Modellierung des Wasserhaushalts des Unteren und ... - Espace

IAWG Ottobrunn Seite 40
Modellierung des Wasserhaushalts des Mittleren und Unteren Maingebietes Oktober 2005
9. Zusammenfassung
Der vorliegende Bericht beschreibt die Kalibrierung, Validierung und Anwendung des Mo-
dells ASGi / WASIM zur Berechnung des Wasserhaushalts im Einzugsgebiet des Mittleren
und Unteren Mains. Zur Modellierung des Wasserhaushalts wird das Gesamtgebiet in ins-
gesamt 42 Teilgebiete mit Einzugsgebietsgrößen zwischen 78 km² und 930 km 2 unterglie-
dert.
Hinsichtlich der nicht zu kalibrierenden Modellkomponenten wird weitgehend auf die Default-
Werte von ASGi/ WASIM zurückgegriffen. Eine Ausnahme davon ergibt sich aus einer Ver-
änderung der Landnutzungsparameter, da die Default-Werte in diesem Fall aus unserer
Sicht zu sehr an alpine Verhältnisse angepasst sind.
Etwa ein Drittel der Gebietsfläche ist von Karst beeinflusst. Dies erschwert die Modellierung,
da die ansonsten überwiegend physikalisch basierte Beschreibung der einzelnen Komparti-
mente in Karstgebieten nicht möglich ist. Aus diesem Grund wird in den Karstgebieten das
Teilmodell des verzögerten Basisabflusses eingeführt, der dazu dient, die Tiefenversicke-
rung konzeptionell abzubilden.
Die Kalibrierung der zehn Bodenparameter des Modells erfolgt anhand der Abflussgangli-
nien von insgesamt 41 Pegeln. Da eine ausschließlich manuelle Kalibrierung mit einem er-
heblichen, in dem verfügbaren Zeitrahmen kaum leistbaren Arbeitsaufwand verbunden wä-
re, werden hier zwei Hilfsmittel zur effektiveren Suche nach den optimalen Parametern ein-
gesetzt, nämlich die überwachte, systematische Parametervariation sowie die Parameterop-
timierung. Dabei dient die überwachte Parametervariation im wesentlichen der Festlegung
geeigneter Startwerte und Wertebereiche für die nachfolgende Parameteroptimierung. Beim
gewählten Optimierungsverfahren (SCE) handelt es sich um einen, auf der sogenannten
Evolutionsstrategie aufsetzenden Algorithmus, der speziell im Rahmen hydrologischer Op-
timierungsprobleme entwickelt worden ist. Als Zielfunktion wird die Summe aus der linearen
und logarithmischen Nash-Sutcliff-Effizienz zugrundegelegt.
Wie die Ergebnisse der Kalibrierung (Kapitel 5.2.2, Abbildung 6) und Validierung (Kapitel
6.1.1, Abbildung 7) zeigen, ist die gewählte Kalibrierungsstrategie zur Eichung des Modells
geeignet: So können bei der Kalibrierung 80 % der Pegelgebiete mit Nash-Sutcliff-
Effizienzen über 0,7 und 57 % der Gebiete mit Effizienzen über 0,8 abgebildet werden, bei
der Validierung sind es 70 % über 0,7 und 54 % über 0,8. Zur Erzielung dieser Ergebnisse
sind in der Summe etwa 8000 Modellläufe durchgeführt worden. Weitere Verbesserungen