Gerhard Brahmer, HLUG Wiesbaden. Ute Badde, LUBW Karlsruhe. Norbert Demuth, LUWG Mainz. LARSIM-Anwenderworkshop 2013, 21./22.

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Friedrich Burgstaller
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1 Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie Gerhard Brahmer, HLUG Wiesbaden Ute Badde, LUBW Karlsruhe Norbert Demuth, LUWG Mainz LARSIM-Anwenderworkshop 2013, 21./22. März Saarbrücken

2 1 BEDEUTUNG WASSERTEMPERATUR Wärmeeinleiter Wärmelastpläne usw. Biochemische Reaktionen Wassertemperatu r Temperaturgrenzwert Flora / Fauna 78/659/EWG

3 2 WASSERHAUSHALTS- UND WÄRMEMODELL LARSIM WWM LARSIM = Erweiterung des WHM LARSIM - Entwickelt durch LUBW Karlsruhe (seit 2003) Vorteil bei gleichzeitigem Betrieb von WHM-LARSIM stehen (bis auf Einleiterdaten) alle Antriebsdaten (inkl. Abflussvorhersagen) zur Verfügung!! Operationelle Betriebsmöglichkeit! (vs. QSIM)

4 Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie 2 WASSERHAUSHALTS- UND WÄRMEMODELL LARSIM LARSIM Wärmemodell: Einlesen und Interpolation meteorologischer Daten Berechnung des Wasserhaushalts Flood-Routing (Wellenablauf) Advektion und Dispersion des Wärmeinhalts im Fluss Wärmeaustauschprozesse im Fluss Operationelle Umgebung automat. Modellnachführung Stunden- und Tageswertmodus möglich (Abb.: LUBW)

5 Vereinfachte Wärmehaushaltsgleichung Einflussfaktoren im LARSIM-WM Kurzwellige Strahlungsbilanz R K Langwellige Strahlungsbilanz R L Latenter Wärmestrom H L Fühlbarer Wärmestrom H F W Ein H SED

6 Hessisches Landesamt für Umwelt und Geologie 3 WÄRMEMODELL FÜR SÜDHESSEN (7218 KM²) UND DEN MAIN ( 77KM) WWM Südhessen 23 PEGEL MIT VORHERSAGEN 19 TEMPERATURMESSSTELLEN 6 industr. Wärmeeinleiter 4 Kraftwerke 5 Kläranlagen 7 Temperaturmessstellen 4 Zuflüsse (WWM Südhessen) 3 Abflusspegel WWM Main

7 Kalibrierparamter und Gütemaße: WWM Main KALIBRIERPARAMETER FÜR DAS PHYSIKALISCHE MODELL F Schatt : Maßfür die Beschattung des Gewässers F Wind : Faktor zur Korrektur der Windgeschwindigkeit F RAtm : Faktor für den Strahlungsanteil bei klarem Himmel C ZSed : Effektive Wärmekapazität des Gewässerbetts K Sed : Wärmeübergangskoeffizient an der Gewässersohle TABELLE: GÜTEMAßE ( ) BEI DER SIMULATION MIT DEM PHYSIKALISCHEM MODELL

8 Pegel Raunheim/ Main Wassertemperatur (gem. und sim.) für Juli und August 2009: [ C] WT Raunheim/Main (gem.) WT TGB 9 (sim.)

9 Längsprofil der Wassertemperaturen entlang des hessischen Mains am 22. Juli 2006:

10 4 OPERATIONELLER BETRIEB WWM WWM IM HLUG IM HLUG WWM Südhessen: Operationeller Testbetrieb seit April 2012: WWM Main: Operationeller Testbetrieb seit Anfang 2013:

11 5.1 Wärmemodell Oberrhein (LUBW Karlsruhe im op. Betrieb) Worms BASF Maxau Karlsruhe Plittersdorf Iffezheim Worms GKM KKP RDK Wasserstands-Messdaten: Basel, Maxau, Worms Wassertemperatur-Messdaten: Rheinfelden, Weil am Rhein, Burkheim, Iffezheim, Plittersdorf, Karlsruhe, Worms Wärmeeinleiter: Kraftwerksstandorte, Industrieeinleiter Kühlturmverdunstung: Kraftwerksstandorte mit Kühlturmbetrieb Fessenheim Burkheim Rheinfelden Weil a. Rhein Hochrhein Basel Zufluss Neckar: Sämtliche Informationen (Abflüsse, Wassertemperaturen, Wärmeeinleiter) aus dem Wärmemodell Neckar

12 5.2 Wärmemodell Mittelrhein 240 km (LUWG Mainz, HLUG Wiesbaden) ca. 240 km Wasserstands-Messdaten: Mainz, Kaub, Andernach, Köln Wassertemperatur-Messdaten: Mainz, Koblenz, Bad Honnef Wärmeeinleiter: KKW Biblis, KW Mz-Wi Zufluss Main: Sämtliche Informationen aus dem Wärmemodell Main

13 5.2 Wärmemodell Mittelrhein: Kalibrierung

14 5.2 Wärmemodell Mittelrhein Vergleich Messung Simulation So

15 5.2 Wärmemodell Mittelrhein Längsprofil der Wassertemperatur am Rhein

16 5.3 Wärmemodell Rhein Erweiterung bis Köln Verlängerung der modellierten Rheinstrecke von Worms bis Köln Integration des LARSIM- Wärmemodells für den Main Fertigstellung des offline-modells Tägliche Zulieferung der Inputdaten (Meteorologie, Abflüsse, Wassertemperaturen, Einleiter, Vorhersagen) Operationelle Inbetriebnahme des Rhein-Gesamtmodells in 2013

17 Einsatzmöglichkeiten des LARSIM-Wärmemodells Rhein Operationelle Simulationen und Vorhersagen von Wassertemperaturen z.b. zur Früherkennung von wasserrechtlich kritischen Situationen (Aufgabe der Bundesländer) in Niedrigwasserphasen Offline-Berechnungen z.b. zur Analyse der Auswirkungen einzelner Wärmeeinleiter auf die Wassertemperatur eines Gewässers Offline-Untersuchungen zur Auswirkung von Klimaveränderungen auf die Wassertemperaturen eines Gewässers, aktuell i.r. IKSR mit Wärmemodellen im Tageswertmodus

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