Hydrologie und Flussgebietsmanagement

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Jörg Steinmann
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1 Hydrologie und Flussgebiesmanagemen o.univ.prof. DI Dr. H.P. Nachnebel Insiu für Wasserwirschaf, Hydrologie und konsrukiver Wasserbau

2 Gliederung der Vorlesung Saisische Grundlagen Exremwersaisik Korrelaion und Regression Zeireihenanalyse und Anwendung Regionalisierung & räumliche Inerpolaion Bodenwasserhaushal Grundwasserhaushal N-A Modelle Einheisganglinie N-A Modelle kombiniere Translaions- und Speichermodelle Koninuierliche N-A Modelle Reenion und Flood Rouing Hydrologische Vorhersagen Flussgebiesmodelle Soffranspor Sedimenranspor Modellierung Flussgebiesmodelle Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 2

3 Eineilung Grundlagen Black Box Modelle Allgemeine Vorsellungen, Erfahrungen Sysem als undifferenziere Einhei, Einzugsgebie ohne Differenzierung Algebraische Gleichungen, lineare, nich lineare Gleichungen Uni Hydrograph Konzepive Modelle Wirkungsweise besimmer Phänomene, B: Speicherung Teilprozess oder Teilsysem, der dem zu beschreibenden Phänomen ensprich, B: hydrologisch einheiliche Zonen Speichermodelle Kombiniere Modelle Flussgebiesmodelle Physikalisch basier Grundgleichungen der Wasserbewegung Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 3

4 Kriik am Einheisganglinienverfahren Die Annahme einer gleichmäßigen Überregnung innerhalb eines Zeiinervalls ensprich nich der Realiä Die Sysemanwor is zeilich veränderlich Die wichigsen Abflussprozesse sind Translaion und Reenion und sollen gerenn berücksichig werden Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 4

5 Basis Kombiniere Modelle Unergliederung des Abflussbildungsprozesses in Translaion Reenion Verfahren - Beispiele HYREUN-Verfahren Hydrological Research Uni CLARK-Verfahren Vorgehensweise Translaion über Zeiflächendiagramm Reenion über linearen Einzelspeicher Translaion zeiliche Verschiebung des Effekivniederschlags zum Gebiesauslass Reenion Dämpfung Redukion der Spize und zeiliche Verschiebung des Abflusses Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 5

6 Translaion HYREUN-Verfahren Einzugsgebie in Raserelemene zerleg: Für jedes Raserelemen kann ein anderer Niederschlag und eine vom Boden abhängige Berechnung des Effekivniederschlages erfolgen Translaion über die Fließzei Reenion über einen viruellen Speicher am Gebiesauslass Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 6

7 Ergebnis Fließformeln Isochronen: Verbindung von Punken gleicher Fließzei Kirpich US Soil Conservaion Service c 0,77 0,0663* L * J Hang-Gerinne-Formel 0,385 c Konzenraionszei L Länge des beracheen Flussabschnies [km] J Gefälle c L J 0 0,77 0,385 F,02* * + 2 * G G M J F k L 0,467 k M Oberflächenrauigkei L G Länge des Gerinneabschnies [m] L F Länge des Geländes [m] J G/F.Gefälle Gerinne / Gelände Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 7

8 Translaion Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 8

9 Besonderheien bei der Fließzeiberechnung Hx 1 2 Fließzei von 3-4 kann länger sein als 1-4 Daher: 1. Berechnung von Berechnung Berechnung 1-3 Fließzei 3-4 is dann Fließzei 1-4 minus x Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 9

10 Vorgehensweise Planimerieren der Flächen zwischen den Isochronen Überragen der Flächen auf eine Zeiachse Aussage Abflusskonzenraion des Einheisniederschlages Skalieren und Superposiion Abflusskonzenraion Zeiflächendiagramm Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 10

11 Erweierung des Z-F-Diagramms Elemen i mi Fließzei i leise einen Beirag zum Abfluss Niederschlagskonzenraionsganglinie berücksichig nur die Translaion i Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 11

12 Reenionswirkung Die Reenionswirkung wird summarisch in Form eines viruellen Speichers am Gebiesauslass angesez Es wird ein linearer Speicher angesez Inpu Oupu Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 12

13 Reenionswirkung Muskingum Linearer Speicher Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie ,.. 1 k S x dass Annahme hier x x k S d ds A A Z A Z + Lösung numerische d d K K S x für K x x K S d ds A A Z A G A Z A Z _ K C K C Δ + Δ Δ + Δ 0,5 0,5... 0,5 2 1

14 Schäzung des Parameers K Kann aus Auslaufkurven ermiel werden: Für z 0 folg die Lösung der Diff.gl. Bilanzgleichung A 0 *exp-/k In logarihmischer Darsellung daher annähernd linear und aus dem Ansieg kann K ermiel werden Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 14

15 Konzepive M. Lineare Speicherkaskade NASH-Verfahren Mehrere lineare Speicher in Serie Alle Speicher selbe Speicherkonsane k Ähnliche Eigenschafen wie Uni Hydrograph Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 15

16 Konzepive M. Lineare Speicherkaskade Verfahren nach DOOGE Kopplung von Speicherkaskaden und linearen Gerinneabschnien Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 16

17 Rückblick Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Reenion / Translaion Unereilung Konzepive Modelle Einzellinearspeicher Lineare Speicherkaskade Kombiniere Modelle Fließformeln HYREUN-Verfahren CLARK-Verfahren Kirpich Hang-Gerinne-Fomel Zeiflächendiagramm Kombiniere Translaions- und Speichermodelle Seie 17

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