Tafel 5.7 - HADESdaten

5.7
Grosse Hochwasser – unterschiedliche
Reaktionen von Einzugsgebieten auf
Starkregen
5.7
Unterschiedliche Abflussreaktionen von Hangflächen auf künstliche Starkregen
Réaction différenciée de l’écoulement, sur des pentes, lors de fortes pluies artificielles
Fig. 1
Fig. 2
Versuchsanordnung
Dispositif expérimental
Beobachtete Abflussreaktionen an 18 Beregnungsstandorten (siehe Übersichtskarte)
Réaction observée de l’écoulement pour 18 stations d’arrosage (voir carte d’ensemble)
Beregnungsanlage
Installation d’arrosage
Abflussbeiwerte bei einer Beregnungsintensität von 50–110 mm/h
Coefficients d’écoulement avec une intensité d’arrosage de 50–110 mm/h
Fortes crues – réactions différenciées de
certains bassins aux fortes pluies
Windschutz
Protection contre le vent
1
2
3
4
5
6
7
8
9
10
11
12
13
14
15
16
17
18
Willerzell (Mulde) 15
14
Sprinkler
Arroseur
80
Tensiometer
Tensiomètre
Folie für die Verlustmessung
Membrane pour la mesure
des pertes
Grandi piene – reazioni differenziate dei
bacini imbriferi alla pioggia intensa
10
Humus
Humus
17
11
8
13
60
Mineralboden
Sol minéral
Fels
Rocher
Willerzell (Hang) 16
TDR-Sonde
Sonde TDR
Major Floods – Differing Reactions of
Catchments to Intense Rainfall
40
Piezometer
Piézomètre
18
20
Sammelrinne für den
Oberflächenabfluss
Rigole pour recueillir
l’écoulement superficiel
Autoren /Auteurs /Autori /Authors:
Felix Naef, Simon Scherrer, Christian Zurbrügg
Institut für Hydromechanik und Wasserwirtschaft der
Eidgenössischen Technischen Hochschule, Zürich
Institut d’hydromécanique et d’amenagement des
eaux de l’Ecole polytechnique fédérale, Zurich
Beregnungsstandorte
Stations d’arrosage
Ψ [%]
Therwil 7
2
3
6
4
TDR-Sonde
Sonde TDR
Graben
Fosse
9
Neigung von 20–55 %
Pente de 20–55 %
Ebersol
Schnebelhorn
Bauma
Hittnau
Blauen
Nenzlingen
Therwil
Sonvilier
St-Imier
Passo del San Gottardo
Alpe di San Gottardo
Hospental
Bilten I
Bilten II
Willerzell (Mulde)
Willerzell (Hang)
Heitersberg
Spreitenbach
Blauen 5 , 1
12
0
0
1
2
3
Fallbeispiele (siehe Fig. 3)
Exemples de stations (voir fig. 3)
Instrumentierung
Instrumentation
Ψ [%]
4h
Anteil des abfliessenden Niederschlags
Proportion des précipitations s’écoulant
Fliesswege
Ecoulement de l’eau
Tensiometer
Tensiomètre
Wasserspiegel
Niveau d’eau
Piezometer
Piézomètre
Sammelrinne für den Oberflächenabfluss
Rigole pour recueillir l’écoulement
superficiel
TDR-Sonde
Sonde TDR
Graben
Fosse
Fels
Rocher
Fig. 3
Fallbeispiele zu den Beregnungsversuchen
Exemples de stations d’arrosage
Schnell reagierende Hangfläche
Surface pentée à réaction rapide
Leicht verzögert reagierende Hangfläche
Surface pentée à réaction légèrement retardée
Verzögert reagierende Hangfläche
Surface pentée à réaction retardée
Stark verzögert reagierende Hangfläche
Surface pentée à réaction fortement retardée
Willerzell (Mulde) 15
Willerzell (Hang) 16
Therwil 7
Blauen 5
Standorteigenschaften / Caractéristiques locales
Standorteigenschaften / Caractéristiques locales
Standorteigenschaften / Caractéristiques locales
Standorteigenschaften / Caractéristiques locales
Dominante Fliessprozesse
Processus d’écoulement principal
Humus
Humus
Untergeordnete Fliessprozesse
Processus d’écoulement secondaire
Ah
Bw
Cz
Verwitterter Sandstein
Grès altéré
Wasserspiegel am Ende des Versuchs
Niveau d’eau à la fin de l’essai
Humus
Humus
Ah/ABg
Grobporen
Pores grossiers
Bgg
R
Humus
Humus
Cr
Verwitterter Sandstein
Grès altéré
Bw/Cz
Grobporen
Pores grossiers
Ah
Bw
Bw/Cz
Grobporen
Pores grossiers
Cz/R
Ah
R
R
Sandstein
Grès
Unverwitterter Sandstein
Grès non altéré
Hochdurchlässige Bereiche
Domaines à forte perméabilité
Hochdurchlässige Bereiche
Domaines à forte perméabilité
Natürliche Bodenröhre
Tubulure naturelle
Abflussreaktion / Réaction de l’écoulement
l/s
Niederschlag
Oberflächenabfluss
Précipitations
Ecoulement de surface
Kompakter Sandstein
Grès compact
Abflussreaktion / Réaction de l’écoulement
l/s
Abflussreaktion / Réaction de l’écoulement
l/s
Abflussreaktion / Réaction de l’écoulement
l/s
1.5
1.5
1.5
1.0
1.0
1.0
1.0
0.5
0.5
0.5
0.5
Abfluss im Boden
Ecoulement dans le sol
1.5
0
0
0
HYDROLOGISCHER ATLAS DER SCHWEIZ
ATLAS HYDROLOGIQUE DE LA SUISSE
ATLANTE IDROLOGICO DELLA SVIZZERA
HYDROLOGICAL ATLAS OF SWITZERLAND
Klüftiger Kalkstein
Calcaire fissuré
Lockerer Sand
Sable meuble
1
2
3
4
5
6h
0
0
1
2
3
4
5
6h
0
0
1
2
3
4
5
6h
Am feuchten Muldenstandort infiltriert nur ein geringer Anteil des
Niederschlags in den Buntgley-Boden, während ein Grossteil des
Niederschlags sofort oberflächlich abfliesst. Nur wenig Wasser
sickert in Grobporen durch den schwach durchlässigen Oberboden
und erreicht die hochdurchlässigen Schichten und Bodenröhren.
Das Wasserrückhaltevermögen des Standorts ist daher gering.
Insgesamt trägt der untersuchte Hang schnell und stark zum Abfluss bei.
Am steilen Standort infiltriert das Wasser entlang von Grobporen
(Bodenrisse, Regenwurmgänge) in den flachgründigen BraunerdeBoden und sickert bis an die Oberfläche des Sandsteins. In den
hochdurchlässigen Schichten über dem Fels fliesst das Wasser
schnell ab. Der Oberflächenabfluss ist nur von untergeordneter
Bedeutung. Der beregnete Hang weist ein mässiges Wasserrückhaltevermögen auf. Insgesamt reagiert er leicht verzögert auf
Starkniederschläge.
Die hohe Durchlässigkeit des tiefgründigen, mit zahlreichen Grobporen durchsetzten Braunerde-Bodens bewirkt eine hohe Infiltrationsrate, so dass zu Beginn des Starkniederschlags kein Abfluss
entsteht. Ein Teil des infiltrierten Wassers sickert in den durchlässigen Sandsteinuntergrund. Oberflächenabfluss entsteht erst stark
verzögert. Das Wasserrückhaltevermögen des beobachteten Standortes ist sehr gross. Insgesamt trägt der Hang bei Starkregen nur
verzögert zum Abfluss bei.
Sur le fond humide de ce synclinal, seule une petite partie des précipitations s’infiltre dans le sol à gley bariolés, alors que la plus
grande partie s’écoule en surface. Un peu d’eau seulement traverse
les premières couches peu perméables du sol, pour s’infiltrer dans
des pores grossiers et atteindre des couches très perméables,
parcourues de sortes de tubulures. La capacité de rétention du site
est faible. Par conséquent, lors de fortes pluies, la surface étudiée
contribue rapidement et de façon très active à l’écoulement.
Sur les pentes raides, l’eau s’infiltre le long de pores grossiers (fissures du sol, trous de lombric) de la mince couche de sol à terre
brune et pénètre jusqu’à la surface des grès. Dans la couche à forte
porosité, au contact de la roche en place, l’eau s’écoule rapidement.
Ici, l’écoulement de surface a une importance secondaire. La pente
arrosée de pluie présente une capacité de rétention modérée. En fin
de compte elle réagit avec un léger retard à de fortes pluies.
La forte perméabilité de l’épaisse couche de sol de terre brune,
traversée par de nombreux pores grossiers, donne un taux d’infiltration élevé. Ainsi donc, au début d’une forte pluie, aucun
écoulement n’a lieu. Une partie de l’eau infiltrée pénètre dans le
sous-sol de grès poreux. Un écoulement superficiel n’apparaît
qu’avec un fort retard. Le pouvoir de rétention du site étudié est
très élevé. Au total, lors de fortes pluies, la pente ne contribue à
l’écoulement qu’avec retard.
0
1
2
3
4
5
6h
Die Durchlässigkeit des Rendzina-Bodens ist dank der Grobporen
sehr hoch, so dass noch Stunden nach Niederschlagsbeginn sämtliches Wasser infiltriert und weiter in den durchlässigen Kalkstein
sickert. Insgesamt trägt der untersuchte Hang bei Starkregen kaum
zum Abfluss bei.
Grâce à ses pores grossiers, la perméabilité du sol de type rendzine
est très élevée, si bien qu’encore des heures après le début des
précipitations, toute l’eau s’infiltre puis pénètre dans le calcaire
perméable. Finalement, la pente étudiée ne contribue pratiquement
pas à l’écoulement.
5.7
Grosse Hochwasser –
unterschiedliche Reaktionen von
Einzugsgebieten
Fortes crues – réactions
différenciées de certains bassins
Autoren /Auteurs:
Felix Naef, Simon Scherrer, Christian Zurbrügg
Redaktion und kartographische Bearbeitung:
Rédaction et élaboration cartographique:
Geographisches Institut der Universität Bern – Hydrologie
Institut de géographie de l’Université de Berne – Hydrologie
Abschluss der wissenschaftlichen Bearbeitung 1998
Elaboration scientifique achevée en 1998
Erst verzögerte, dann schnelle und starke Reaktion
Réaction tout d’abord ralentie, puis ensuite rapide et forte
Verzögerte und mässige Reaktion
Réaction retardée et modérée
Schnelle und starke Reaktion
Réaction rapide et forte
Hinterrhein 1:100 000
Saltina 1:100 000
Allenbach 1:100 000
Druck / Impression:
Bundesamt für Landestopographie, Wabern–Bern
Office fédéral de topographie, Wabern–Berne
© Landeshydrologie und -geologie, Bern 1999
Service hydrologique et géologique national, Berne 1999
Legende
Légende
Abflussreaktion der Teilflächen auf Starkregen
Réaction du débit à partir des surfaces élémentaires, lors de fortes
pluies
Schnell reagierende Flächen
Surfaces réagissant rapidement
Flächen mit geringem Speichervermögen: Fels, sehr flachgründige
Böden, stark vernässte Böden, Böden mit stark gehemmter Durchlässigkeit, Siedlungsflächen
Surfaces avec faible capacité de stockage: rocher, sols très superficiels, sols très humides, sols de perméabilité fortement réduite,
surfaces bâties
Weitere Teilflächen
Autres surfaces élémentaires
Gletscher
Glacier
Zur Analyse verwendete Messstationen
Stations de mesures utilisées pour l’analyse
862 Abflussmessstation (Nummer siehe Tafel 5.1)
Station de jaugeage (numéro, voir planche 5.1)
280 Niederschlagsmessstation (Nummer siehe Tafel 2.1)
Leicht verzögert reagierende Flächen
Surfaces réagissant avec un léger retard
Station pluviométrique (numéro, voir planche 2.1)
Flächen mit mässigem Speichervermögen: flachgründige Böden,
vernässte Böden, Böden mit gehemmter Durchlässigkeit
Surfaces avec capacité de stockage modérée: sols superficiels, sols
humides, sols de perméabilité réduite
Verzögert reagierende Flächen
Surfaces réagissant avec retard
Flächen mit grossem Speichervermögen: durchlässige, mittel- bis
tiefgründige Böden
Surfaces avec une grande capacité de stockage: sols perméables,
d’épaisseur moyenne à forte
Stark verzögert reagierende Flächen
Surfaces réagissant avec un fort retard
0
1000 m
0
Grösstes gemessenes Hochwasserereignis (Hinterrhein)
La plus forte crue mesurée (Hinterrhein)
17.7.1987
0
18.7.1987
19.7.1987
0
Grösstes gemessenes Hochwasserereignis (Brig)
La plus forte crue mesurée (Brig)
Grösste beobachtete Abflussspenden (Alpenrhein)
Débits spécifiques les plus élevés observés (Rhin alpin)
201 – 400 l /s.km2
0
1000 m
23.8.1987
0
24.8.1987
25.8.1987
0
401 – 600
601 – 800
100
10
10
100
20
200
801 –1000
mm/h
1001 –1200
mm
1201 –1400 l /s.km2
m3/s.km2
30
300
2.5
mm/h
2.0
m3/s.km2
mm
Typisierte Abflussreaktion der Teilflächen
Réaction standardisée de l’écoulement des surfaces élémentaires
Schnell reagierend
Saltina
Réaction rapide
Ψ [%]
Leicht verzögert
reagierend / Léger
80
retard de la réaction
0
20 km
1.0
Grosse Hochwasser treten erst auf, wenn zuvor mindestens 60 mm
Niederschlag den Boden befeuchtet haben. Entscheidend für das
Hochwassergeschehen sind deshalb Niederschläge langer Dauer oder
mehrere kurz aufeinanderfolgende Gewitter.
Les fortes crues ne se produisent que si le sol a été humidifié par
au moins 60 mm de précipitations. Il faut donc des précipitations
de longue durée ou une succession de brefs orages pour qu’une crue
ait lieu.
0.5
0
17.7.1987
18.7.1987
19.7.1987
Grösstes gemessenes Hochwasserereignis (Adelboden)
La plus forte crue mesurée (Adelboden)
7.8.1992
0
8.8.1992
100
20
200
40
Stark verzögert
reagierend / Réaction
fortement retardée
mm/h
mm
Ψ
Anteil des abfliessenden Niederschlags
Proportion des précipitations s’écoulant
ΣN
Niederschlagssumme
Somme des précipitations
20
200
400 ΣN [mm]
m3/s.km2
2.0
1.5
1.0
1.0
Grosse Hochwasser treten nur auf, wenn innerhalb weniger Tage über
80 bis 100 mm Niederschlag fallen und die Temperaturen im ganzen
Einzugsgebiet über dem Gefrierpunkt liegen.
De fortes crues ne se produisent que s’il tombe, en quelques jours,
plus de 80 à 100 mm de précipitations et que les températures se situent au-dessus de zéro dans tout le bassin.
0.5
0
23.8.1987
24.8.1987
25.8.1987
0
7.8.1992
8.8.1992
Schnelle und schwache Reaktion
Réaction rapide et faible
Aach 1:100 000
Suze 1:200 000
Brunngraben 1:20 000
0
Grösstes gemessenes Hochwasserereignis (Salmsach)
La plus forte crue mesurée (Salmsach)
0
7.8.1978
8.8.1978
9.8.1978
Drainage als wichtiger Faktor im Abflussbildungsprozess
Drainages comme facteur important dans la formation de l’écoulement
2000 m
0
0
0
Grösstes gemessenes Hochwasserereignis (Sonceboz)
La plus forte crue mesurée (Sonceboz)
21.12.1991
22.12.1991
23.12.1991
0
Rendzina (typischer Juraboden) mit stark verzögerter Abflussbildung
Rendzine (sol typique du Jura), avec écoulement fortement retardé
Humus
Humus
0.2
30
300
mm/h
mm
Drainagen
Drainages
m3/s.km2
0
100 m
30
300
mm/h
mm
1.5
1.0
1.0
0
7.8.1978
8.8.1978
9.8.1978
Steine und Blöcke
Cailloux et blocs de
pierre
Kalkstein
Calcaire
Regenwurmgänge
Terriers de lombric
0.6
m3/s.km2
Bach
Ruisseau
Grosse Hochwasser treten nach Niederschlägen langer Dauer auf;
die Ereignisse sind charakterisiert durch lange Anstiegszeiten und
mässige Abflussvolumen.
Des fortes crues se produisent après des précipitations de longue
durée. Elles sont caractérisées par des temps de montée importants
et des volumes écoulés modérés.
0.4
0.8
1.5
0.5
200
20
200
20
100
10
100
10
Pflanzenwurzeln
Racines de plantes
Dominante Fliesswege
Cheminements dominants de l’écoulement
1.0 m
9.8.1992
Übersichtskarte 1:2 200 000
Carte d’ensemble 1:2 200 000
Grösstes gemessenes Hochwasserereignis (Zofingen)
La plus forte crue mesurée (Zofingen)
0
19.6.1986
0
21.12.1991
22.12.1991
23.12.1991
Grosse Hochwasser treten in den Wintermonaten nach Niederschlägen langer Dauer in Kombination mit der Schneeschmelze und
gefrorenen Böden auf.
De fortes crues surviennent durant les mois d’hiver, après des précipitations prolongées, en combinaison avec la fonte de neige et des
sols gelés.
40 km
0
200 m
20.6.1986
21.6.1986
Lage des Einzugsgebietes
Position du bassin versant
Beitragende Flächen
Surfaces contribuant à l’écoulement
0
862
100
10
280
20
200
30
300
40
400
mm/h
mm
Beregnungsstandort (siehe Fig. 2)
Point d’arrosage (voir fig. 2)
Abflussmessstation (Nummer siehe Tafel 5.1)
Station de jaugeage (numéro, voir planche 5.1)
Niederschlagsmessstation (Nummer siehe Tafel 2.1)
Station pluviométrique (numéro, voir planche 2.1)
m3/s.km2
1.0
0.5
Grosse Hochwasser treten im Sommer nach Gewitterniederschlägen
auf; die Ereignisse sind charakterisiert durch sehr kurze Anstiegszeiten, grosse Abflussspitzen und kurze Dauer.
Des fortes crues se produisent en été, à la suite de précipitations
orageuses; elles sont caractérisées par un temps de montée très court,
un débit de pointe élevé et une durée brève.
0.5
Verzögerte und schwache Reaktion
Réaction ralentie et faible
1000 m
0
10
Verzögerte und mässige Reaktion
Réaction retardée et modérée
0
9.8.1992
Schnell reagierende Flächen am Seewlehore
Surfaces à réaction rapide sur les flancs du Seewlehore
Verzögert reagierend
Réaction retardée
0
1.5
1000 m
60
0
1.5
Flächen mit sehr grossem Speichervermögen: durchlässige und
tiefgründige Böden, durchlässige Böden über durchlässigen Lockersedimenten oder Festgesteinen
Surfaces avec une très grande capacité de stockage: sols perméables et de forte épaisseur, sols perméables recouvrant des
sédiments meubles ou de la roche en place perméables
0.5
0
19.6.1986
20.6.1986
21.6.1986
Grosse Hochwasser entstehen bei kurzen Gewitterniederschlägen;
die Ereignisse sind charakterisiert durch kurze Anstiegszeiten, geringe Abflussspenden und kurze Dauer. Nur die steilen Bachflanken
tragen zur Abflussbildung bei.
De fortes crues se produisent lors de brèves précipitations orageuses.
Elles sont caractérisées par un temps de montée rapide, un débit
spécifique modeste pendant une courte durée. Seules les rives des
ruisseaux, à forte pente, participent à la formation de l’écoulement.
HYDROLOGISCHER ATLAS DER SCHWEIZ
ATLAS HYDROLOGIQUE DE LA SUISSE
ATLANTE IDROLOGICO DELLA SVIZZERA
HYDROLOGICAL ATLAS OF SWITZERLAND
Niederschlags- und Abflussganglinie des grössten in einem Einzugsgebiet gemessenen Hochwasserereignisses
Chroniques des précipitations et des débits pour les plus fortes
crues mesurées dans un bassin
Niederschlagsintensität [mm/h]
Intensité des précipitations [mm/h]
Summierter Niederschlag [mm]
Hauteur cumulée des précipitations [mm]
Abflussspende [m3/s . km2 ]
Débit spécifique [m3/s . km2 ]

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