2024-04-19, Rabiei, Ehsan, Hoppe, Holger, Lebrenz, Henning

The need for precipitation data for calibrating hydrodynamic sewer network models is often compromised by using the nearest available rain gauges to study area. Due to the scarcity and irregular locations of the rain gauges, this way of satisfying the need for precipitation data can lead to incorrect conclusions with respect to the temporal and spatial patterns of precipitation, depending on the location of the rain gauges in the study area. Recent developments in the field of precipitation measurement by means of weather radar data open up new possibilities for the use of such data sources in hydrodynamic sewer network models. Even though weather radar provides precipitation information with a high temporal and spatial resolution, the raw radar data contains several sources of error and is inaccurate. The radar data are therefore often corrected and merged with ground measurements. The main objective of this study is to investigate the resolution of precipitation data required to obtain robust results in a hydrodynamic channel network model. The study area is a small catchment close to Munich in Bavaria, Germany. Data from the Isen weather radar station of the German Weather Service (DWD), which is located around 33 km from the study area, was used. Following the objectives of this study, various weather radar data products were processed in order to be used as input for a hydrodynamic sewer network model. The data with a temporal resolution of 5 minutes to 1h and a spatial resolution of 250 m x 250 m up to 1.000 m x 1.000 m form the basis for creation of datasets to be investigated. It has been observed that the use of high-resolution precipitation data leads to better model results, especially when the data is merged with rain gauges. However, it should be noted that the quality of the model results does not decrease linearly when the resolution of the precipitation data is reduced.

2022-12, Venuleo, Sara, Lebrenz, Henning, Staufer, Philipp

Smarte Drainagen, die temporär Wasser zurückhalten, können eine weitere Möglichkeit zur Anpassung an den Klimawandel sein. Sie reduzieren u. a. die Spitzen von Hochwasser und können bei ausbleibenden Niederschlägen zur Linderung der Trockenheit beitragen. Mithilfe von physikalischen Modellversuchen wurden Grenzen und aber auch die grundsätzliche Machbarkeit für Geländesituationen aufgezeigt, die in der Nordwestschweiz und Südbaden typisch sind.

2024-03, Venuleo, Sara, Unrau, Silas, Guido Derungs, Lebrenz, Henning

Das Revitalisierungsprojekt «WieseVital» (BS) sieht den Einbau einer grobkörnigen Schutzschicht über die gesamte Gewässersohle sowie punktuell eingebrachtes, feinkörniges Laichsubstrat vor. Um die Interaktion der beiden Kornfraktionen, insbesondere den Einfluss der Feinsedimente auf die grobkörnige Schutzschicht zu beurteilen, wurde an der Fachhochschule Nordwestschweiz (FHNW) ein physikalisches Wasserbaumodell im Massstab 1:20 nachgebaut. Unter Beachtung von Skalierungseffekten und den abgeleiteten Rand- und Übertragungsbedingungen, konnten wertvolle Grundlagen und Hinweise für den Bau und den Betrieb des geplanten Flussabschnitts gewonnen werden. Das eingebrachte feinkörnige Laichsubstrat verteilt und vermischt sich bis zur Vermischungstiefe, die durch «kinetische Siebung» (z. B. beim HQ100) deutlich erhöht werden kann. Im Allgemeinen erleichtern die Feinsedimente den Bewegungsbeginn der grobkörnigen Schutzschicht, ohne allerdings ihre Stabilität zu gefährden. Ergänzend können erhöhte Kolkbildungen an geplanten ökologischen Einbauten durch lokale Sohlsicherungsmassnahmen begrenzt werden. Im späteren Betrieb kann das Modell von Wilcock & Crowe für die Abschätzung der gesamten Geschiebefracht angewendet werden, falls die raumzeitliche Verteilung der notwendigen Gewässersohleneigenschaften bekannt ist.

2023, Dups, Yanick, Santolamazza, Daniela Pavia, Staufer, Philipp, Lebrenz, Henning

Niedrigwasserperioden können mit dem Q347 (5-Prozent-Quantil) beschrieben werden. Die Unterschreitung dieses Schwellenwertes hat Auswirkungen auf die Planung und den Betrieb relevanter Infrastruktur, auch um die ökologischen Auswirkungen in den Fliessgewässern zu reduzieren. In dieser Studie werden für die gletscherfreien Einzugsgebiete des Untersuchungsgebiets um den Kanton Solothurn die zeitliche Variabilität der Unterschreitungsereignisse analysiert und neue Abschätzungsmodelle des Q347-Wertes für unbeobachtete Einzugsgebiete vorgestellt. In den letzten 30 Jahren ist ein vermehrtes Auftreten der Unterschreitungstage, bzw. eine systematische Abnahme der Q347-Werte aufgrund von Klimawandel, zu beobachten. Auch ist die Eintrittswahrscheinlichkeit der Niedrigwasserperioden mit zunehmender Er-eignisdauer für spätere Sommermonate am höchsten. Des Weiteren schlagen wir neue Regressionsmethoden zur Ab-schätzung des Q347 für unbeobachtete Einzugsgebiete vor. Wir vergleichen drei Verfahren zur Auswahl von geeigneten Parametern und evaluieren drei Regressionsmodelle in Kombination mit zwei Anpassungsmethoden zur Ergänzung verkürzter Zeitreihen des gemessenen Abflusses. Die Validierung ergibt, dass die vorgeschlagenen Modelle kleinere Fehler und grössere, lineare Zusammenhänge zwischen Schätz-und beobachtetem Wert erzeugen als die Vergleichs-modelle. Die Anwendung auf die «Einzugsgebietsgliederung Schweiz» zeigt eine räumlich homogenere, aber EZG-spezifische Verteilung des Q347. Diese sollte als Beitrag zur Bewältigung der zukünftigen Herausforderungen in der Was-serwirtschaft angesehen werden.