5.95.9
HYDROLOGISCHER ATLAS DER SCHWEIZ
ATLANTE IDROLOGICO DELLA SVIZZERAATLAS HYDROLOGIQUE DE LA SUISSE
HYDROLOGICAL ATLAS OF SWITZERLAND
Dämpfung von Hochwasserspitzenin Fliessgewässern
Atténuation des pointes de cruedans les cours d’eau
Attenuation of in Rivers
Attenuazione delle piene dei corsi d’acqua
Flood PeaksAutoren /Auteurs /Autori /Authors:
Felix Naef, Carla ThomaInstitut für Hydromechanik und Wasserwirtschaft derEidgenössischen Technischen Hochschule, ZürichInstitut d’hydromécanique et d’aménagement deseaux de l’Ecole polytechnique fédérale, Zurich
Theoretische GrundlagenBases théoriques
Dämpfung durch fliessende Retention im GerinneAtténuation par la rétention dynamique dans le chenal
Dämpfung durch fliessende Retention im überfluteten VorlandAtténuation par la rétention dynamique dans le lit majeur et la plaine avoisinante inondés
Fig. 7 Fig. 11Für die Modellierung verwendete ReferenzwerteValeurs de référence utilisées pour la modélisation
Wirkungsweise der fliessenden RetentionMode d’action de la rétention dynamique
GerinneChenal
AbflussganglinieHydrogramme
45°
1
40
2 h
Abfluss /Débit [m /s]3
Die dämpfende Wirkung der Retention wird an einem für das Mittelland typischen Gerinne von 20 km Länge untersucht. Die verwendeteZuflussganglinie mit einer Spitze von 50 m /s entspricht ungefähr einem 100jährlichen Abfluss eines 50 bis 150 km grossen Einzugsgebietes.L’effet d’atténuation de la rétention est étudié pour un chenal typique du Plateau de 20 km de long. L’hydrogramme utilisé, avec sa pointe de50 m /s, correspond à peu près au débit centennal d’un bassin versant de 50 à 150 km .
3 2
3 2
8 m0 4 0
30
20
10
0
Fig. 8 Fig. 10Dämpfung in Abhängigkeit des SohlgefällesAtténuation en fonction de la pente du lit
HauptgerinneChenal principal
VorlandLit majeur
Dämpfung in Abhängigkeit der Anstiegszeit des HochwassersAtténuation en fonction du temps de montée de la crue
J = 0.3 %
J = 0.55 %
J = 0.8 %
J = 1 %
10
20
30
40
Q [m /s]max3
0 4 8 12 16 S [km]
10
20
30
40
Q [m /s]max3
0 4 8 12 16 S [km]
t = 2 h
t = 1 h
t = 0.5 h
Fig. 9Dämpfung in Abhängigkeit der GerinnerauhigkeitAtténuation en fonction de la rugosité du chenal
10
20
30
40
Q [m /s]max3
0 4 8 12 16 S [km]
k = 35 m/s
1/3
k = 25 m/s
1/3
k = 15 m/s
1/3
AbflussspitzePointe du débit
Länge der FliessstreckeLongueur du tronçon
SohlgefällePente du lit
AnstiegszeitTemps de montée
Rauhigkeitsbeiwert nach StricklerCoefficient de rugosité selon Strickler
Die Diagramme zeigen, dass Dämpfung nur bei geringem Sohlge-fälle (< 1 %) und kurzen Anstiegszeiten des Hochwassers auftritt. Siewird in Gerinnen mit grossem Fliesswiderstand (grobblockige Soh-le) verstärkt.Les diagrammes montrent qu’il n’y a atténuation que lorsque lapente du lit est faible (< 1 %) et que les temps de montée sontcourts. Cette atténuation est renforcée dans les chenaux où la ré-sistance est importante (lit constitué de blocs grossiers).
Bei der Überflutung von Vorländern wird die Dämpfung von Hochwasserspitzen verstärkt. Dazu tragen die unterschiedlichen Fliessgeschwin-digkeiten im Gerinne und im Vorland bei, die insgesamt zu einer Verformung der Hochwasserwelle führen (Situation 5).Lorsque les lits majeurs sont inondés, l’atténuation des pointes de crue est renforcée. Les différentes vitesses d’écoulement dans le chenal etdans le lit majeur jouent aussi un rôle; elles provoquent une déformation de l’onde de crue (situation 5).
Qmax
S
J
t
k
1
3
5
Abfluss im Hauptgerinnenach VorlandüberflutungenDébit dans le chenal principalaprès inondation du lit majeur
Zufluss im HauptgerinneDébit entrant dans le chenal principal
Abfluss im Vorland beim Austrittaus dem HauptgerinneDébit dans le lit majeur par l’eauquittant le chenal principal
Zeitliche Verschiebung und DämpfungRetardement et atténuation
Abfluss im Vorland kurz vor demZurückfliessen ins HauptgerinneDébit dans le lit majeur peu avant quel’eau ne rejoigne le chenal principal
Ausfluss im HauptgerinneDébit sortant dans le chenal principal
k =t = 1 h
25 m /s1/3 k =J = 0.55 %
25 m /s1/3
t = 1 hJ = 0.55 %
J = 2 %Q
t
1
2Q
t
4Q
t
3Q
t
5Q
t
1
2
4
2
4
3
5
0 0
2 2
4 m 4 m
Sohlgefälle der FliessgewässerPente du lit des cours d’eau
(siehe Figur 1)(voir figure 1)
Fig. 1 Fig. 2Beurteilung der Hochwasserdämpfung in FliessgewässernEvaluation de l’atténuation des crues dans les cours d’eau
RetentionsartType de rétention
Hochwasservolumenwesentlich grösser als
RetentionsvolumenVolume de la crue bien plus
grand que le volume derétention
SohlgefällePente du lit
Anstiegszeit der grösstenHochwasser
Temps de montée des plusfortes crues
Lang
Long
JaOui
DämpfungAtténuation
Flie
ssen
deR
eten
tion
Rét
entio
ndy
nam
ique
Steh
ende
Ret
entio
n(n
atür
liche
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rspr
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oder
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Rét
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elle
oupa
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sm
esur
esd’
amén
agem
ent)
� 1 %> 1 %
NeinNon
KurzCourt
Fig. 3Stehende RetentionRétention statique
bei Vorlandüberflutungenavec inondation de la plaine avoisinante
Nur bei sehr geringem Gefälle bleibt das Wasser auf den überfluteten Flächen liegen (stehende Retention).chon bei einem geringen Gefälle von wenigen Promille fliesst das Wasser auf den überfluteten Flächen ab (fliessende Retention). Die dämpfende Wirkung ist wesentlich geringer als bei der stehenden Retention.
(Photographien Figur 2 unbekannt, V. Binggeli; Figur 3: M. Jäggi, L. Favre, unbekannt)L’eau ne reste étendue sur les surfaces inondées que lorsque la pente est très faible (rétention statique).
ès qu’il y a une faible pente de quelques pour mille seulement, l’eau s’écoule sur les surfaces inondées (rétention dynamique). L’ a rétention dynamique est bien plus limité que celui dela rétention statique.
Eine wirksame stehende Retention tritt deshalb eher selten auf, z.B. bei Aufstau hinter Strassendämmen.S
:Une rétention statique efficace est donc plutôt rare, par exemple lorsque l’eau est retenue derrière des remblais
routiers. D effet d’atténuation de l(Photographies figure 2: inconnu, V. Binggeli; figure 3: M. Jäggi, L. Favre, inconnu)
Die Länge der Pfeile ist ungefähr proportional zur Fliessgeschwin-digkeit (v)La longueur des flèches est environ proportionnelle à la vitesse del’écoulement (v)
Fliessende Retention bei VorlandüberflutungenRétention dynamique avec inondation de la plaine avoisinante
Figur 2 und Figur 3Figure 2 et figure 3
Karte «Sohlgefälle der Fliessgewässer»Carte «Pente du lit des cours d’eau»
Karte «Dämpfung der Spitzen der grössten Hochwasser»Carte «Atténuation des pointes des plus fortes crues»
1
2
3
Fallbeispiel Reuss (2), Situation am 25. August 1987Exemple de la Reuss (2), situation du 25 août 1987
Fliessrichtung im GerinneDirection de l’écoulement dans le chenal
Fliessrichtung im GerinneDirection de l’écoulement dans le chenal
Fliessrichtung im überfluteten VorlandDirection de l’écoulement dans la plaine inondée
WirkungsweiseMode d’action
Stehendes WasserEau stagnante
Überflutung gemässSpurenInondations selon lestraces laissées
Überflutung gemässZeugenaussagenInondations attestéespar des témoins
0 1 km0 1 km
Wesentliche Dämpfung – Fallbeispiel Gürbe, Ereignis vom 29. Juli 1990Atténuation importante – exemple de la Gürbe, événement du 29 juillet 1990
Anstiegszeiten der grössten HochwasserTemps de montée des plus fortes crues
Keine wesentliche Dämpfung – Fallbeispiel ThurPas d’atténuation importante – exemple de la Thur
Im steilen Oberlauf der Gürbe weisen die grössten Hochwasserkurze Anstiegszeiten auf. Im flachen Unterlauf zwischen Burgisteinund Belp werden diese Hochwasser auch ohne Überflutungen ge-dämpft. Beim extremen Hochwasser von 1990 wurden aber grössereFlächen überflutet, so dass die Hochwasserspitze bis Belp zusätzlichgedämpft wurde. Der in Belp tatsächlich beobachtete Hochwasser-abfluss ist kleiner als der berechnete, weil er durch das Verstopfeneiner Brücke bei Toffen weiter gedämpft wurde.Dans le cours supérieur à forte pente de la Gürbe, lescrues ont des temps de montée courts. Dans le cours inférieur peuincliné entre Burgistein et Belp, ces crues sont atténuées même sansinondation. Mais lors de la crue extrême de 1990, de vastes surfacesont été inondées, de sorte que la pointe de crue a encoreété atténuée jusqu’à Belp. Le débit de crue réellement observé àBelp est inférieur au débit calculé, car il a encore été atténué parl’obstruction d’un pont à Toffen.
plus fortes
davantage
Abfluss am Pegel Burgistein (Nr. 1128)Débit au limnimètre de Burgistein (N 1128)o
Berechneter Abfluss am Pegel Belp (Nr. 650) ohneÜberflutungDébit calculé au limnimètre de Belp (N 650) sansinondation
o
Berechneter Abfluss am Pegel Belp mit ÜberflutungDébit calculé au limnimètre de Belp avec inondation
Beobachteter Abfluss am Pegel BelpDébit observé au limnimètre de Belp
Überflutungsvolumen (160000 m )Volume de l’inondation
3
(160000 m )3
Zusätzliches Überflutungsvolumen (290000 m ), verur-sacht durch die Verstopfung einer Brücke bei ToffenVolume supplémentaire de l’inondation (290000 m )causé par l’obstruction d’un pont à Toffen
3
3
Dämpfung der Hochwasserspitzen im Unterlauf der GürbeAtténuation des pointes de crue dans le cours inférieur de la Gürbe
0
20
40
60
80
m /s3
0 9 12 h3 6
Fig. 6Fig. 4 Fig. 5
Die Fallbeispiele stammen von Einzugsgebieten, bei denen eineDämpfung aufgrund des geringen Sohlgefälles im Unterlauf grund-sätzlich möglich ist. Allerdings werden nur Hochwasser mit kurzenAnstiegszeiten gedämpft. Dies ist bei der Langeten oft, bei der Lu-thern manchmal und bei der Dünnern nie der Fall.Les exemples sont tirés de bassins versants où, vu la faible pente dulit , une atténuation est en principe possible.En réalité, seules les crues ayant des temps de montée courts sontatténuées. C’est souvent le cas pour la Langeten, parfois pour laLuthern et jamais pour la Dünnern.
dans le cours inférieur
Die Thur ist in ihrem Unterlauf kanalisiert und besitzt weite Vorlän-der , die bei grösseren Abflüssen überflutet werden. DieDämpfung der Hochwasserspitzen hängt von der Zuflussmenge undder Anstiegszeit eines Hochwasserereignisses ab. Die Grösse derDämpfung für den Abschnitt zwischen Halden und Andel-fingen für eine grosse Anzahl von Ereignissen berechnet. Es zeigtesich dabei, dass die grössten Hochwasser kaum gedämpft werden.Dans son cours inférieur, la Thur est canalisée et possède un vaste litmajeur qui est submergé en cas d’écoulements importants.L’atténuation des pointes de crue dépend des apports d’un événe-ment de crue ainsi que de son temps de montée. On a calculé pourun grand nombre d’événements l’ampleur de l’atténuation sur letronçon compris entre Halden et Andelfingen. Il en est ressorti queles crues les plus fortes ne pouvaient guère être atténuées.
(s. Photo)
wurde
(v. photo)
Hochwasser mit Dämpfung im Unterlauf (kurze An-stiegszeiten)Crues avec atténuation dans le cours inférieur (temps demontée courts)
Berechnete Dämpfung der Hochwasserspitze imGerinne zwischen Halden (Pegel Nr. 685) und Andel-fingen (Nr. 136) [%]Atténuation calculée des pointes de crue dans lechenal entre Halden et Andel-fingen [%]
(limnimètre N 685)(N 136)
o
o
Hochwasser ohne DämpfungCrues sans atténuation dans le cours inférieur
im Unterlauf
Grösste beobachtete Jahreshochwasserspitze am PegelHaldenPointe de crue annuelle maximum observée au limni-mètre de Halden
0
30
60
90
m /s3
0
10
20
30
m /s3
0
20
40
m /s3
0 12 24 36 48 60 72 h
0 12 24 36 48 60 72 h
0 12 24 36 48 60 72 h
Langeten, Huttwil (Nr./N 863)o
Luthern, Nebikon (Nr./N 1229)o
Dünnern, Olten (Nr./N 946)o
11.7.1978
29.8.1975
16.6.1988
29.10.1992
14.2.1990
20.6.1986
20.3.1978
8.12.1981
5.1.1982
1981
1968
1977
1978
1990
1970
1965
1999
Dämpfung der Hochwasserspitzen im Unterlauf der ThurAtténuation des pointes de crue dans le cours inférieur de la Thur
2
10
20
30
Anstiegszeit /Temps de montée [h]
200 400 600 800 1000 1200 m /s3
1977
3 %
5 %
10 %20 %
Starke Retention möglichForte rétention possible
Erhebliche Retention möglichRétention marquée possible
Mässige Retention möglichRétention modérée possible
Schwache Retention möglichFaible rétention possible
Keine Retention möglichAucune rétention possible
Ort der photographischen Aufnahme(siehe Figur 2 und Figur 3)Localisation des prises de vue(voir figure 2 et figure 3)
Übrige AngabenAutres informations
2
1
2
Dämpfung unwesentlichAtténuation peu importante
3
3
Fallbeispiel Langeten (1), Situation im August 1975Exemple de la Langeten (1), situation en août 1975
Fallbeispiel Rhein (3), Situation am 26. September 1927Exemple du Rhin (3), situation du 26 septembre 1927
Fallbeispiel Thur (4), Situation im August 197Exemple de la Thur (4), situation en août 197
88
946
Einzugsgebiete mit schneller und starkerReaktion bei grossen Hochwasserereignissen,deren Spitzen durch die Retention im Unter-lauf wesentlich gedämpft werdenBassins versants à réaction rapide et forte auxévénements de crue importants, dont lespointes sont considérablement atténuées parla rétention dans le cours inférieur
Die Retention durch natürliche Seen, Stauseen undRückhaltebecken ist nicht berücksichtigtLa rétention par les lacs naturels, les bassins d’accu-mulation et les bassins de rétention n’est pas priseen compteEinzugsgebiete mit unterschiedlicher Reaktion
bei grossen Hochwasserereignissen, bei denen
gedämpft werdenBassins versants à réaction variée auxévénements de crue importants, où seuls lesévénements de courte durée sont atténués parla rétention dans le cours inférieur
nur kurze Ereignisse durch die Retention imUnterlauf
Fliessgewässer, bei dene keine wesentlicheDämpfung der Hochwasserspitzen zuerwarten ist
n
Cours d’eau pour lesquels il ne fautpas s’attendre à une atténuationimportante des pointes de crue
Dämpfung der Spitzen der grössten HochwasserAtténuation des pointes des plus fortes crues
(siehe Fig. 1)(voir fig. 1)
Abflussmessstation (Nummer siehe Tafel 5.1)Station de jaugeage (numéro, voir planche 5.1)
Übrige AngabenAutres informations
5.9Redaktion und kartographische Bearbeitung:Rédaction et élaboration cartographique:Geographisches Institut der Universität Bern – HydrologieInstitut de géographie de l’Université de Berne – Hydrologie
Druck /Impression:Bundesamt für Landestopographie, Wabern–BernOffice fédéral de topographie, Wabern–Berne© Bundesamt für Wasser und Geologie, Bern 2002Office fédéral des eaux et de la géologie, Berne 2002
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Dämpfung von Hochwasser-spitzen in Fliessgewässern
Atténuation des pointes de cruedans les cours d’eau
Autoren /Auteurs:Felix Naef, Carla Thoma
Abschluss der wissenschaftlichen Bearbeitung 2002Elaboration scientifique achevée en 2002 1:1100 000
0 10 20 30 40 50 60 km
< 0.5 %
0.5 – 1 %
1.1 – 2 %
2.1 – 5 %
> 5 %
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