Verteilungsvorschriften für extreme Regenspenden
In der Kanalisationstechnik ist das entscheidende Maß für eine ausreichende Dimensionierung die Wahrscheinlichkeit des Auftretens von Einstau- bzw. Überstau- bzw. Entlastungsereignissen, und zwar sowohl aus ökologischer als auch aus sicherheitstechnischer Sicht. In früheren Jahren war es dabei durchaus ausreichend, wenn der einjährige Niederschlag – was auch immer das zu bedeuten hatte – ohne Einstau im Netz hätte abgeleitet werden können. Hierbei hielt man sich an die in der Wasserwirtschaft üblichen Extremwertstatistiken, die aus sog. Partiellen Serien von Regenabschnitten unterschiedlicher Dauer erhoben wurden.
Partielle Serien sind der Größe nach sortierte Niederschlagsabschnitte einer bestimmten Dauer, die über den gesamten Messzeitraum erhoben werden. Partiell deshalb, weil die kleinsten Intensitäten jeder Dauerstufe unter den Tisch fallen, so dass etwa als Stichprobe das fünffache der Anzahl der Messjahre übrig bleibt.
Es gibt nun unterschiedliche Verteilungen, deren Parameter über diese zweidimensionale Messpunktwolke bestimmt werden. Die einfachste und meistverwendete (im letzten Jahrhundert Reinhold) hat nur einen einzigen Parameter. Sie ist über einen einzigen Kurvenwert eindeutig bestimmt, in den meisten Fällen ist es die 15-Minuten-Regenspende der Häufigkeit 1/a, deren Wert in Deutschland zumeist um die 100 l/(s*ha) angesiedelt ist. Sie können aber auch jeden anderen Wert angeben. Der weitere Kurvenverlauf ergibt sich durch einen multiplikativen Beiwert, den Zeitbeiwert (der auch dem entsprechenden Berechnungsverfahren seinen Namen gegeben hat) sowie ähnlich -in der anderen Richtung- ein Häufigkeitsbeiwert. Sie ist von allen Varianten auch die gröbste. Während es sich bei Reinhold um eine Hyperbelfunktion handelt, für die genau ein Parameter die ortsspezifische Anpassung repräsentiert, haben die Extremwertstatistiken (mehrparametrischen Verfahren, bestimmt mit der Methode der kleinsten Quadrate) mindestens 4 ortsspezifische Parameter einer [doppel-]logarithmischen Verteilung (z.B. KOSTRA-Atlas oder eigene Regenauswertungen mit vier bis zu zwölf Parametern). Liegt ein eigenes Regenkontinuum vor, so kann die Vorschrift für die Gewinnung einer direkten Extremwertstatistik auch aus der Auswertung der Regenreihe gewonnen werden.
Es wird eine neue Verteilungsvorschrift angelegt, welche daraufhin editiert werden kann.
Es werden alle Verteilungsvorschriften gelöscht.
Objektebene
Wählt die angewählte Verteilungsvorschrift aus.
Öffnet das Dialogfenster für Änderungen bezüglich der Einstellungen.
Löscht die ausgewählte Verteilungsvorschrift.
Erzeugt eine Kopie der angewählten Verteilungsvorschrift.
Die Statistik der Regenspenden und Niederschlagshöhen erstellt eine Tabelle der entsprechenden Regenwerte, in der nach rechts die Werte mit zunehmenden Wiederkehrzeiten und nach unten in isotoner Folge die Werte für diskrete Dauerstufen verzeichnet sind.
- Regenspenden
- Niederschlagshöhe
- 3D-Flächenmodell
Anleitung für die Implementierung von Verteilungsvorschriften
Einfachlogahritmische Verteilung:
Doppellogarithmische Verteilung:
Verteilung extremer Niederschlagsintensität nach Kostra:
Verwendungsmöglichkeiten einer Vorschrift
Hierzu gibt es in der langjährigen Praxis zweierlei Ansätze:
- Blockregenstaffel: Berechnung einer Folge von Blockregenereignissen einer vorgegebenen Häufigkeit, wobei an jeder Stelle im Netz die ungünstigste Belastung gewertet wird. Das Spektrum muss dabei die gesamte Fließzeit im Netz abdecken.
- Modellregen: Sehr schnell setzte sich bei Anwendung obigen Verfahrens bei genauerer Betrachtung die Erkenntnis durch, dass die Regenabschnitte aus der Vorschrift aus ihrem Kontext gerissen sind, d.h. jeder Abschnitt tritt in den seltensten Fällen zeitlich isoliert auf, er hat einen Vorregen und einen Nachregen. Zu diesem Zwecke wurden künstliche Konstrukte geschaffen, wie z.B. der Eulerregen. Dieser Regen deckt ebenfalls die maximale Fließzeit im Netz ab, beinhaltet jedoch alle Dauerstufen der gewählten Häufigkeit. ++SYSTEMS gibt Ihnen die Möglichkeit aus einer beliebigen Blockregenstaffel automatisch einen Eulerregen herzustellen: Der Eulerregen kann also als der schlimmste Fall eines Regens der festgelegten maximalen Dauer angesehen werden, in dem trotzdem kein Abschnitt einer noch kleineren Häufigkeit vorkommt, aber auch keine größere. Die Erfahrung zeigt, dass für große Häufigkeiten (n>0,5) durchaus gute Ergebnisse erzielt werden. Je seltener die Häufigkeit und je größer die Gesamtdauer des Eulerregens, umso unwahrscheinlicher wird auch das Auftreten eines solcher Art kombinierten Regens in der Wirklichkeit. Es entsteht so die folgende paradoxe Situation: Der hundertjährige Eulerregen enthält also lauter Abschnitte, die in hundert Jahren nur höchstens einmal überschritten werden. Im Eulerregen kommt dieser sicher innerhalb der relativ zu 100 Jahren sehr kleinen Gesamtdauer des Eulerregens vor.
- Gebietsniederschlag:Diese Statistiken können dazu dienen, für Überstau-/Überflutungsnachweise (oder begrenzt auch Schmutzfrachtnachweise) die stärkeren Naturregenereignisse von den irrelevanten Ereignissen zu trennen. Hierzu wurde eine entsprechenden Filterfunktionen geschaffen. Diese Filterfunktion kann auf die Gebietsniederschläge angewendet werden.
Alle Regenereignisse werden ausgefiltert, deren Intensitätscharakteristik (schwarze Linie) über die Regendauer hinweg komplett unterhalb der Regenspendelinie (rote Linie) für die ausgewählte Häufigkeit liegt.
Webinar - Themenschwerpunkt: Regenerstellung aus Verteilungsvorschrift (Kostra) vom 22.09.2016
Zusammenfassung - Webinar - Themenschwerpunkt: Regenerstellung aus Verteilungsvorschrift (Kostra)
00:00:25 | Einleitung
00:01:38 | Aufzähung verschiedener Regentypen
00:02:48 | Exkurs: Blockregen
00:03:45 | Exkurs: Kostra-Atlas (KOSTRA 2010)
00:07:20 | BSP: Erzeugung Blockregen aus Verteilungsvorschrift
00:13:13 | BSP: Erzeugung Euler-Regen aus Blockregen