Ereignistrennung und Berechnung von Ereignis-Abflussbeiwerten

Die Abflussbeiwerte wurden mit Software aus dem Projekt Abflussbeiwerte der TU Wien bestimmt. Sie beinhalten die Abtrennung des Basisabflusses nach Chapman & Maxwell (1996).
Die Software wurde von Ralf Merz, TU Wien, erstellt und von Rita Ley, Uni Trier, auf die Verhältnisse in Rheinland-Pfalz angepasst. Die Ergebnisse wurden mit manuell ermittelten Ereignis-Abflussbeiwerten verglichen. Der Vergleich ergab eine gute Übereinstimmung.

Vorgehen:

1. Ereignisabtrennung
- Bestimmung des Basisabflusses nach Chapman & Maxwell. Hierfür wurde die Speicherkonstante für jedes Einzugsgebiet iterativ ermittelt, so dass der automatische Basisabfluss in etwa dem entspricht, der manuell festgelegt würde.
- Für jedes Ereignis wurde eine charakteristische Zeitskale tc berechnet, die das Gebietsverhalten unter der Annahme beschreibt, dass die Abflusskonzentration durch einen Linearspeicher beschrieben werden kann. Mit Hilfe dieser Zeitskale ist es möglich, Anfang und Ende eines Ereignisses automatisch zu ermitteln, da damit Ereignisse bzw. Gebiete mit unterschiedlicher Reaktion unterschieden werden können.
- Bei der Bestimmung der Ereignisse wurden zunächst der höchste, zweithöchste, dritthöchste usw. Wert bestimmt und geprüft, ob es jeweils der größte Abfluss der vorhergegangenen und folgenden 12 Stunden ist und das Verhältnis Direktabfluss zum Basisabfluss größer als 2 ist. Ereignisbeginn und –ende wurden so festgelegt, dass innerhalb eines Zeitraumes (β* tc’) der Direktabfluss kleiner als der mit einem Abflussfaktor (α) multiplizierte Scheitelabfluss ist. Wird dieser Wert nicht direkt gefunden, wird die Suche mit hinaufgesetzten α und β bis zu fünf Mal wiederholt.
- Es wurden große bis kleine Ereignissen ausgewiesen, was für eine repräsentative Bestimmung der Abflussbeiwerte wichtig ist. Eine Überprüfung der ermittelten Ereignisse ergab, dass die größten und die meisten großen Ereignisse im untersuchten Zeitraum erfasst wurden.


2. Berechnung der Abflussbeiwerte
- Für die Berechnung der Abflussbeiwerte wurde der Quotient aus dem Direktabfluss (Abfluss – Basisabfluss) und dem Niederschlag im Zeitraum ta – tc’/10 bis te – tc’/10 berechnet.
- Die im ursprünglichen Verfahren vorgesehene Modellierung der Abflussganglinie und Berechnung des Abflussbeiwertes hieraus wurde hier nicht angewandt, da die Abflussbeiwerte ohne Modellierung im Vergleich mit den manuell berechneten Abflussbeiwerten zu besseren Ergebnissen führen. Die modellierten Abflussbeiwerte wurden hier nur für die Fehlersuche genutzt.
- Ereignisse mit Abflussbeiwerten über 0,95 wurden ausgeschieden.
- Ereignisse, mit auffälligen Kennwerten wurden einzeln überprüft und ggf. berichtigt oder gestrichen. Zur Auffindung auffälliger Ereignisse wurden auch die o.g. Ergebnisse aus der Niederschlags-Abflussmodellierung genutzt.

Literatur:
Chapman, T.G.; Maxwell, A.I. (1996): Baseflow separation - comparison of numerical methods with tracer experiments. I. E. Aust. Natl. Conf. Publ. 96/05, S. 539-545
Merz, R.; Blöschl, G.; Parajke, J. (2006): Spatio-temporal variability of event runoff coefficients. Journal of Hydrology (2006) 331, 591-604.