Durchführung von Modellrechnungen für Teilflussgebiete innerhalb eines „großen“ Modells
Über das Steuerwort BERECHNUNGEN_FUER in der arc_egmo.ste kann ein Teilgebiet innerhalb eines umfangreicheren Datenbestandes für die Simulationsrechnungen aktiviert werden. Die Selektion erfolgt dabei für eine NA-Simulation (NA-MOD) über die Vorgabe des Gewässerabschnittes, der als Gebietsauslass fungieren soll. Während sonst alle Gewässerabschnitte mit der Unterliegerzuordnung -1 als Gebietsauslässe verwendet werden und ab diesen beginnend die programminterne Hierarchiesierung des Gewässernetzes inklusive der Oberlieger-Unterliegerverknüpfung erfolgt und eine Abarbeitungsreihenfolge festgelegt wird, erfolgt dies bei der teilgebietsbezogenen Simulation nur für das an diesen Gewässerabschnitt angeschlossene Gebiet.
Für die Gebietsselektion werden
- zuerst sämtliche oberhalb des angegebenen Gewässerschnittes liegende Gewässer inklusive aller Gewässerpunkte innerhalb dieses Teilgewässersystems,
- dann alle Teileinzugsgebiete, die diesen Gewässerabschnitten zugeordnet sind (TgID im Fgw-Cover),
- anschließend alle Teileinzugsgebiete, die über das Grundwasser an die zuvor ausgewählten Teilgebiete angeschlossen sind,
- nun alle Elementarflächen innerhalb dieser Teileinzugsgebiete und
- zum Schluss sämtliche meteorologischen Stationen, die relevant für dieses Teilflusssystem sind selektiert
Die im ersten Modelllauf ermittelten Selektionen werden im Verzeichnis …/GIS/select/<Teilflussgebiet> abgelegt und stehen für die nächsten Modellläufe zur Verfügung, was zu einer beträchtlichen Verkürzung der Zeit für die Modellinitialisierung führt. Im folgenden Auszug aus der arc_egmo.ste kennzeichnet die 6545 den Gewässerabschnitt, an dem der Pegel Chorin liegt. Die ermittelten Modellselektionen werden im Verzeichnis …/GIS/select/Chorin gespeichert.
BERECHNUNGEN_FUER 6545 Chorin /* bis zum Pegel Chorin */
Für Wasserhaushaltssimulationen (WH-Mod) kann über das Steuerwort in der arc_egmo.ste BERECHNUNGEN_FUER ebenfalls eine selektive Bearbeitung aktiviert werden. Wird nach dem Steuerwort eine Zahl gefunden, so wird diese als EFL-ID interpretiert und das Modell simuliert den Wasserhaushalt genau für diese eine Elementarfläche. Ist der erste Eintrag keine Zahl, so wird dieses Wort als Name eines Attributs bzw. als Spaltenbezeichner in der Elementarflächendatenbasis interpretiert. Über die so gekennzeichnete Spalte in der Attributtabelle werden EFLs genau dann selektiert, wenn der Wert in dieser Spalte gleich der EFL-ID ist.
Bei der Verwendung von Selektionen ist zu beachten, dass die Ergebnisse nur dann identisch mit den Ergebnissen für das Gesamtgebiet sind, wenn die meteorologischen Zeitreihen keine Lücken aufweisen (oder diese zuvor, d.h. innerhalb eines Modelllaufes für das Gesamtmodell geschlossen worden sind) und wenn in der meteor.ste der Eintrag REGESSIONSANALYSE deaktiviert wurde. In beiden Fällen, d.h. bei der Regressionsanalyse und beim Lückenschließen werden nur die auf Grund ihrer Lage zum Gebiet selektierten Stationen ausgewertet.
Das folgende Beispiel zeigt, dass auch Teilbereiche innerhalb eines komplexen, vernetzten Gewässernetzes selektiert werden können, wenn man die genannten Selektionsmechanismen geschickt einsetzt. Die linke Abbildung zeigt das Gesamtmodell Brandenburg. Die Selektion des Teilgebietes „Schwarze Elster“ stellt kein Problem dar, da es ein abgeschlossenes Flusssystem ist.
Möchte man aber 2 parallele Flussgebiete wie die „Pulsnitz“ und „Große Röder“ rechnen sind Modifikationen der UnterliegerFGW-ID vorzunehmen (siehe folgende Abbildung rechts). Als Auslass für die Gebietsselektion ist die blaue fgwID 23093 anzugeben. Es werden alle Oberlieger selektiert. Um das westliche Teilgebiet innerhalb der „Roeder“ mit anzuschließen, ist für den westlichen Auslass der Roeder die UnterliegerFGW-ID auf 23093 (wie die ID für die Gebietsselektion) zu ändern. Damit werden alle Oberlieger von 23093 selektiert.
Um den nicht benötigten nordöstlichen Zufluss vom selektierten Gebiet abzutrennen muss die Unterlieger FGW-ID des Zuflusses auf -1 (= Senke) gesetzt werden.
Für die Änderung der Unterlieger FGW-ID wird das Anlegen einer neuen Spalte empfohlen, damit die Fließgewässerhierarchie im Gesamtmodell erhalten bleibt.
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Einschränkungen
Liegen für das Gesamtgebiet KTau-Werte im WSP-ASS-Format vor, so funktioniert das selektive Lesen der KTau-Werte für das zu bearbeitende Teilflussgebiet nicht sauber und wird aus diesem Grunde auch nicht unterstützt. Durch einen entsprechenden Hinweis vor einem definierten Programmabbruch wird der Nutzer darauf hingewiesen und aufgefordert, die für das Gesamtgebiet erstellte Parameterdatei fgw-kalmil.par in das teilgebietsbezogene para-Verzeichnis zu kopieren, aus dem dann korrekt die KTau-Werte für das Teilflussgebiet gelesen werden.
Ebenfalls nicht unterstützt werden die derzeit auf Pegelregionen laufenden Nachführungs- und Optimierungsroutinen.
Bei der Verwendung von „BERECHNUNGEN_FUER“ und dem EGMO-Ansatz darf nicht auf abgelegte Parametersätze aus einem größeren Modell zugegriffen werden. Im EGMO Ansatz werden die Hydrotope jedes Mal neu gebildet und durchnummeriert. Wenn auf Parameter aus dem GIS/para – Verzeichnis (wie die tg_abi.par) oder eine modell.anf zugegriffen wird führt dies zu Unstimmigkeiten.
Wenn Gebiete mit „BERECHNUNGEN_FUER“ berechnet werden, sollten alle Lücken/Fehlwerte in der meteorologischen Datenbasis gefüllt sein. Werden die Stationen währen der Rechnung untereinander aufgefüllt ergeben sich logischer Weise Unterschiede zu der Berechnung im Gesamtmodell, weil andere Stationen zum Auffüllen herangezogen werden.
Außerdem muss die REGESSIONSANALYSE in der meteor.ste ausgeschaltet sein, d.h. auf NEIN gesetzt werden, da sich ansonsten andere Höhenkorrektur ergibt. Es müssen die aus der Regressionsanalyse aus dem großem Modell ermittelten Werte im Teilmodell (bei Verwendung von BERECHNUNGEN_FUER) fest eingestellt werden.
Modellsteuerung Oberer Rand
Als Ergänzung zur Selektion „BERECHNUNGEN_FUER“ wurde eine Berücksichtigung eines oberen Randes integriert, der über die Datei ../GIS/select/or_fgw.sel vorgegeben werden kann.
or_fgw.sel
ID
4661
576
...
Im Selektionslauf wird die or_fgw.sel programmintern in das zugehörige Select-Verzeichnis gelegt und um die Unterlieger der Randgeometrien (FGWs) ergänzt. Zu beachten ist, dass die RandIDs für eine Selektion nur ausgewertet werden, wenn die Selektion neu angelegt wird. Über die im Select-Verzeichnis abgelegten Zuordnungsdateien wie fgw_sel.txt wird die Selektion beim nächsten Aufruf eingelesen, so dass dann die Vorgabe des oberen Randes nicht mehr notwendig ist. Eine bereits existierende Selektion im select-Verzeichnis kann über die Vorgabe eines oberen Randes nicht modifiziert werden.
Eine weitere Möglichkeit besteht darin, die Randzuflüsse über das Bewirtschaftungsmodul zu integrieren. Dazu wird eine Datei <Randzufluss.qc> (Name frei wählbar) mit den Randzuflüssen im Verzeichnis …/zeit.dat/bw_data/ abgelegt. Die nachstehende Abbildung zeigt, dass die Struktur dieser Datei identisch mit den Ergebnisdateien von ArcEGMO ist. D.h. als Datei mit den Randzuflüssen können direkt die Simulationsergebnisse für die oberliegenden Gebiete verwendet werden. Zu beachten ist, dass u. U. der Name der Datumsspalte in der …/zeit.dat/describe/bw_data.sdf angepasst wird. Die Datei mit den Randzuflüssen kann beliebig viele Spalten bzw. für beliebig viele Gewässerabschnitte Daten beinhalten. Welche davon als Randzuflüsse ins Modell eingespeist werden, wird wieder über die Datei or_fgw.sel festgelegt.
Achtung: Wenn die Zeitreihe der Datei <Randzufluss.qc> vor dem Simulationsende abbricht, wird der Abfluss des letzten Wertes für alle weiteren Zeitschritte beibehalten.
Randzufluss.qc
Termin 4661
01.01.1971 0.5365
02.01.1971 0.6442
03.01.1971 0.8013
...
In der Datei …/gis/ascii.pat/bw_file.tab muss diese Randzuflussdatei angegeben werden.
Bw_file.tab
DATEI TYP DATZ FORM RBT RB X-COORD Y-COORD DTD
…
Randzufluss qc qex R fgw 0 0 0 864000
Über den Zuordnungsdatentyp DATZ kann festgelegt werden, ob die Randzuflüsse als externer Zufluss qex oder Oberliegerzufluss qo ins Modell eingespeist werden. Die Zuweisung erfolgt auf die Unterlieger der in der or_fgw.sel-Datei festgelegten Gewässerabschnitten.
Die korrekte Zuordnung der Randzuflüsse kann in den Ergebnisdateien für den Q_Externzufluss.qex bzw. Oberliegerzufluss.qo überprüft werden, sofern diese Größen in der Results.ste aktiviert sind. Eine Kontrolle ist auch anhand der Abflüsse der Unterlieger (s. Abflussdatei qc) möglich.
Soll ein Pegel am direkten Rand des selektierten Gebiets nachgeführt werden, muss die ID in der or_fgw.sel auf die FGW_ID des gewünschten Pegels angepasst werden. Dies funktioniert nur, wenn die or_fgw.sel in ihrem zugehörigen Select-Verzeichnis liegt. Sonst wird eine neue Selektion vorgenommen.