RUECKGANGSFAKTOR_FGW r_fak *Ausuferungsabfluss aus_q Ausuferungsabflussspende aus_q VorlandRetentionsfaktor K_vorl
04.1 Q_ELS
Über den RUECKGANGSFAKTOR, den RUECKGANGSEXPONENT und die Ausuferungsabflussspende wird die Arbeitsweise des Speicherkaskadenansatzes gesteuert. Nähere Informationen dazu finden sich in der Beschreibung des Moduls Q_ELS.
Für die Implementierung des Q_ELS-Ansatzes im KalMil-Modul wurden einige Ergänzungen vorgenommen, um diesen Ansatz flexibler zu machen. So kann über den VorlandRetentionsfaktor die Gewässerretention verstärkt (Faktor > 1) oder verringert (Faktor < 1) werden, wenn der Durchfluss nicht im Gewässerbett abgeführt werden kann, d.h. der bordvolle Abfluss überschritten wird. Dieser wird programmintern für jeden Gewässerabschnitt aus der Ausuferungsabflussspende ermittelt. Dabei kann einmal die bei Ausuferung veränderte Retention für den gesamten Gewässerabfluss angesetzt werden (default bzw. ZWEI-STUFEN-ELS = 0). Dies ist bei kleineren Gewässern sicherlich sinnvoll, weil hier davon ausgegangen werden kann, dass das veränderte Abflussverhalten im Vorland auf den Abfluss im Flussbett zurückwirkt und dieser durch lokale Verluste (Verwirbelungen) bremst. Es können aber auch zwei Einzellinearspeicher (ZWEI-STUFEN-ELS = 1) gerechnet werden, einer wie bisher für das Flussbett und einer für den über den bordvollen Abfluss hinausgehenden Abflussanteil. Die Parameter des Q_ELS-Ansatzes RUECKGANGSFAKTOR_FGW, AUSUFERUNGS-ABFLUSS bzw. AUSUFERUNGSABFLUSSSPENDE und VORLANDRETENTIONSFAKTOR können über die GIS-Datenbasis des Gewässernetzes lokal präzisiert werden, um regionale Unterschiede in der Gewässerretention abbilden zu können. Dazu müssen in der Attributtabelle des Gewässernetzes entsprechende Attribute angegeben werden, die über die FGW.sdf und die in der folgenden Abbildung aufgelisteten Schlüsselwörter dem Programm bekannt gemacht werden.
Der globale RUECKGANGSFAKTOR sollte global auf 1 gesetzt werden, wenn mit räumlich differenzierten Faktoren gearbeitet wird, da der globale Wert mit dem lokalen (wenn > 0) multipliziert wird. Günstig für die Interpretation der Wertebelegung durch Dritte ist es, wenn statt 0 eine -9999 zur Wertebelegung der Abschnitte verwendet wird, für die die globalen Werte beibehalten werden sollen. Der bordvolle Abfluss kann über eine lokale Ausuferungsabflussspende festgelegt werden oder gleich über den Ausuferungsabfluss, wenn dieser bekannt ist. Ausuferungsabflüsse oder Spenden ≤ 0 führen zur Beibehaltung des global vorgegeben Wertes. Ist der bordvolle Abfluss eines Gewässerabschnittes > 0, wird bei Überschreiten dieses Abflusses der VorlandRetentionsfaktor verwendet, um die Abflussretention entweder zu erhöhen (Werte > 1), oder abzumindern (Werte < 1).
Abbildung 4‑1: Auszug aus der Datei fgw.sdf
04.2 Verrohrte Gewässerabschnitte
Verrohrte Gewässerabschnitte werden nicht, sofern sie dicht sind, durch das Grundwasser oder eventuelle Direktabflüsse gespeist, haben also kein zugeordnetes Einzugsgebiet. Um dies abzubilden, ist ihnen die TG-ID = 0 oder eine andere, im TG-Cover nicht vorhandene TG-ID zuzuordnen.
Solche Gewässerabschnitte, meist Durchlässe oder Düker, haben eine durch ihren Durchmesser begrenzte Ableitungskapazität Qmax und wirken deshalb oft für die oberliegenden Gewässerabschnitte als Durchflussbegrenzung.
Diese Durchfluss begrenzende Wirkung kann in ArcEGMO abgebildet werden, indem vor dem verrohrten Gewässerabschnitt ein Gewässerpunkt als „Grünes Becken“ mit einer Kapazität des Grundablasses von Qmax eingefügt wird. Je nach Geländemorphologie kann diesem „Becken“ dann ein quasi unbegrenztes Volumen zugewiesen werden, was dazu führt, dass die Durchflüsse in jedem Fall auf Qmax begrenzt werden. Sofern beschrieben werden soll, dass in bestimmten Abflusssituationen beispielsweise eine Straße auch überschwemmt werden kann, weil die Speicherkapazität des Geländes oberhalb eines Straßendurchlasses begrenzt ist, kann dies über die Angabe eines über die Morphologie definierten Volumens im Modell abgebildet werden.
Eine zusätzliche Möglichkeit zur Abbildung verrohrter Gewässerabschnitte wurde in ArcEGMO als Ergänzung des Kalinin-Miljukov-Ansatzes integriert. Hierbei werden diese über einen Gewässertyp > 100 gekennzeichnet, d.h. in der fgw.sdf muss der Gewässertyp als Attribut der Gewässerabschnitte und die FGW_TYP_TABELLE angegeben sein.
###### Attribut-Tabellen ################################################### FGW_AAT DBASE fgw.dbf /* INFO fgw.aat */ … FGW_Breite BreiteOk FGW_GEFAELLE Gefaelle FGW_TYP TYP_id … ###### Relate-Tabellen ##################################################### FGW_TYP_TABELLE ASCII fgw_typ.tab FGW_TYP_IDENTIFIKATION TYP_ID MANNING_WERT_MAX M_MAX *MANNING_WERT_MIN M_MIN
Abbildung 4‑2: Auszug aus der Datei fgw.sdf
Über die FGW_TYP_TABELLE werden dann die Rauhigkeiten der verrohrten Abschnitte angegeben. Da für Rohre der standardmäßige Manningwert K in [mm] ist (und nicht wie bei offenen Gewässern der Manningwert Kst), wird dieser über ein negatives Vorzeichen kenntlich gemacht.
TYP_ID FGW_TYP MATERIAL M_MAX 1 "Erdkanal in festem Sand mit etwas Ton oder Schotter" "xxx" 40 2 "natürliche Flussbetten mit mäßigem Geschiebe" "xxx" 35 3 "natürliche Flussbetten, verkrautet" "xxx" 30 5 "Abflussbahn über Landoberfläche" "xxx" 10 101 "glattes Rohr" "xxx" -1 102 "rauhes Rohr" "xxx" -4
Abbildung 4‑3: Auszug aus der Datei fgw_typ.tab
Die Berechnung des maximalen Rohrdurchlasses erfolgt programmintern (Modelltyp mod=9) nach der universellen Fliessformel für Druckrohrleitungen (s. Bollrich, Technische Hydromechanik, Band 1, Formel 5.39, Seite 183).
Neben der Rauhigkeit ist hier der Rohrdurchmesser und das Gefälle anzugeben. Diese werden direkt aus der Attributtabelle des Gewässers über die FGW_Breite und das FGW_Gefaelle definiert.
Die so ermittelten maximalen Durchlassmengen Qvoll werden im Ergebnisverzeichnis unter Para\fgw_kami.par abgelegt und können hier auf Plausibilität überprüft werden und verändert werden, oder vorgegeben werden, falls die Inputwerte für die Berechnung nicht vorhanden sind.
fgw 240 mod= 9 anz_q=0 K= 0.00 Qvoll= 0.319 Ufer_H= 0