Entwurfsprinzipien und hydraulische Berechnung von ... - GDA-Online

8 Modellierung des Wasserhaushaltes der Oberflächenabdichtunssysteme
3 Übersicht über Wasserhaushaltsmodelle
3.1 Einführung
Wasserhaushaltsmodelle verknüpfen die einzelnen Prozesse des Wasserhaushalts
zu einem Gesamtsystem und bilanzieren innerhalb dieses zeitlich und räumlich
abgegrenzten Systems alle ein- und ausgehenden Wasserflüsse und die Änderung
des Wasservorrats.
Wesentliche Vorteile der Anwendung von Modellen gegenüber empirischen Untersuchungen
sind die einfache, kostengünstige Bearbeitung komplexer Systeme, die
Standardisierung der Bearbeitung und damit die einfache Nachvollziehbarkeit und
Vergleichbarkeit der Ergebnisse.
Wasserhaushaltsmodelle lassen sich nach unterschiedlichen Kriterien klassifizieren:
- nach dem Lösungsansatz in deterministische und stochastische Modelle
- nach der Anzahl der Raumdimensionen in ein- bis dreidimensionale Modelle
- nach der räumlichen Auflösung in Schicht- oder Kompartimentmodelle und in
raumkontinuierliche Modelle
- nach der zeitlichen Auflösung in zeit-diskrete (häufig mit festem Zeitschritt)
und zeit-kontinuierliche Modelle
Raum- und zeitkontinuierliche Modelle beschreiben Prozesse im allg. mittels
partieller Differentialgleichungen, die numerisch über Finite-Differenzen- oder (für die
Raumdimensionen) Finite-Elemente-Methoden gelöst werden. Zur Formulierung
eines Anwendungsfalls muss der Anwender eine räumliche und zeitliche
Diskretisierung vorgeben.
Wasserhaushaltsmodelle sind insbesondere zur Modellierung der komplexen
Wechselwirkung von Bewuchs, potentieller Evapotranspiration, Bodenwasser und
tatsächlicher Evapotranspiration geeignet, da durch eine Modellierung eine
wesentlich verbesserte Abschätzung der Durchsickerung der Rekultivierungsschicht
möglich wird.
3.2 Beispiele in Deutschland eingesetzter Modelle
Wasserhaushaltsmodelle werden mit unterschiedlichen Modellierungsschwerpunkten
u.a. von der Agrarmeteorologie, der Bodenkunde, der Hydrologie und von
Ingenieurwissenschaften entwickelt.
In der Literatur wird eine Vielzahl von Modellen des Wasserhaushalts oder seiner
Teilprozesse beschrieben. Die meisten sind in Forschungsprojekten entstanden,
nicht für die Anwendung von Dritten entwickelt und nicht frei verfügbar.