Der HQ-Statistik-Expert ist eine Web-basierte Softwarelösung für die Anwendung extremwert-statistischer Analysen für wasserwirtschaftliche Fragestellungen nach dem DWA-Regelwerk DWA-M 552 „Stochastische und deterministische Wege zur Ermittlung von Hochwasserwahrscheinlichkeiten“ (2024).
Der Umfang der Software umfasst die Datenvalidierung, einfache univariate Statistik, zeitliche Informationserweiterung, multivariate Statistik, sowie die Typen-basierte Statistik.
Voraussetzung für nahezu jede statistische Analyse ist die Homogenität und Stationarität der Daten. Aus diesem Grund werden bei der Datenvalidierung verschiedene Aspekte untersucht:
Fehlwerte
Autokorrelation
Normalverteiltheit
Saisonalität
Instationarität
Bruchpunkt im Mittelwert
Bruchpunkt in der Varianz
Trendanalyse
Lokale Hochwasserstatistik für monatliche oder jährliche Höchstabflüsse an einem Pegel. Es können verschiedene Verteilungsfunktionen und Parameterschätzmethoden ausgewählt werden.
Erweiterung der Datenbasis durch partielle Serien und Berücksichtigung nur extremer Abflüsse, durch die Wahl eines Schwellenwertes.
Vereinfachte Annahme, dass sich Hochwasser jahreszeitlich unterscheiden und in einzelnen Abschnitten eines Jahres bestimmte Ereignistypen dominieren, um eine Differenzierung zwischen Ereignistyp und Eintrittszeitpunkt zu betrachten.
Methode der partiell wahrscheinlichkeitsgewichteten Momente (engl. PPWM) zur Berücksichtigung extremer historischer Ereignisse, die dazu dient:
Unsicherheiten bei kurzen Zeitreihen zu reduzieren
die historischen Informationen bei den empirischen Jährlichkeiten für Hochwasser über einem Schwellenwert zu berücksichtigen
die historischen Informationen bei der Anpassung von Verteilungsfunktionen zu berücksichtigen
Die multivariate Statistik mittels Copulas dient zur Betrachtung von Abhängigkeiten zweier Hochwassermerkmalen, z. B. Hochwasserscheitel und der entsprechenden Hochwasserfülle. Durch verschiedene Copula-Funktionen können diese Abhängigkeiten modelliert werden, um die gemeinsamen Eintrittswahrscheinlichkeiten (in Form von Isolinien) zu erhalten.
Die Typen-basierte Statistik kommt zum Einsatz, wenn die Homogenität einer Reihe von Jahreshöchsabflüssen nicht gegeben ist, da verschiedene Hochwassertypen vertreten sind. Diese ergeben sich durch Dauerregen oder Starkregen inkl. Schneeschmelzhochwasser und unterscheiden sich in ihren Verteilungsfunktionen. Durch die Klassifizierung einer Reihe nach der Hochwassergenese, entstehen homogene Stichproben, die eine getrennte statistische Analyse erlauben. Im Anschluss fließen die einzelnen Informationen in ein Mischungsmodell, sodass eine Aussage aller Hochwasser an diesem Pegel getroffen werden kann.
HQ-Statistik-Expert ist eine Web-basierte Softwarelösung für die Anwendung extremwert-statistischer Analysen für wasserwirtschaftliche Fragestellungen nach dem DWA-Regelwerk DWA-M 552
Benutzerfreundliche Softwarelösung ohne notwendige Installation
Temporäre oder langfristige Speicherung der Daten möglich, einfache Auswahl verschiedener Pegeldaten
Prüfung der Daten auf Konsistenz und Homogenität durch verschiedene Tests
Anpassung 13 verschiedener Verteilungsfunktionen an eine jährliche oder partielle Serie
Jahreszeitlich differenzierte Betrachtung der Hochwassergenese und Eintrittszeitpunkt.
Einbindung historischer Hochwasserereignisse zur zeitlichen Erweiterung der Datenbasis
Ermittlung der gemeinsamen Eintrittswahrscheinlichkeiten zweier Hochwassermerkmalen
Differenzierte Betrachtung der Hochwassergenese z. B. nach Starkregen oder Schneeschmelzhochwasser.
DWA konforme Ergebnisse
Webbasierte Anwendung
Nutzerfreundliche Aufbereitung von statistischen Zusammenhängen und Wissen
Hilfsfenster, Durchleiten durch Berechnungen
Multivariate-, Copula- und typbasierte Hochwasser-Statistik (NEU)
Integrierte Datenhaltung (mehrere Personen können mit denselben Daten arbeiten)
Integrierte Datenvalidierung
Schnittstelle zum Datenimport von allen gängigen Datenquellen
DWA-M 552 (Entwurf) als PDF beinhaltet