Boden und Untergrund bestimmen die Abflussreaktion eines Einzugsgebietes:
Einzugsgebiete mit einem hohen Anteil an wenig speicherfähigen Böden über undurchlässigem Untergrund weisen eine für die Hochwasserabflussbildung geringe Speicherkapazität auf. Sie reagieren deshalb mit einer raschen Abflussbildung auf Starkniederschläge. Dominieren in einem Gebiet mächtige und speicherfähige Böden über hoch durchlässigem Untergrund, ist die Abflussbildung stark verzögert. Abflussprozesskarten zeigen in hoher räumlicher Auflösung an, wo in einem Einzugsgebiet der Hochwasserabfluss rasch, wo verzögert oder gar stark verzögert entsteht. Mit Hilfe solcher Karten lassen sich die Abflussreaktion von Einzugsgebieten, der Hochwasserverlauf und die Hochwasserspitze zuverlässig abschätzen (Literatur).
Automatisierte Erstellung von Abflussprozesskarten mit GIS:
Die Erstellung von Abflussprozesskarten ist anspruchsvoll und kann, je nach Komplexität und Grösse des Gebiets, mit aufwendigen Feldarbeiten verbunden sein (vgl. Methodik Scherrer AG). Die SoilCom GmbH hat sich darauf spezialisiert, Abflussprozesskarten mit einem GIS-gestützten Verfahren automatisiert herzuleiten. Es wurde am Institut für Umweltingenieurwissenschaften der ETH Zürich entwickelt und in zahlreichen Einzugsgebieten auf einer Fläche von insgesamt über 3000 km2 angewendet (vgl. Referenzen).
Abflussprozesskarten werden für folgende Anwendungen erstellt:
- Abschätzung von Dimensionierungsabflüssen (vgl. Projekte Scherrer AG)
- Identifikation der bei Hochwasserabflüssen stark beitragenden Flächen (Einzugsgebietsmanagement)
- kurzfristige Hochwasserwarnung in ungemessenen Einzugsgebieten *
- Identifikation von Flächen mit einem erhöhten Risiko für Pestizid- und Nährstoffabschwemmung
- Abschätzung des Abflussrückganges in Trockenperioden (Niedrigwasserproblematik)
Automatisiert erstellte Abflussprozesskarten bestehen für folgende Gebiete (vgl. Referenzen):
- gesamter Kanton Zürich (1830 km2)
- Emme oberhalb Emmenmatt (BE, 443 km2)
- Kleine Emme, oberhalb Littau (LU, 478 km2)
- Ilfis, oberhalb Langnau (BE, 188 km2)
- Lütschine, oberhalb Gsteig (BE, 379 km2)
- Schächen, oberhalb Altdorf (UR, 109 km2)
- Minster, oberhalb Euthal, Rüti (SZ, 60 km2)
- Allenbach, oberhalb Adelboden (BE, 29 km2)
Projektpartner:
- F. Naef (ETH Zürich, HyBeSt GmbH)
Bild: Abflussprozesskarte für das Einzugsgebiet der Kleinen Emme (478 km2). Die Karte wurde im Rahmen einer Hochwasserstudie in Zusammenarbeit mit der Scherrer AG und im Auftrag von Verkehr und Infrastruktur des Kantons Luzern (vif) erstellt. Anhand der unterschiedlichen Zusammensetzung der Abflusstypen (rasch bis sehr stark verzögert beitragend) lässt sich die unterschiedliche Abflussreaktion der einzelnen Teileinzugsgebiete abschätzen.