Art der Modellanwendung

 

Nach der Art der Modellanwendung sind verschiedene Unterscheidungen möglich. So kann hinsichtlich der Simulationsmethodik unterschieden werden, ob es sich um Einzelereignissimulationen oder Langzeitsimulationen handelt, zwei alternative Ansätze zur Ermittlung von Bemessungshochwasserwerten. Beide Ansätze werden von ArcEGMO unterstützt und in einer Reihe von Projekten (Bemessungshochwasserermittlung für die Schwarze Elster, die Große Röder und das Löbauer Wasser) sogar parallel angewendet.

Weiterhin kann unterschieden werden, ob ArcEGMO als geschlossenes System, d.h. allein angewendet wird, was in den meisten der bisherigen Modellanwendungen der Fall war.

In den letzten Jahren sind leistungsfähige Modellfamilien entwickelt worden, die den Fokus bei der Abbildung der Realität auf bestimmte Teilprozesse setzen, während andere nur vereinfacht abgebildet oder als Randbedingung berücksichtigt werden. So unterscheidet man zwischen:

  • Niederschlag-Abfluss-Modellen für die Simulation der Abflussbildungs- und Abflusskonzentrationsprozesse, die in verschiedenen räumlichen Skalen arbeiten und durch die Nutzung des GIS eine breite Anwendung gefunden haben;
  • Schlagbezogene Ertrags- und Düngungsmodellen, die das Pflanzenwachstum, den damit verbundenen Wasserbedarf und die Stoffumsetzungsprozesse beschreiben;
  • Grundwassermodellen, die mit Hilfe von Finite-Differenzen bzw. Finite-Elemente-Lösungen die Grundwasserströmung hinreichend genau beschreiben. Die Grundwasserneubildung als auch die Wasserstände in den Gewässern gehen statisch bzw. zeitlich stark aggregiert in diese Modellen als Randbedingungen ein;
  • Hydrologischen oder hydraulischen Flusslaufmodellen für die Simulation der Konzentrations- und Retentionsprozesse in den Gewässern;
  • Bewirtschaftungsmodellen, die in der Regel auf der Basis stochastischer Simulationen Wasserdargebot und Wasserbedarf bilanzieren und Bereitstellungssicherheiten mit Wahrscheinlichkeitsaussage liefern.

Für komplexe Fragestellungen wie z.B. zu den Auswirkungen von Klima- und Landnutzungsänderungen oder zu den Auswirkungen von großräumigen Grundwasserwiederanstiegen in ehemaligen Bergbauregionen ist es angemessen, diese Modelle zu koppeln bzw. Modellkampagnen zu kreieren und damit die Stärken der einzelnen Modellfamilien zu verbinden, zumal die wesentlichen technischen Voraussetzungen für diese Vorgehensweise in Form leistungsstarker Rechentechnik nunmehr gegeben sind. Softwareseitig unterstützt ArcEGMO Modellkopplungen einmal durch sehr flexible Datenschnittstellen, die für offline-Kopplungen genutzt werden können. Zum anderen erlaubt das modulare Konzept von ArcEGMO, ganze Teilmodelle wie den internen Grundwasseransatz zu deaktivieren und dafür mit externen Modellen wie MODFLOW einen Datenaustausch durchzuführen und damit Rückkopplungsmechanismen zwischen Grund- und Oberflächenwasser abzubilden.

Verschiedene Modellkopplungen (NA-Modell  Vegetationsmodell, NA-Modell  Bewirtschaftungsmodell und NA-Modell  Grundwassermodell) wurden im Unstrut-Projekt angewendet.

Für Gebietswasserhaushaltsuntersuchungen im Lietzengraben wurde ArcEGMO und ASM (Kinzelbach 1995) verknüpft.

Derzeit laufen Arbeiten zur Kopplung von ArcEGMO und PCGEOFIM©.

 

 

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