Behandlung temporärer (trocken fallender) Wasserflächen bzw. phasenweise überstauter „Nichtwasserflächen“

ArcEGMO unterscheidet zwischen

ständigen Wasserflächen (Nutzungstyp W), für die im Abflussbildungsmodul der Wasserhaushalt berechnet wird und die in Kopplung mit einem Grundwassermodell die Wasserhaushaltsgröße Grundwasserneubildung (meist negativ, d.h. Zehrung) an das Grundwassermodell übergeben,
im Bezug auf den Bodenwasserhauhalt ständig inaktive Wasserflächen (Nutzungstyp P), für Wasserflächen auf denen die Seeverdunstung (Vorgabe von Zeitreihen) vom See (Gewässerpunkt) berechnet wird und daher der Wasserhaushalt im Abflussbildungsmodul nicht berechnet wird oder Flächen, die im Fall einer Kopplung mit einem Grundwassermodell (Rastertyp 3) keine Wasserhaushaltsgrößen an das Grundwassermodell übergeben (wenn die Seen in diesem separat gerechnet werden),
temporär inaktiven Flächen (Nutzungstyp ≠ {P&W}), die im Grundwassermodell als Wasserflächen gekennzeichnet sind (Rastertyp 3) und die bei Grundwasserständen über GOK im Bezug auf den Bodenwasserhauhalt inaktiv gesetzt werden (reagieren dann wie b) und bei Grundwasserständen unter GOK wieder aktiviert werden und für die dann wie bei „normalen“ Flächen der Bodenwasserhaushalt gerechnet wird,
temporären Wasserflächen (Nutzungstyp ≠ {P&W}), die im Grundwassermodell nicht als Wasserflächen gekennzeichnet sind (im Kopplungsfalls Rastertyp 1) und die bei Grundwasserständen über GOK wie ständige Wasserflächen (wie a) berechnet werden, der sogenannte Überstau aber mit bilanziert wird (es wird z.B. Oberflächenabfluss abgeführt, wenn die Muldenspeicherkapazität überschritten wird) und für die bei Grundwasserständen unter GOK dann wie bei „normalen“ Flächen der Bodenwasserhaushalt gerechnet wird. Auf diesen Flächen muss daher ein hoher lokaler Muldenspeicher verwendet werden.
Binnengewässer deren Überschusswasser der Grundwasserneubildung zugewiesen wird

Nicht gekoppelte Modellierung

Für Wasserflächen in ungekoppelten Wasserhaushaltsmodellen wurde bisher angenommen, dass sie an das Fließgewässersystem angeschlossen sind. Sofern sich im Zeitschritt ein Überschuss ND= Niederschlag-Verdunstung > 0 ergibt, wird dieser als abflusswirksame Komponente dem Direktabfluss zugeordnet.

Für Seen ohne Abfluss (Binnenseen, Tagebaurestseen) wird dieses Überschusswasser der Grundwasserneubildung zugewiesen, d. h. GWN= Niederschlag-Verdunstung.

Für die Unterschiedung zwischen angeschlossenen Seen und Binnenseen wurde eine neue Landnutzungskategorie BINNENGEWAESSER eingeführt und die Relate-Tabelle GIS\relate\LNTZ.TAB ergänzt. In der Attributtabelle der EFL-Geometrien (GIS\efl.dbf) wurde zu Testzwecken die Landnutzung 1100 (GEWÄSSER (Fließgewässer, Stillgewässer, Quellbereich) in 1101 (nicht angeschlossene BINNENGEWÄSSER (Restsee)) umklassifiziert. Über anschließende Modellsimulationen wurde die Funktionsfähigkeit dieser Modellerweiterung geprüft.

Gekoppelte Modellierung

In den Kopplungen zum Grundwassermodell wird derzeit unterschiedlich mit den (temporären) Seeflächen und der Seeverdunstung umgegangen:

ASM-Kopplung:

Bislang keine veränderlichen Seegrößen gerechnet
Seeverdunstung über vorgegebene Verdunstungsreihen als Entnahme (BW-Data) aus dem jeweiligen GWP.
Die dem See zugeordneten Flächen werden mit dem Nutzungstyp „P“ bei der Wasserhaushaltsberechnung inaktiv gesetzt.
Austausch mit dem Grundwassermodell über GWP-ID (wenn GWP_ID = 0 => über FGW-ID)

Mit dem neuen Ansatz könnten wir jetzt auch die Verdunstung auf den Seeflächen direkt berechnen und ebenso über eine Abfrage des Flurabstandes < 0 temporäre Seeflächen rechnen.

GEOFIM-Kopplung:

Seeverdunstungsberechnung erfolgt in GEOFIM.
Alle potenziellen Seeflächen müssen mit dem GRID-Typ 3 gekennzeichnet sein (das sind die Flächen für die in GEOFIM Wasserkörper vorliegen)
In ArcEGMO wird die Wasserhaushaltsberechnung auf diesen Flächen inaktiv gesetzt, sobald auf diesen Flächen der Flurabstand < 0 ist, um Doppelbilanzierungen auszuschließen. Das geschieht auch ohne Angabe der Nutzung „P“. Für dauerhafte Seen sollte der Nutzungstyp aber „P“ sein.
Im Programm wird für alle Zellen mit GRID-Typ 3 abgefragt, ob der Grundwasserstand oberhalb Geländeoberfläche liegt (=> Schalter 1). Ist dies der Fall so wird die Berechnung in ArcEGMO inaktiv gesetzt und an PCGEOFIM übergeben. Steht das GW nicht über Flur (Schalter = 0) wird der Wasserhaushalt wie gewohnt von ArcEGMO berechnet.
Für alle Zellen, die nicht GRID-Typ 3 sind wird bei Grundwasserständen oberhalb Geländeoberfläche dieser Überstau im Muldenspeicher bilanziert. Steigt der Grundwasserstand über das Niveau der Muldenspeicherkapazität, wird die Differenz zur Muldenspeicherkapazität als Landoberflächenabfluss dem Gewässermodell zugeschlagen.

MODFLOW-Kopplung:

Seeverdunstung wird in ArcEGMO berechnet.
Alle potenziellen Seeflächen müssen mit dem GRID-Typ 3 gekennzeichnet sein.
Für die temporären Seeflächen muss anstatt des Landnutzungstyps „Wasser“ eine Landnutzung angegeben werden (z.B. für Tagebauseen mit Brache), damit der Bodenwasserhaushalt berechnet werden kann, wenn das Grundwasser unter Flur steht.
Die Wasserhaushaltsberechnung erfolgt über die Elementarflächen mit einem festen Faktor für die Seeverdunstung oder mit einer vorgegeben Verdunstungsreihe (DWD). Die Zuordnung der Seeverdunstung wird mittels GWP_ID vorgenommen.
Im Programm wird für alle Zellen mit GRID-Typ 3 abgefragt, ob der Grundwasserstand oberhalb Geländeoberfläche liegt (=> Schalter -1). Ist dies der Fall, wird nur die Wasserbilanz aus Niederschlag und Verdunstung berechnet. Die Zehrung wird als Grundwasserneubildung ausgegeben, die Speisung über den RO. Steht das GW nicht über Flur (Schalter = 0) wird der Wasserhaushalt von ArcEGMO ohne Berücksichtigung des Muldenspeichers berechnet.
Für alle Zellen, die nicht GRID-Typ 3 sind wird bei Grundwasserständen oberhalb Geländeoberfläche dieser Überstau im Muldenspeicher bilanziert. Steigt der Grundwasserstand über das Niveau der Muldenspeicherkapazität, wird die Differenz zur Muldenspeicherkapazität als Landoberflächenabfluss dem Gewässermodell zugeschlagen.

Generell:

ACHTUNG: für die gekoppelte Modellierung muss der Eintrag „GW-FLURABSTAND_vom_GW-Modell? Ja“ in der Modul.ste aktiviert sein.
Für die ungekoppelte Rechnung muss dieser Eintrag wieder deaktiviert werden.