Man kann sich, wie in Abbildung 2-1 dargestellt, im Untergrund dieser Feuchtflächen AN einen Bezugswasservorrat SAN und ein entsprechendes „Normalniveau“ des Grundwasserspiegels vorstellen, bei dessen Unterschreitung kein „Eigenabfluss“ der Fläche AN entsteht (wie er bei über dem „Normalniveau“ liegendem Grundwasserspiegel auftritt).
Es bietet sich an, einen „Eigenwasservorrat SAN“ für die Feuchtflächen AN zu definieren, der bei Eintreten des zuvor erklärten „Normalniveaus“ gleich Null ist.
Bei positiven SAN sind gesättigte Flächenanteile AS vorhanden und es wird unterirdischer Abfluss RN gebildet.
Abbildung 2-1: Schematische Darstellung der grundwassernahen Flächen
In dem zur Beschreibung dieser Zusammenhänge entwickelten, speziellen Feuchtflächenmodell ANSAT wird zunächst geprüft, welche Systembedingungen vorliegen. Dazu wird SAN vorübergehend um den gesamten Input PO erhöht (später wieder um den oberflächlich von Sättigungsflächenanteilen und durch Infiltrationsüberschuss gebildeten Effektivniederschlag reduziert) :
mit PO als Niederschlagsangebot an der Oberfläche (in der Regel Output des Interzeptionsmodells).
Bei der Ermittlung der wassergesättigten Flächenanteile AS wird von folgender Überlegung ausgegangen.
Analog dem oben definierten „Normalniveau“ des Grundwasserspiegels auf der Fläche AN, für das SAN=0 gesetzt wurde, gibt es ein denkbares „Maximalniveau“ für die Füllung der Nassflächen SMXN, das durch Erreichen der Wassersättigung im gesamten Porenraum der Fläche AN gekennzeichnet ist. Die Fläche AN wirkt dann insgesamt als Sättigungsfläche (AS=AN) und erzeugt bei PO > 0 oberirdischen Landabfluss RO.
Geht man nun davon aus, dass die Sättigungsfläche AS zwischen den beiden Extremen (AS=0 für SAN < 0 und AS=AN für SAN=SMXN) linear von SAN abhängt (vgl. Abbildung 2-2), so ergibt sich als Näherung folgender Berechnungsansatz für AS :
Abbildung 2-2: Sättigungsflächen auf AN
Auf diesen Flächenanteilen AS kann max. die Wassermenge einsickern, die zum gleichen Zeitpunkt unterirdisch wieder ausfließt und die sich ergibt zu :
mit CN als Einzellinearspeicherkonstante für die Fläche AN. Damit lässt sich der auf AS anfallende Effektivniederschlag ermitteln mit
und die einsickernde Wassermenge PSOsat als Zugang zu SAN auf AS ergibt sich zu
Die tatsächlichen Berechnungsformeln in ANSAT beziehen sich auf die Mitte des Berechnungszeitschrittes DT und sehen somit etwas komplizierter als die oben angeführten aus.
Steuerung der Sättigungsflächenbildung im EGMO-Ansatz
Im EGMO-Ansatz wird die Sättigungsflächenbildung über einen Ansatz gesteuert, der eine aktuelle Speicherfüllung ins Verhältnis setzt zu einer max. und einer min. Sickerwasserspeicherkapazität. Die max. Speicherkapazität Smax ergibt sich aus dem Grundwasserflurabstand, bezogen auf die Differenz zwischen Gesamtporenraum und Feldkapazität, die minimale Smin zu 0. (s. Abb. 2.2 in der Dokumentation EGMO). Die Speicherkapazität auf den grundwassernahen Flächen ergibt sich somit zu
In der bisherigen Modellversion war FAK = 0.5, d.h. gemäß Doku, Teil 2 – Modell EGMO Abb. 2.2. fest im ProgrammCode integriert. Um dies flexibler zu gestalten und um eine Möglichkeit zu haben, den Sättigungsabflussbildungsprozess zu kalibrieren, wurde der FAK als Eichparameter SAETTIGUNGSABFLUSSFAKTOR in der der modul.ste im Block ABI_MODELL integriert.
modul.ste
################################################################################# ABI_MODELL WASSERHAUSHALTSMODELL WH_ZR /* WH_RZ, WH_ZR - wird nur ausgewertet, wenn */ /* Wasserhaushaltsmodell separat gerechnet wird*/ ZEITFAKTOR_NIEDERSCHLAG 1.0 /* fuehrt zur Reduktion des kf-Wertes */ /* bei geringer Zeitaufloesung */ *MET_VORGESCHICHTE 0.7 /* 0. fuer trocken bis 1.0 fuer feucht */ VERDUNSTUNGSREDUKTION 0.9 /* 0. fuer stark bis 1.0 fuer schwach */ /* je groesser die Reduktion, desto groesser ER*/ /* je groesser die Reduktion, desto geringer GWN*/ SAETTIGUNGSABFLUSSFAKTOR 1.0 /* wachsender Faktor bewirkt eine Reduzierung */ /* des Saettigungsflaechenabflusses (0.5 Standard)*/ +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
Der SAETTIGUNGSABFLUSSFAKTOR kann auch über die GIS-Datenbasis eingelesen werden. Dazu ist der tg.sdf das Steuerwort SAETTIGUNGSABFLUSSFAKTOR angegeben werden. Wenn das Steuerwort aktiviert ist wird der globale Faktor in der modul.ste nicht eingelesen, sondern die in der tg.sdf angegebenen Werte verwendet.
tg.sdf
SAETTIGUNGSABFLUSSFAKTOR Satt_Fak