Ebenso wie die Erstellung der anderen Modellierungscoverages hängen auch die Anforderungen und Verfahrensweisen bei der Erzeugung des Fließgewässercoverages FGW weitgehend von der Zielstellung der Modellierung an sich ab.

Wird die Anwendung hydrologischer Modellansätze als problemadäquat angesehen, so wie es in der mittel- und großskaligen Modellierung vielfach ausreichend aber auch erforderlich ist, kann das Gewässernetz nur als integrale Größe innerhalb größerer Modelleinheiten (z.B. Teileinzugsgebiete) behandelt werden. So lassen sich wesentliche Retentionseigenschaften des Gewässernetzes als Funktion der Gewässerdichte und des mittleren Gewässergefälles ausdrücken.

Sind Aussagen nicht nur zum Abfluss, sondern auch zum Wasserstand erforderlich, ist das Gewässernetz wesentlich detaillierter zu behandeln. Im Zuge der Datenaufbereitung ist es in relativ homogene Abschnitte zu untergliedern, die dann auch separat modelliert werden.

Ausgangspunkt für die Erzeugung des FGW-Covers ist ein Coverage, das die wichtigsten dauerhaft wasserführenden Fließgewässer beinhaltet. Dieses ist bedarfsweise zu ergänzen um:

• nur zeitweilig wasserführende bzw. nur durch den Direktabfluss gespeiste Gewässerabschnitte, die sich entsprechend der Oberflächenstruktur ergeben und damit aus dem DHM abgeleitet werden können (Abflussrinnen),
• zusätzliche Knoten an den Punkten im Gewässernetz, an denen zusätzliche Informationen wie Abflussreihen zur Verfügung stehen (informations­adäquat) oder für die Modellergebnisse berechnet werden sollen (problem­adäquat).

Bedarfsweise sind weitere Verfeinerung der Gewässerabschnitte vorzunehmen, um die folgenden Homogenitätskriterien bzgl. der hydraulischen Eigenschaften (prozessadäquat) zu erfüllen:

1. einheitliches Gefälle (z.B. unter Nutzung des DGM Schnittpunkte zwischen Gefällestufen und Gewässernetz neue Knoten bilden),
2. einheitlicher Gewässertyp bzgl. Ausbauzustand, Sohlmaterial etc.,
3. einheitlicher Vorlandtyp bzgl. Vegetation, Vorlandgeometrie etc.,
4. einheitliches Gewässerprofil.

Das nunmehr bzgl. seiner Geometrien fertig gestellte Cover ist zum Abschluss noch um Attribute zu ergänzen, und zwar durch:

• Zuordnung des Gewässertyps, des Vorlandtyps und des Profils zu den Gewässerabschnitten, sofern entsprechende (hydraulische) Modellansätze zur Beschreibung des Gewässerabflusses verwendet werden sollen,
• Zuordnung der Höhe zu den Gewässerknoten, die aus dem DHM ermittelt werden kann, als Grundlage für die programminterne Ermittlung der Fließrichtung und des Gefälles in den Gewässerabschnitten.

Tabelle 4.3‑1 und Tabelle 4.3‑2 zeigen die im Ergebnis dieser GIS-gestützten Datenaufbereitung entstandenen Attributtabellen des Liniencoverages FGW, die für die Modellierung des Fließgewässersystems verwendet werden.

Tabelle 4.3‑1: Struktur der Tabelle FGW.DB

Über die Zuordnung zu einem Einzugsgebiet wird ausgewiesen, von welchen Abflüssen der jeweilige Gewässerabschnitt gespeist wird. Wird während der programminternen Erstellung des Gebietsmodells kein zugeordnetes TG gefunden, erfolgt eine Warnung, dass dieser Gewässerabschnitt nicht gespeist wird. Über eine bewusste Zuordnung nicht vergebener TG-IDs (z.B. 0) kann z.B. für verrohrte Abschnitte eine Speisung aus dem Eigeneinzugsgebiet verhindert werden.

Über die Vergabe von TG_IDs < 0 kann im Übrigen erreicht werden, dass diese Gewässerabschnitte nicht eingelesen und demzufolge gar nicht simuliert werden.

Tabelle 4.3‑2: Struktur der Tabelle FGW_N.DB

Zuordnung der Einzugsgebietsflächen zum Gewässernetz

Sofern für die Modellebene Q_Mod auf der Basis von Gewässerabschnitten gearbeitet wird, wird vom Programm eine Datei fgw_area.xlx im <Ergebnisverzeichnis>\para ausgegeben. Diese beinhaltet für jeden Gewässerabschnitt die folgenden Größen:

Diese Werte sind vor allem für die Darstellung des Gewässernetzes nützlich, weil so sehr schnell die Hauptgewässer identifiziert werden können.

Sämtliche Flächengrößen werden aus den Flächen der Einzugsgebiete im ModellierungsCover TG abgeleitet. Wenn wesentliche Randzuflüsse ins Modellgebiet integriert werden sollen, ist dies möglich, indem der Gewässerdatenbasis ein zusätzliches Attribut zugewiesen wird, das die dem externen Zufluss zugeordnete Einzugsgebietsfläche [km²] beinhaltet. Der Name dieses Attributs wird dem Programm über den neuen Eintrag FGW_extZuflussgebiet in der Datei …\GIS\Describe\fgw.sdf wie folgt mitgeteilt:

Auszug aus der Datei …\GIS\Describe\fgw.sdf

FGW_extZuflussgebiet        f_area

4.3.1 Relate-Tabelle PROFIL.TAB

Tabelle 4.3‑3 dient der geometrischen Beschreibung der Gewässerquerprofile, sofern sie regelmäßig sind. Verweisstrukturen zu unregelmäßigen Querprofilen sind bisher nicht integriert.

Tabelle 4.3‑3: Struktur der Tabelle PROFIL.TAB – Beschreibung der Gewässer­profile

Folgende Angaben werden in dieser Tabelle zur Beschreibung von max. 2-stufigen Regelprofilen (Gewässerbett, Vorland) benötigt (vgl. Abbildung 4.3‑1):

• sb Sohlbreite in [m]
• pt Profiltiefe in [m]
• snl,snr Seitenneigung links/rechts (=Profiltiefe /Böschungsbreite)
• vbl, vbr Vorlandbreite links/rechts
• vt max. Abflusstiefe im Vorland

Abbildung 4.3‑1: Schematische Darstellung des unterstützten Regelprofils

Die Größen Sohlbreite, Profiltiefe, Gewässerbreite können, soweit vorhanden auch jedem einzelnen Gewässerabschnitt zugeordnet, und zur Festlegung eines Trapezprofils genutzt werden. Mit dieser Erweiterung können je nach Datenverfügbarkeit die Geometrien der Gewässerquerschnitte für die Abschnitte innerhalb eines komplexen Gewässernetzes entweder über einen Profiltyp oder über eine direkte Zuordnung von Profilinformationen parametrisiert werden.

Beim Einlesen in das Modell wird nach diesen Größen zuerst im FGW-Cover gesucht, wenn hier keine Einträge vorhanden sind, wird auf die Profil.tab zugegriffen.

Die Vorlandgeometrien und die Böschungsneigungen (rechts/links) könne ausschließlich über den Profiltyp vorgegeben werden, da Regelprofile meist Ergebnis einer wasserbaulichen Aktivität sind und hier feste Böschungsneigungen verwendet werden. Enthält die Profiltabelle keine Angaben zur Seitenneigung, wird diese programmintern aus der <FGW_Breite>, der < SohlBreite > und der < Profiltiefe > ermittelt, wobei für beide Böschungen gleiche Neigungen angenommen werden.

4.3.2 Relate-Tabelle FGW_TYP.TAB

Tabelle 4.3‑4 beinhaltet Angaben zur Beschreibung des Gewässertyps, seines Ausbauzustan­des bzw. des Ausbaumaterials und der Rauhigkeitsverhältnisse im Gewässer.

Tabelle 4.3‑4: Struktur der Tabelle FGW_TYP.TAB – Zustandsbeschreibung der Gewässerprofile

4.3.3 Relate-Tabelle VORL_TYP.TAB

Tabelle 4.3‑5 beinhaltet Angaben zur Beschreibung des Bewuchses im Ausuferungsbereich bzw. Vorland des Gewässers und zu den damit verbundenen Rauhigkeitsverhältnissen.

Tabelle 4.3‑5: Struktur der Tabelle VORL_TYP.TAB – Zustandsbeschreibung der Gewässervorländer

Als Schnittstelle zwischen Modell und den gewässerabschnittsbezogenen GIS-Daten steht die Beschreibungsdatei DESCRIBEFGW.SDF (s. Abbildung 4.3‑2) zur Verfügung.

FGW_AAT                     DBASE fgw.dbf
FROM_NODE                   FNODE#
TO_NODE                     TNODE#
FGW_LAENGE                  LENGTH
FGW_IDENTIFIKATION          FGW-ID
UNTERLIEGER_FGW             ULIEGER /* bezieht sich auf FGW-ID */
TG_ZUORDNUNG                TG-ID
BASEFLOW_IDENTIFIKATION     BASEFLOW-ID
FGW_TYP                     TYP-ID
PROFIL                      PROFIL-ID
VORLAND_TYP_ID_r            VTYP-r
VORLAND_TYP_ID_l            VTYP-l
ZX_WERT                     X         /* X-Koordinate des Mittelpunktes */
ZY_WERT                     Y         /* bzw. des Zentrums (Center-Point) */
SohlHoehe                   SohlHoehe /* korr. Geländehoehe als SohlHoehe */
Anfangswasserstand          StartW    /* korr. Geländehoehe als Anfangswasserstand */
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
FGW_NAT                     DBASE fgw_n.dbf
NODE_IDENTIFIKATION         NODEID
X_WERT                      X-COORD
Y_WERT                      Y-COORD
Z_WERT                      Z-COORD
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
###### Relate-Tabellen ##################################################
PROFIL_TABELLE              ASCII profil.tab
PROFIL_IDENTIFIKATION       PROFIL-ID
SOHLBREITE                  SB
PROFILTIEFE                 PT
SEITENNEIGUNG_LINKS         SN_L
SEITENNEIGUNG_RECHTS        SN_R
VORLANDBREITE_LINKS         VN_L
VORLANDBREITE_RECHTS        VN_R
VORLANDTIEFE                VT
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
FGW_TYP_TABELLE ASCII       fgw_typ.tab
FGW_TYP_IDENTIFIKATION      TYP-ID
MANNING_WERT_MAX            M_MAX
MANNING_WERT_MIN            M_MIN
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
VORLAND_TYP_TABELLE         ASCII vorl_typ.tab
VORLAND_TYP_IDENTIFIKATION  VTYP-ID
V_MANNING_WERT_MAX          M_MAX
V_MANNING_WERT_MIN          M_MIN

Abbildung 4.3‑2: Steuerdatei FGW.SDF