Für die räum­liche Diskretisierung des Untersuchungsgebietes in Teileinzugsgebiete ist das Digitale Höhenmodell (DHM) nutzbar. Eine Reihe von GIS bieten Routinen, die eine automatische Ermittlung von Einzugsgebietsgrenzen gestatten. Allerdings sind dabei hohe Anforderungen an die Detailliertheit des DHM zu stellen, insbesondere bei wenig strukturierten Gebieten im Tiefland. Das Cover mit den Einzugsgebietsgeometrien kann dann um weitere Attribute ergänzt werden, um z.B. Nachbarschaftsbeziehungen zwischen Teileinzugsgebieten be­rücksichtigen zu können. Im Zuge der Modellierung wird auf Basis der Nachbarschaftsbeziehungen (Unterlieger) die „Baum­struk­tur“ für die Modellabarbeitung aufgebaut. Der oder die „Wurzeln“ in dieser Baumstruktur, d.h. die Teileinzugsgebiete, die den Gebietsauslass bilden, werden mit dem Unterlieger -1 kodiert. Ist der Verweis auf den Unterlieger nicht vorgegeben, wird dieser programmintern aus den Unterliegerbeziehungen des Fließgewässersystems ermittelt. Ein weiteres Attribut, das den Einzugsgebietsgeometrien zugeordnet werden kann, ist ein Verweis auf geologische Einheiten, deren Informationen für die Parametrisierung des Grundwassermodells genutzt werden können. Tabelle 4.2‑1 zeigt ein Beispiel für eine dem Coverage TG zugeordnete Attribut-Tabelle.

Tabelle 4.2‑1: Struktur der Tabelle TG.DB

In dieser wie auch in allen weiteren Tabellen sind die obligatorischen Attribute, die in jedem Fall für eine Modellierung benötigt werden, normal dargestellt, während die nur bei bestimmten Modellkonfigurationen erforderlichen Attribute kursiv gekennzeichnet sind. So können z.B. den Teilgebieten Lagekoordinaten zugeordnet werden, die z.B. für eine teilgebietsbezogene Flächenübertragung der Klimagrößen benötigt werden.

Hier wie auch bei einer Reihe weiterer Parameter wird bei fehlenden Angaben programmintern versucht, diese aus Informationen anderer Cover abzuleiten. So werden fehlende Koordinatenangaben für die TG’s durch den flächengewichteten Mittelwert aller TG-internen Elementarflächen ersetzt.

In der Tabelle GEO.TAB sind geologischen Einheiten hydraulische Leitfähigkeiten zugeordnet, die zur Parametrisierung des Abflusskonzentrationsmodells für die unterirdischen Abflusskomponenten genutzt werden können.

Tabelle 4.2‑2: Struktur der Tabelle GEO.TAB

Als Schnittstelle zwischen Modell und den teileinzugsgebietsbezogenen GIS-Daten steht die Beschreibungsdatei DESCRIBETG (s. Abbildung 4.2‑1) zur Verfügung.

###### Attribut-Tabelle #################################################
TG_PAT DBASE tg.dbf
TG_FLAECHE              AREA
TG_IDENTIFIKATION       TG_ID
TG_UNTERLIEGER          Ulieger
TG_NAME                 NAME
FLIESSGEWAESSERLAENGE   FGW_L
GEOLOGIE                GEO-ID
X_WERT_TG               X_COORD
Y_WERT_TG               Y_COORD
MITTLERE_HOEHE          HOEHE
MODELL_REGION           Tgid_mod
REGION_ULIEGER          Uli_mod
GW_UNTERLIEGER          Gw_unterl
++++++ Relate-Tabellen ++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++
GEOLOGIE_TABELLE ASCII  geo.tab
GEOLOGIE_IDENTIFIKATION GEO-ID
HYDR_LEITFAEHIGKEIT     KF_WERT /* [mm/h] */
+++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++

Abbildung 4.2‑1: Steuerdatei TG.SDF

4.2.1 Behandlung „abflussloser“ Gebiete

Abflusslose Gebiete sind Teileinzugsgebiete ohne Gewässeranschluss, die sich gemäß der Orographie ergeben.

Zur modellmäßigen Beschreibung in ArcEGMO existieren hinsichtlich der Gebietsgliederungen in den einzelnen Ebenen die im Folgenden angegebenen Möglichkeiten:

ABFLUSSKONZENTRATION_RD     tg
ABFLUSSKONZENTRATION_GW     tg  | reg
GESAMTABFLUSS               fgw | tg

Abbildung 4.2‑2: Gliederungsmöglichkeiten

Bei der Hierarchisierung der Gebietsgliederung haben diese Teilgebiete keinen Unterlieger (Kodierung –1) hinsichtlich des Landoberflächenabflusses RO. Da die RD-Schleife über die Raumgliederung Q läuft, wird in abflusslosen Gebieten der dort eventuell gebildete RO nicht ‚abgeholt‘ und wird somit im nächsten Zeitschritt wieder versickern.

Für den Grundwasserabfluss ist über die Zuordnung der abflusslosen Teilgebiete zu (übergeordneten) Grundwasser-Regionen (Gliederung reg für ABFLUSSKONZENTRATION_GW) der in der Realität gegebene grundwasserseitige Anschluss an das Entwässerungssystem sicherzustellen. Eine andere Möglichkeit besteht darin, die abflusslosen Teilgebiete an ein tiefes Grundwassersystem anzuschließen, d.h. das Teilgebiet, in das die Grundwasserkomponente entwässern soll, direkt vorzugeben (s. tiefes Grundwasser).

[1]Angabe erforderlich, wenn keine Unterliegerzuordnung aus FGW ableitbar ist.

[2] Angabe für NA-Modellierung erforderlich, wenn kein FGW-Cover vorliegt.

Diese Modellebene dient der Ermittlung des Gesamtabflusses als Überlagerung von Grundwasser- und Direktabfluss unter Berücksichtigung von Retentionseffekten. In das System integriert sind derzeit systemhydrologische Ansätze wie die Faltung und verschieden detaillierte Linearspeicherkaskaden (Parallel- und Reihenschaltung, Kalinin-Miljukov).

Die Faltung ist anwendbar, sofern als räumliche Diskretisierung in dieser Modellebene Teileinzugsgebiete, Modellregionen oder das Gesamtgebiet gewählt wurden.

Die Linearspeicherkaskade beschreibt die Abflusskonzentration in Abhängigkeit vom Gewässergefälle und der Gewässerlänge als Charakterisierung der Retention. Sie kann angewendet werden, wenn eine räumliche Diskretisierung der Modellebene Q in Gewässerabschnitte vorgenommen wurde. Es können aber auch Teileinzugsgebiete oder für großräumige Modellierungen Modellregionen oder das Gesamtgebiet gewählt werden. In diesen Fällen werden nicht mehr die Eigenschaften (Gefälle, Länge) des einzelnen Gewässerabschnittes, sondern die aller Gewässerabschnitte innerhalb dieser flächigen Raumuntergliederung berücksichtigt (z.B. mittleres Gefälle bzw. Summe aller Gewässerabschnittslängen innerhalb eines Teilgebietes).

Von großer Wichtigkeit für die Berechnung der Abflusskonzentration ist die richtige Wahl der Berechnungszeitschrittweite.

Dazu ist es notwendig, über den Abschnitt Q-Modell in der Steuerdatei Modul.Ste die Zeitschrittweite [Minuten] anzugeben, mit der im Regelfall die Konzentrationsrechnungen durchgeführt werden sollen. Der Zeitschritt ist in Abhängigkeit von der Detailliertheit der räumlichen Diskretisierung und den Gebietseigenschaften so zu wählen, dass die Gebietsdynamik angemessen beschrieben werden kann. Diese Zeitschrittweite sollte außerdem kleiner oder gleich der Zeitauflösung der meteorologischen Daten sein.

Der so vorgegebene Standardzeitschritt wird in Abflussbildungsperioden aus Stabilitätsgründen programmintern verringert.

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Q_MODELL
ZEITSCHRITTWEITE       1440.   /* in Minuten */
###############################################################################

Abbildung 7.7‑1: Steuerdatei MODUL.STE – Block Q_MODELL