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Kenntnisse über die momentane und langfristige hydrologische Situation haben Auswirkungen auf verschiedene Bereiche der Gesellschaft und des öffentlichen Lebens. Zu diesen Bereichen gehören die Gewässernutzung, der Hochwasserschutz, die Landwirtschaft oder die Gewässerökologie. Grundlage dazu bilden Messdaten und lange Messreihen.
Einführung
Aus Sicht der Bilanzierung ergibt sich der Abfluss aus der Differenz von Niederschlag und Verdunstung (zu- oder abzüglich Speicherelementen wie Grundwasser) und sie ist eine zentrale Grösse in der Hydrologie. Für die Messung ist derjenige Teil des Abflusses relevant, welcher sich in Oberflächengewässern sammelt und ist als Wasservolumen, welches pro Zeiteinheit eine Gewässerquerschnittsfläche durchquert, definiert. Der Abfluss ergibt sich aus verschiedenen gemessenen Grössen: Gerinnebreite, mittlerer Wasserstand und Fliessgeschwindigkeit.
Aus den Abflussmessungen gehen verschiedene statistische Grössen für die Wassermenge in einem Gewässer hervor. Sie lassen sich im Abflussspektrum auch auf die drei Zustände Niedrigwasser, Mittelwasser und Hochwasser zuteilen.
Mittelwasser
Definition
Als Mittelwasser bezeichnet man die über längere Zeit gemittelte Höhe des Wasserspiegels (Wasserstand) an einem ausgewählten Punkt eines Gewässers. Für eine verlässliche Aussage über das Mittelwasser muss der Pegelstand dieses Messpunktes über einige Jahre bis Jahrzehnte zeitlich möglichst hoch aufgelöst beobachtet und registriert werden.
Abflussmenge Q182
Aus statistischer Sicht gilt derjenige Abfluss, welcher durchschnittlich an 182 Tagen im Jahr erreicht oder überschritten wird als mittlerer Abfluss (sog. Q182 Abflussmenge). Diese Werte können leicht aus den Jahrbuchblättern für ein jeweiliges Jahr, bzw. für eine gewisse Zeitperiode ermittelt werden.
Niedrigwasser
Definition
Als Niedrigwasser bezeichnet man den Wasserstand oder den Abfluss von Gewässern, welcher deutlich unter dem langjährigen Mittel liegt. Niedrigwasser treten häufig im Sommerhalbjahr als Folge von Trockenperioden und hohen Temperaturen auf. Niedrigwasserabflüsse in Bächen und Flüssen können sich in vielen Bereichen negativ auswirken. Betroffen ist etwa die Fischfauna, die durch sinkende Wasserstände bedroht sein kann. Es kann aber auch zu Engpässen bei der Wasserkraftnutzung oder in der landwirtschaftlichen Bewässerung kommen. Oder die Einleitung von Abwasser kann wegen der geringen Verdünnung problematisch werden.
Genauigkeit
Die Genauigkeit der Abflussbestimmung bei Niedrigwasser ist nicht ganz unproblematisch. Oftmals ist das Verhältnis zwischen Wassertiefe und Profilbreite für geringe Wassermengen sehr klein. Minimale Fehler bei der Pegelaufzeichnung führen damit zu grossen Veränderungen in der Abflussmenge. Die Genauigkeit kann allfällig durch den Einbau einer Niederwasserrinne erhöht werden.
Abflussmenge Q347
Q347 ist der gesetzlich bestimmte statistische Wert der Restwassermenge, welche an 347 Tagen im Jahr erreicht oder überschritten wird. Q347 spielt in der Gewässernutzung hinsichtlich der Regelung von Wasserentnahmen und der gesamten Gewässerökologie eine wichtige Rolle.
Hochwasser
Definition
Als Hochwasser wird der Zustand eines Gewässers bezeichnet, bei dem der Wasserstand deutlich über dem normalen Pegelstand liegt. Hochwasser kann durch natürliche Ursachen wie Starkregen, Schneeschmelze oder Eisversetzung entstehen und gegebenenfalls durch anthropogene Einflüsse, wie grosse Versiegelungsflächen verschärft werden. Bei starkem Anstieg des Gewässerpegels kann es zu Überschwemmungen kommen. Anschwellende Gewässer können Brücken mitreissen und Muren oder Erdrutsche auslösen.
Jährlichkeiten von Hochwassern
Ausgehend von den jährlichen Höchstwerten werden in der Hydrologie den Spitzenabflussmengen verschiedene Wahrscheinlichkeiten (Wiederkehrperioden) zugeordnet, so dass man zum Beispiel von einem 10- oder 100-jährlichen Hochwasser spricht. Formell ausgedrückt werden die Jährlichkeiten der Spitzenabflüsse als HQx bezeichnet. HQ10 bedeutet also beispielsweise einen Spitzenabfluss mit einer statistischen Wiederkehrperiode von 10 Jahren.