Starkregenvorsorge und Klimaanpassung - Entwicklung eines Vorhersagesystems für Kommunen
© Springer Vieweg | Springer Fachmedien Wiesbaden GmbH (8/2023)
Unser Klima hat sich mit dem Ansteigen der mittleren Lufttemperatur in den letzten Jahren bereits spürbar verändert. Extremereignisse, wie Stürme, Starkregen und Trockenzeiten, treten häufiger auf und eine weitere Zunahme dieser Phänomene sowie der durch sie entstehenden Schäden ist zu erwarten. Kommunen und Regionen sollten diese Entwicklung ernst nehmen, sich klimaresilient weiterentwickeln und die vorhandenen Instrumente der Vorsorge nutzen.
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Unser Klima hat sich mit dem Ansteigen der mittleren Lufttemperatur in den letzten Jahren bereits spürbar verändert. Extremereignisse, wie Stürme, Starkregen und Trockenzeiten, treten häufiger auf und eine weitere Zunahme dieser Phänomene sowie der durch sie entstehenden Schäden ist zu erwarten. Kommunen und Regionen sollten diese Entwicklung ernst nehmen, sich klimaresilient weiterentwickeln und die vorhandenen Instrumente der Vorsorge nutzen.
Auf dem Weg zu besseren Wasserstand-Durchfluss-Beziehungen
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Die qualitätsgesicherte Erfassung von Wasserstand-Durchfluss- Beziehungen (W-Q) hat in der Hydrometrie eine sehr weitreichende Bedeutung und ist die Grundlage vieler nachfolgender Analysen und Modellierungen inklusive der Hochwasservorhersage. Im operativen Alltag eines Messnetzbetreibers wird nicht unerheblich Personalkapazität für die kontinuierliche Überprüfung und Aktualisierung der W-Q-Beziehungen aufgebracht. Aus Sicht der Datenqualität ist dies unerlässlich, in der Praxis wird man diesen Ansprüchen nicht immer gerecht.
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Die qualitätsgesicherte Erfassung von Wasserstand-Durchfluss- Beziehungen (W-Q) hat in der Hydrometrie eine sehr weitreichende Bedeutung und ist die Grundlage vieler nachfolgender Analysen und Modellierungen inklusive der Hochwasservorhersage. Im operativen Alltag eines Messnetzbetreibers wird nicht unerheblich Personalkapazität für die kontinuierliche Überprüfung und Aktualisierung der W-Q-Beziehungen aufgebracht. Aus Sicht der Datenqualität ist dies unerlässlich, in der Praxis wird man diesen Ansprüchen nicht immer gerecht.
Bildbasierte Durchflussmessverfahren für das Monitoring von Hochwasserereignissen
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Die Überwachung von Hochwasserereignissen in Echtzeit gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Zuverlässige Wasserstands- und Durchflussdaten sind für die Hochwasserüberwachung und für die Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen von entscheidender Bedeutung.
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Die Überwachung von Hochwasserereignissen in Echtzeit gewinnt in den letzten Jahren immer mehr an Bedeutung. Zuverlässige Wasserstands- und Durchflussdaten sind für die Hochwasserüberwachung und für die Planung von Hochwasserschutzmaßnahmen von entscheidender Bedeutung.
Qualitative Hochwasservorhersage in Lenzkirch auf Basis von Bodenfeuchteund Pegeldaten
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Seit einigen Jahren werden Hochwasservorhersagen in Deutschland mit hoher Genauigkeit an Landespegeln angeboten, so dass zeitnah Gegenmaßnahmen im Katastrophenschutz und Zivilschutz angestoßen werden können. An kleinen Gewässern jedoch kommt es durch den Mangel an Pegelanlagen zu einem reduzierten Monitoring.
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Seit einigen Jahren werden Hochwasservorhersagen in Deutschland mit hoher Genauigkeit an Landespegeln angeboten, so dass zeitnah Gegenmaßnahmen im Katastrophenschutz und Zivilschutz angestoßen werden können. An kleinen Gewässern jedoch kommt es durch den Mangel an Pegelanlagen zu einem reduzierten Monitoring.
Vergleich und Bewertung von Durchflussmessungen nach dem Geschwindigkeits-Flächen-Verfahren in Bezug auf die begrenzte Anzahl von Messlotrechten
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Die Größen Wassertand (W) und Durchfluss (Q) sind ein grundlegender Bestandteil der wasserwirtschaftlichen Praxis und werden für viele wasserwirtschaftliche Aufgaben und Fragestellungen benötigt. So finden diese Größen unter anderem Verwendung in Vorhersagemodellen, werden zur Kalibrierung von hydrodynamisch- numerischen Modellen genutzt und sind grundlegend zur Erstellung und Validierung von Wasserstand- Durchfluss- Beziehungen (W-Q-Beziehungen).
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Die Größen Wassertand (W) und Durchfluss (Q) sind ein grundlegender Bestandteil der wasserwirtschaftlichen Praxis und werden für viele wasserwirtschaftliche Aufgaben und Fragestellungen benötigt. So finden diese Größen unter anderem Verwendung in Vorhersagemodellen, werden zur Kalibrierung von hydrodynamisch- numerischen Modellen genutzt und sind grundlegend zur Erstellung und Validierung von Wasserstand- Durchfluss- Beziehungen (W-Q-Beziehungen).
Wege zur Echtzeitbewirtschaftung: Erfahrungen mit IoT-Sensorik in bestehenden Messnetzen
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Die Einrichtung von hydrometrischen Messpunkten ist kostenintensiv, aber für viele Aufgaben in der Wasserwirtschaft unerlässlich. Grundsätzlich werden Messstandorte zur Maximierung ihrer Wirtschaftlichkeit hinsichtlich ihrer Repräsentativität der Flussgebietseinheit und des festgelegten Schutzgutes festgelegt.
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Die Einrichtung von hydrometrischen Messpunkten ist kostenintensiv, aber für viele Aufgaben in der Wasserwirtschaft unerlässlich. Grundsätzlich werden Messstandorte zur Maximierung ihrer Wirtschaftlichkeit hinsichtlich ihrer Repräsentativität der Flussgebietseinheit und des festgelegten Schutzgutes festgelegt.
Autonomous Vehicles in der Hydrometrie - Ein Erfahrungsbericht
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Verlässliche hydrometrische Messungen bilden in der Regel die Grundvoraussetzung für wasserwirtschaftliche sowie wasserbauliche Bemessungsaufgaben und dienen außerdem der Beurteilung ökologischer Entwicklungen. Je umfangreicher und verlässlicher ein erhobener Datensatz ist, desto präziser und ressourcenschonender können Bemessungswerte ermittelt und Bewirtschaftungsregeln erstellt werden. Morgenschweis weist darauf hin, dass es für eine zukunftsweisende Wasserbewirtschaftung unerlässlich ist, über möglichst zuverlässige Datensätze zu verfügen.
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Verlässliche hydrometrische Messungen bilden in der Regel die Grundvoraussetzung für wasserwirtschaftliche sowie wasserbauliche Bemessungsaufgaben und dienen außerdem der Beurteilung ökologischer Entwicklungen. Je umfangreicher und verlässlicher ein erhobener Datensatz ist, desto präziser und ressourcenschonender können Bemessungswerte ermittelt und Bewirtschaftungsregeln erstellt werden. Morgenschweis weist darauf hin, dass es für eine zukunftsweisende Wasserbewirtschaftung unerlässlich ist, über möglichst zuverlässige Datensätze zu verfügen.
IoT-Gewässergüte-Monitoring mittels KI-basierter Hauptionenzerlegung aus Leitfähigkeitsdaten im Erfteinzugsgebiet
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Die Anforderungen an das Monitoring von Wassermengen und Wassergüte werden immer größer, was häufig mit steigenden Kosten für Laboranalysen und umfangreicher Sensorik einhergeht. Umgekehrt wird aber selten der volle Informationsgehalt bereits erhobener Parameter in Gänze analysiert. Die elektrische Leitfähigkeit (englisch: electrical conductivity, EC) ist ein solcher arameter, welcher die Summe der im Wasser gelösten Ionen widerspiegelt und gleichzeitig ein integriertes Signal des Abflussgeschehens darstellt.
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Die Anforderungen an das Monitoring von Wassermengen und Wassergüte werden immer größer, was häufig mit steigenden Kosten für Laboranalysen und umfangreicher Sensorik einhergeht. Umgekehrt wird aber selten der volle Informationsgehalt bereits erhobener Parameter in Gänze analysiert. Die elektrische Leitfähigkeit (englisch: electrical conductivity, EC) ist ein solcher arameter, welcher die Summe der im Wasser gelösten Ionen widerspiegelt und gleichzeitig ein integriertes Signal des Abflussgeschehens darstellt.
Verdichtung des Pegelmessnetzes im Emscher- und Lippe-Einzugsgebiet
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Im Zuge der Aufarbeitung der Hochwasserereignisse vom 14. Juli 2021 wurde von EGLV ein Aktionsprogramm Roadmap Krisenhochwasser aufgelegt. Die Verdichtung des Pegelmessnetzes war eine der ersten Ad-hoc-Maßnahmen, die zur Durchführung beschlossen wurde. In der Summe wurden im Laufe von 5 Monaten 14 Wasserstandmessungen aufgebaut, mit denen Wasserstände erfasst werden und deren Daten sofort für die Online-Hochwasservorhersage der Nebenläufe im Emscher- und Lippegebiet zur Verfügung stehen.
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Im Zuge der Aufarbeitung der Hochwasserereignisse vom 14. Juli 2021 wurde von EGLV ein Aktionsprogramm Roadmap Krisenhochwasser aufgelegt. Die Verdichtung des Pegelmessnetzes war eine der ersten Ad-hoc-Maßnahmen, die zur Durchführung beschlossen wurde. In der Summe wurden im Laufe von 5 Monaten 14 Wasserstandmessungen aufgebaut, mit denen Wasserstände erfasst werden und deren Daten sofort für die Online-Hochwasservorhersage der Nebenläufe im Emscher- und Lippegebiet zur Verfügung stehen.
Trennung spezifischer Wellenfrequenzbänder mittels Frequenzfilterung
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Zur Bestimmung von Tideparametern in Küstengewässern ist es notwendig, die Zeitreihen gemessener Wasserstände durch geeignete Verfahren zu glätten und so die Tidekurve von hochfrequenten Wellen zu trennen. Zu diesem Zweck wurden, anstelle einer Glättung mittels gleitender Mittelwerte, unterschiedliche Frequenzfilter getestet. Diese Auswertung zeigt, dass Frequenzfilter gut geeignet sind, die nieder- und hochfrequenten Wellen voneinander zu trennen.
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Zur Bestimmung von Tideparametern in Küstengewässern ist es notwendig, die Zeitreihen gemessener Wasserstände durch geeignete Verfahren zu glätten und so die Tidekurve von hochfrequenten Wellen zu trennen. Zu diesem Zweck wurden, anstelle einer Glättung mittels gleitender Mittelwerte, unterschiedliche Frequenzfilter getestet. Diese Auswertung zeigt, dass Frequenzfilter gut geeignet sind, die nieder- und hochfrequenten Wellen voneinander zu trennen.
