1. Anwendungsbereich
2. Prozessbeschreibung
3. Programmtechnische Umsetzung
1. Anwendungsbereich
Der Modellansatz RD_SIMP ist der Modellebene RD zugeordnet und beschreibt auf sehr einfache (simple) Weise die Konzentration des Landoberflächenabflusses. RD_SIMP kann angewendet werden, wenn Kaskadensegmente KASEG, Teileinzugsgebiete TG, Regionen REG oder das Gesamtgebiet GEB als Raumgliederung in der Modellebene RD gewählt wurden und die Zeitauflösung der zur Verfügung stehenden meteorologischen Daten geringer als die maßgebliche Konzentrationszeit des Landoberflächenabflusses ist.
2. Prozessbeschreibung
Bei der Modellierung der Abflusskonzentration des Landoberflächenabflusses spielt das Verhältnis von Gebiets- bzw. Hydrotopflächengröße und Berechnungszeitintervall DT eine Rolle. So z. B. für die Fragestellung, welcher Teil des Landoberflächenabflusses während DT die Fläche verlässt und abflusswirksam wird und welcher Teil auf seinem Weg zum Vorfluter wieder infiltriert.
Wie die Modellierung dieser Prozesse konkret erfolgen muss, hängt vom Bearbeitungsgebiet und vom Berechnungszeitintervall ab, so dass keine allgemeingültige Lösung angeboten werden kann.
In RD_SIMP wird davon ausgegangen, dass der gebildete Landoberflächenabfluss innerhalb des Berechnungszeitschrittes DTb vollständig abflusswirksam wird. Somit werden lediglich sämtliche Direktabflüsse, die in der Modellebene ABI ermittelt wurden, an die Modellebene Q weitergegeben, ohne dass Verzögerungseffekte berücksichtigt werden. Da dies letztlich auf die Verwendung einer Systemantwort mit einer Ordinate, die den Wert 1 besitzt, hinaus läuft, kann auf eine weitere Beschreibung dieser einfachsten aller denkbaren Modellvorstellungen verzichtet werden.
Für spätere Versionen des Systems ArcEGMO ist vorgesehen, den Direktabfluss unter Verwendung verbesserter Systemantworten zu konzentrieren, die unter Nutzung relevanter Flächeneigenschaften ermittelt werden. Denkbar ist auch die Bildung von Direktabflusskomponenten, also die Zusammenfassung der Direktabflüsse von Flächentypen mit ähnlichen Eigenschaften bzgl. der Fließgeschwindigkeiten. Diese können z.B.
- über komponentenbezogene Systemantworten, die z.B. in Abhängigkeit von der Oberflächenrauhigkeit als Funktion der Flächennutzung und des Geländegefälles ermittelt werden und/oder
- bei geeigneten Hydrotopklassendefinitionen trotz der dabei zugrunde liegenden Ortsunabhängigkeit mittlere Nachbarschaftsbeziehungen und damit laterale Flüsse zwischen den Hydrotopklassen berücksichtigen.
3. Programmtechnische Umsetzung
Der Modellansatz RD_SIMP wurde geschaffen, um die Anwendung von Systemantwortfunktionen in ArcEGMO (s. Modul FALTUNG) zu ermöglichen. Systemantwortfunktionen beschreiben i.d.R. integral die Konzentration des Landoberflächenabflusses ins Gewässer und die Konzentrationsprozesse im Gewässer selbst. Da das Modell FALTUNG zur Ermittlung des Gesamtabflusses je nach verwendeter Impulsantwort die Konzentration des Landoberflächenabflusses schon beinhaltet, wurde ein einfacher simpler) Modellansatz benötigt, der den Landoberflächenabfluss als Ausgangsgröße der Abflussbildungsberechnungen der Modellebene Gesamtabfluss zuweist. RD_SIMP ist demzufolge nur gemeinsam mit dem Modul FALTUNG anwendbar.
3.1 Räumliche und zeitliche Diskretisierung
Die Anwendung von RD_SIMP erfolgt für Teileinzugsgebiete und das Gesamtgebiet (s. Basisdokumentation, Kapitel 4).
Die zeitliche Diskretisierung bzw. die Berechnungszeitschrittweite DTb ist gleich der Zeitauflösung der meteorologischen Daten.
3.2 Ein- und Ausgangsgrößen
Eingangsgröße ist der potentielle Landoberflächenabfluss als Muldenspeicherüberlauf (s. Modellebene Abflussbildung).
Ausgangsgrößen sind der Landoberflächenzufluss in das Gewässersystem als Inputgröße für die nachgeschaltete Modellebene Gesamtabfluss.
3.3 Modellinitialisierung und Parameterermittlung
RD_SIMP besitzt keine Modellparameter. Die Bereitstellung des Speicherplatzes für die Systemzustandsvariablen erfolgt in ARC/EGMO.
3.4 Modellrechnung
Innerhalb des Simulationszyklus wird RD_SIMP nur dann aktiv, wenn im Zuge der Abflussbildungsberechnungen auf mindestens einer Elementarfläche oder Hydrotopklasse Direktabfluss gebildet wurde.
Dieser wird dann im gleichen Zeitschritt an die Modellebene Gesamtabfluss weitergegeben.
3.5 Schnittstellen
RD_SIMP stellt derzeit keine eigenen Schnittstellen bzw. Bibliotheksfunktionen zur Verfügung.