Kurzbericht zum zweiten Vortragsblock:
"Bestimmung extremer Abflüsse"

Rapporteur: Marcel de Wit

Einführung

Die Bestimmung extremer Abflüsse wird zur Einschätzung von Überschwemmungsrisiken benötigt. Eine solche Einschätzung ist Ausschlag gebend für Leitlinien, Bauwerke und Infrastruktur und ist darüber hinaus aus versicherungstechnischen Gründen wichtig. Eine Unterschätzung des Überschwemmungsrisikos könnte zu beträchtlichen Schäden führen, während eine Überschätzung die Planungskosten in die Höhe treiben kann. Je nach dem potentiellen Schaden werden zu Planungszwecken in der Regel Wiederholungsintervalle im Bereich von einmal in 102 Jahren bis einmal in 103 Jahren verwendet. Das Problem dabei ist, dass die Observationsdaten für die meisten Flüsse zu kurzfristig sind, um feste Regelabflüsse davon abzuleiten. In diesem Vortrag wurden Methoden zur Definition und Berechnung extremer Abflusswerte dargelegt. Diese Zusammenfassung stützt sich in der Hauptsache auf die Studien, die im Vortrag 2 erläutert wurden, beinhaltet jedoch ebenfalls Ergebnisse der relevanten Aspekte, die in den anderen beiden Vorträgen dargelegt wurden. Hier eine Kurzübersicht der Zusammenfassung: i) Möglichkeiten und Grenzen der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse, ii) alternative Ansätze zur Berechnung extremer Abflüsse, iii) andere Themen, die mit der Berechnung von extremen Abflüssen zusammenhängen, und iv) eine Synthese des Workshop-Vortrags.

Möglichkeiten und Grenzen der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse

Herkömmlich wurden Überschwemmungshäufigkeitsanalysen zur Einschätzung der Wiederholungsintervalle und des Ausmaßes extremer Überschwemmungen verwendet. Deren Relevanz wurde illustriert durch die Tatsache, dass während des Workshops Überschwemmungshäufigkeitsgrafiken für eine Vielzahl von Flüssen präsentiert wurden. Merz (R.) kombinierte sogar Informationen aus einer Vielzahl von österreichischen Einzugsbereichen zur Ableitung der kombinierten Überschwemmungshäufigkeitsstreuungen für spezifische Überschwemmungstypen. Die Grenzen der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse zur Berechnung extremer Abflüsse wurden durch verschiedene Beispiele observierter Extremwerte illustriert, die nicht zu den Streuungsfunktionen passen: Schumann (Saxen-2002), Naef (Saltina-1993), und Blöschl (Zwetl-2002). Die begrenzten Möglichkeiten der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse sind nicht nur durch die begrenzt vorhandenen Observationsdaten bedingt. Naef zeigte auf, dass Abflussmessungen bei extremem Hochwasser oft nicht zuverlässig sind. Merz (B.) und Bárdossy stellten die Frage, ob langfristige Abflussaufzeichnungen in Anbetracht des Aufwärtstrends bei observierten Spitzenwerten stationär sind. Auch die fehlende Homogenität und die Extrapolation der Abflussdaten wurden als Schwäche der Überschwemmungshäufigkeitsanalyse genannt.

Alternative Ansätze zur Berechnung extremer Abflüsse

Blöschl präsentierte ein quasi-analytisch abgeleitetes Überschwemmungshäufigkeitsmodell, das sowohl den Überschwemmungstyp als auch die Jahreszeitenabhängigkeit angibt. Daten von 50.000 Abflussereignissen in Österreich wurden zur Entwicklung und Validierung dieser Methode genutzt. Der Hauptvorteil dieser Methode besteht darin, dass sie Informationen aus mehreren Einzugsbereichen kombiniert und damit eine Analyse der Hochwasser verursachenden Prozesse ermöglicht. Naef hat ähnliche Experimente für Schweizer Einzugsbereiche durchgeführt. De Wit/Torfs (Maas) und Diermanse/Chbab (Rhein) präsentierten Ergebnisse eines stochastischen Niederschlagsgenerators in Kombination mit hydrologischen und hydraulischen Modellen. Dieses Instrumentarium wurde zur Berechnung von langfristigen (103 Jahre) Abflussdaten genutzt. Ein solches Instrumentarium hat sich als wertvolles Hilfsmittel zur Erforschung von Überschwemmungsbedingungen erwiesen, die derart schwerwiegend sind, dass sie von den Observationsdaten nicht abgedeckt werden (Mehlig).

Andere Themen, die mit der Berechnung von extremen Abflüssen zusammenhängen

Eine Vielzahl von Rednern betonte, dass die Extremität eines Ereignisses nicht nur unter dem Gesichtspunkt der Abflüsse/Wasserstände quantifiziert werden sollte, sondern dass dabei auch die verursachten Schäden zu berücksichtigen seien. Dieses Thema wurde von Mehlhorn angesprochen, der Hilfsmittel zur Einschätzung des Überschwemmungsrisikos zu (Rück-)Versicherungszwecken präsentierte. Solche Hilfsmittel umfassen nicht nur den Aspekt der Flutwarnung, sondern inventarisieren auch die Schadensanfälligkeit und die Wertestreuung. Naef/Thieken/Grünewald zeigten Beispiele für die Nutzung historischer Informationen zur Analyse von Extremwerten auf. Sie suggerierten, dass viele bislang noch nicht erkundete brauchbare Informationen in den Archiven ruhen. Die Nutzung der Paleoflut-Analyse wurde zwar angesprochen, jedoch im Workshop nicht weiter ausdiskutiert. Maskey, der einen fuzzy-logischen Ansatz zur Herabsenkung der Unsicherheit bei Hochwasserprognosen präsentierte, ging auf das Thema Hochwasserprognose bei extremen Ereignissen ein.

Synthese

Überschwemmungshäufigkeitsanalysen werden immer noch häufig zur Berechnung extremer Abflüsse verwendet. Die Begrenzungen dieser Methode sind bekannt und dies hat bereits zur Entwicklung zusätzlicher Methoden geführt, die teils statistisch und teils prozessbasiert sind. Allgemeiner Konsens bestand darüber, dass es sich bei diesen Methoden um Ergänzungen handelt und dass deren Nutzung sich in erheblichem Maße nach den Zielen der Berechnung und nach der Verfügbarkeit von zuverlässigen Daten richtet. Weitere Verbesserungen sind in den kommenden Jahren durch den Zugang zu neuen Daten (permanentes Monitoring, Archivauswertung, räumliche Daten etc.) sowie durch die Einführung bewährter Methoden und den Austausch von Erfahrungen aus ganz Europa zu erwarten.