Klassierung von Bauwerken, wasserbaulichen Massnahmen und Oberflächenabfluss als Einflussfaktor an NAWA-Standorten
- Titel
- Klassierung von Bauwerken, wasserbaulichen Massnahmen und Oberflächenabfluss als Einflussfaktor an NAWA-Standorten
- Autor/in
- Datierung
- 19.01.2024
- Beschreibung
- Im Rahmen der Nationalen Beobachtung von Oberflächengewässern sollen die Einflüsse auf die
hydrologischen Charakteristika an 141 NAWA-Standorten beurteilt werden.
Die Forschungseinheit Hydrologische Vorhersagen der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee
und Landschaft entwickelt dafür ein Modell, das Art und Ausmass der sieben Einfluss-Indikatoren
Wasserkraft, Abwasserreinigungsanlagen, Trink-/ Brauchwasser, Landwirtschaft, Seen/ Staustrecken,
Grundwasser und Bauwerke in einem Netzdiagramm darstellt. Forschungsgegenstand dieser Arbeit ist der
Indikator Bauwerke, für den anthropogene und hydraulische Veränderungen in Bezug auf Wasserstand und
Strömungsdynamik am Standort bestimmt werden. Die weitere Untergliederung von Bauwerks-
Beeinflussungen erfolgt quer, längs, und vertikal zur Fliessrichtung analog zu den zugrunde gelegten
Geodatensätzen Ökomorphologie – Stufe F Abstürze, Bauwerke, Abschnitte und Gefährdungskarte
Oberflächenabfluss.
Die Auswertung von Detailbetrachtungen an fünf Untersuchungsstandorten mit ein- und zweidimensionalen
hydraulischen Modellen führt zur Erkenntnis, dass die Beeinflussung in oberstrom und unterstrom des
NAWA-Standorts aufzuteilen ist und der Einfluss auf Wasserstand und Strömungsdynamik mit dem Abfluss
steigt und besonders bei Hochwasser relevant wird. Die Ergebnisse aus den Detailbetrachtungen werden bei
der Gegenüberstellung von Geodaten mit den Beurteilungskriterien Einfluss auf Wasserstand und
Strömungsdynamik in einer Bewertungsmatrix berücksichtigt. Diese ist Berechnungsgrundlage für die
automatische Klassierung der Beeinflussung.
Die Abschätzung der hydrologischen Einflüsse von Oberflächenabfluss wird eine wirksame Fläche begrenzt.
Aus dieser Abgrenzung des Einzugsgebiets ausgehend vom NAWA-Standort wird das potenzielle Volumen
von Oberflächenabfluss einem kumulierten Hochwasservolumen gegenübergestellt. Als alternativer Ansatz
wird der Oberflächenabfluss auf versiegelten Flächen in der unmittelbaren Umgebung des Standorts geprüft.
Die Überlagerung der Bewertung der voneinander unabhängigen Untergruppen Oberflächenabfluss und
Bauwerke führt zu unpräzisen Mischergebnissen; daher wird eine separate Bewertung vorgenommen.
Defizite des Modells sind Datenverfügbarkeit, -genauigkeit und kantonale Unterschiede sowie
vereinfachende Annahmen. Die Anwendungsfälle des Modells sind gezielte Beobachtungen der
massgebenden Einflüsse je Standort und regionale Übertragung hydrologischen Beeinflussungen auf Basis
charakteristischer Muster von Netzdiagrammen.
As part of the National Monitoring of Surface Waters (NAWA), the influences on the hydrological
characteristics at NAWA-sites are to be assessed.
The Hydrological Forecasts research unit of the Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape
(WSL) is developing a model for this purpose that represents the type and extent of the influence indicators
hydropower, wastewater treatment plants, drinking water, agriculture, lake dams, groundwater and structures
in a network diagram. The research subject of this work is the indicator structures, for which anthropogenic
and hydraulic changes in relation to water level and flow dynamics at the site are determined. The
subdivision of the impairment into transverse longitudinal and vertical to the flow direction is analogous to
the underlying geodata sets Ecomorphology - Level F and the Map for surface runoff indication.
The evaluation of detailed observations at five locations with one- and two-dimensional hydraulic models
leads to the conclusion that the hydraulic influences can be divided into upstream and downstream and that
the influence on water level and flow dynamics increases with discharge and becomes particularly relevant
during floods.
The results are considered in an evaluation matrix in which geodata attributes are compared to the assessment
criteria of influence on water level and flow dynamics. These assessment criteria are additionally weighted by
evaluating the significance and precision of all attributes as well as the distance of the structure to the
measuring point in relation to the channel bed width. It is recommended that the opposing assessments of the
influence of accuracy on the measurement result at discharge measuring stations and the anthropogenic
influence at NAWA-sites are evaluated separately.
The assessment of the influence of surface runoff is divided into two parts: From the delineation of a 60min
catchment area, the potential volume of surface runoff is compared to the runoff volume of a 100-year flood
event. In addition, the surface runoff on sealed surfaces in the immediate vicinity of the site is examined. The
assessment of independent subgroups of surface runoff and structures being superimposed leads to imprecise
mixed results; therefore, it is recommended to conduct a separate assessment.
Shortcomings of the model are data availability, accuracy and cantonal differences in resolution as well as
simplifying assumptions in the assessment of hydraulic influences and the delineation of surface runoff.
There is potential for improvements through the inclusion of high-resolution surveys and river profile
measurements, updated geodata. The use cases of the model are targeted observations of the decisive
influences per location and regional transfer of hydrological influences based on characteristic patterns of
network diagrams.
- Im Rahmen der Nationalen Beobachtung von Oberflächengewässern sollen die Einflüsse auf die
- Urheberrechtshinweis
- Weiss Michael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
HSLU
- Departement
- Studiengang
- Art der Arbeit
- Betreuer/Betreuerin
Werk
- Titel
- Klassierung von Bauwerken, wasserbaulichen Massnahmen und Oberflächenabfluss als Einflussfaktor an NAWA-Standorten
- Beschreibung
- Im Rahmen der Nationalen Beobachtung von Oberflächengewässern sollen die Einflüsse auf die
hydrologischen Charakteristika an 141 NAWA-Standorten beurteilt werden.
Die Forschungseinheit Hydrologische Vorhersagen der Eidgenössischen Forschungsanstalt für Wald, Schnee
und Landschaft entwickelt dafür ein Modell, das Art und Ausmass der sieben Einfluss-Indikatoren
Wasserkraft, Abwasserreinigungsanlagen, Trink-/ Brauchwasser, Landwirtschaft, Seen/ Staustrecken,
Grundwasser und Bauwerke in einem Netzdiagramm darstellt. Forschungsgegenstand dieser Arbeit ist der
Indikator Bauwerke, für den anthropogene und hydraulische Veränderungen in Bezug auf Wasserstand und
Strömungsdynamik am Standort bestimmt werden. Die weitere Untergliederung von Bauwerks-
Beeinflussungen erfolgt quer, längs, und vertikal zur Fliessrichtung analog zu den zugrunde gelegten
Geodatensätzen Ökomorphologie – Stufe F Abstürze, Bauwerke, Abschnitte und Gefährdungskarte
Oberflächenabfluss.
Die Auswertung von Detailbetrachtungen an fünf Untersuchungsstandorten mit ein- und zweidimensionalen
hydraulischen Modellen führt zur Erkenntnis, dass die Beeinflussung in oberstrom und unterstrom des
NAWA-Standorts aufzuteilen ist und der Einfluss auf Wasserstand und Strömungsdynamik mit dem Abfluss
steigt und besonders bei Hochwasser relevant wird. Die Ergebnisse aus den Detailbetrachtungen werden bei
der Gegenüberstellung von Geodaten mit den Beurteilungskriterien Einfluss auf Wasserstand und
Strömungsdynamik in einer Bewertungsmatrix berücksichtigt. Diese ist Berechnungsgrundlage für die
automatische Klassierung der Beeinflussung.
Die Abschätzung der hydrologischen Einflüsse von Oberflächenabfluss wird eine wirksame Fläche begrenzt.
Aus dieser Abgrenzung des Einzugsgebiets ausgehend vom NAWA-Standort wird das potenzielle Volumen
von Oberflächenabfluss einem kumulierten Hochwasservolumen gegenübergestellt. Als alternativer Ansatz
wird der Oberflächenabfluss auf versiegelten Flächen in der unmittelbaren Umgebung des Standorts geprüft.
Die Überlagerung der Bewertung der voneinander unabhängigen Untergruppen Oberflächenabfluss und
Bauwerke führt zu unpräzisen Mischergebnissen; daher wird eine separate Bewertung vorgenommen.
Defizite des Modells sind Datenverfügbarkeit, -genauigkeit und kantonale Unterschiede sowie
vereinfachende Annahmen. Die Anwendungsfälle des Modells sind gezielte Beobachtungen der
massgebenden Einflüsse je Standort und regionale Übertragung hydrologischen Beeinflussungen auf Basis
charakteristischer Muster von Netzdiagrammen.
As part of the National Monitoring of Surface Waters (NAWA), the influences on the hydrological
characteristics at NAWA-sites are to be assessed.
The Hydrological Forecasts research unit of the Swiss Federal Institute for Forest, Snow and Landscape
(WSL) is developing a model for this purpose that represents the type and extent of the influence indicators
hydropower, wastewater treatment plants, drinking water, agriculture, lake dams, groundwater and structures
in a network diagram. The research subject of this work is the indicator structures, for which anthropogenic
and hydraulic changes in relation to water level and flow dynamics at the site are determined. The
subdivision of the impairment into transverse longitudinal and vertical to the flow direction is analogous to
the underlying geodata sets Ecomorphology - Level F and the Map for surface runoff indication.
The evaluation of detailed observations at five locations with one- and two-dimensional hydraulic models
leads to the conclusion that the hydraulic influences can be divided into upstream and downstream and that
the influence on water level and flow dynamics increases with discharge and becomes particularly relevant
during floods.
The results are considered in an evaluation matrix in which geodata attributes are compared to the assessment
criteria of influence on water level and flow dynamics. These assessment criteria are additionally weighted by
evaluating the significance and precision of all attributes as well as the distance of the structure to the
measuring point in relation to the channel bed width. It is recommended that the opposing assessments of the
influence of accuracy on the measurement result at discharge measuring stations and the anthropogenic
influence at NAWA-sites are evaluated separately.
The assessment of the influence of surface runoff is divided into two parts: From the delineation of a 60min
catchment area, the potential volume of surface runoff is compared to the runoff volume of a 100-year flood
event. In addition, the surface runoff on sealed surfaces in the immediate vicinity of the site is examined. The
assessment of independent subgroups of surface runoff and structures being superimposed leads to imprecise
mixed results; therefore, it is recommended to conduct a separate assessment.
Shortcomings of the model are data availability, accuracy and cantonal differences in resolution as well as
simplifying assumptions in the assessment of hydraulic influences and the delineation of surface runoff.
There is potential for improvements through the inclusion of high-resolution surveys and river profile
measurements, updated geodata. The use cases of the model are targeted observations of the decisive
influences per location and regional transfer of hydrological influences based on characteristic patterns of
network diagrams.
- Im Rahmen der Nationalen Beobachtung von Oberflächengewässern sollen die Einflüsse auf die
- Autor/in
- Externe Praxispartner
- Eidg. Forschungsanstalt WSL, 8903 Birmensdorf
- Datierung
- 19.01.2024
- Format
- 256 Seiten
- Ort
- Sprache
Rechte
- Urheberrecht
- Weiss Michael, Hochschule Luzern - Departement Technik & Architektur
- Hinweis zu Rechtsgrundlagen
- Lizenzierung
- Klassifikation