplung von Niederschlag-Abfluss- und Flusslaufmodellen in einem Vorhersagemodell NUTZEN Hochwasservorhersagen ermöglichen eine frühzeitige Hochwasserwarnung und die rechtzeitige Einleitung von Maßnahmen zur Gefahrenabwehr. ORT / LAND Dresden / Sachsen MARKTGEBIET Oberflächen- und Grundwasser ©DHI
  • 2. MODELLBAUSTEINE Konzeptionell wurde sich bei der Modellentwicklung an den bereits existierenden Hochwasservorhersagemodellen für die Spree und die Schwarze Elster orientiert. Zur Vorhersage für die Pegel Hartau und Zittau 1 am Oberlauf der Lausitzer Neiße sowie für vier weitere Pegel an den Nebengewässern Mandau und Pließnitz kommen einfache Niederschlag-Abfluss-Modelle (N-A-Modelle) zur Anwendung. Sie bestehen aus einem empirischen Baustein zur Beschreibung der Abflussbildung und aus Impuls- antworten zur Beschreibung der Abflusskonzentration auf der Landoberfläche. Zur Ableitung der Impulsantworten wurde auf das Konzept der linearen Speicherkaskade zurückgegriffen. Zur Vorhersage für die Neißepegel Rosenthal 1, Hagenwerder, Görlitz, Podrosche 3 und Klein Bademeusel kommen hydrologische Flusslaufmodelle (Wellenablauf- modelle) zur Anwendung, die auf dem Konzept des linearen Stufenmodells basieren. Dabei werden bis zu drei Durchflussbereiche unterschieden, der Flussbettbereich und zwei Vorlandbereiche. Als lineares Teilmodell des nichtlinearen Stufenmodells wird das Translations- Diffusions-Modell genutzt. Bei der Vorhersage werden die wichtigsten seitlichen Zuflüsse, z. B. die aus Polen kommende Witka, lagegerecht berücksichtigt. Sowohl den N-A-Modellen als auch den Flusslaufmodellen nachgeschaltet ist ein Modellbaustein zur Echtzeit- Vorhersagekorrektur, die auf einem Vergleich zwischen den bis zum aktuellen Zeitpunkt berechneten und den beobachteten Abflussganglinien basiert. MODELLTESTUNG Die Abbildung unten zeigt exemplarisch das Ergebnis der Validierung des Flusslaufmodells für den Pegel Görlitz anhand des Hochwassers vom Januar 2011. MODELLANWENDUNG Das entwickelte Hochwasservorhersagemodell wurde in Zusammenarbeit mit der Björnsen Beratende Ingenieure GmbH im Landeshochwasserzentrum Sachsen implementiert. Es ist dort seit Ende 2012 im Einsatz. Seitdem konnte es sich bereits mehrfach bewähren, z. B. während des Hochwassers vom Juni 2013. Neben dem Hochwasservorhersagemodell für die Lausitzer Neiße wurden von DHI-WASY auch die im Landeshoch- wasserzentrum Sachsen eingesetzten Hochwasser- vorhersagemodelle für die Spree und die Schwarze Elster sowie Teilmodelle für die Elbe und die Mulde entwickelt. ©DHI Vergleich von beobachteter und berechneter Abflussganglinie am Pegel Görlitz für das Hochwasser vom Januar 2011 Kontakt: Dr. Jörg Walther - jow@dhigroup.com Weitere Informationen finden Sie unter: www.dhi-wasy.de / www.dhigroup.com