Vergleichende - Friedrich-Schiller-Universität Jena

3. Die hydrologischen Modellsysteme 38
Nach der in Abschnitt 1.1.2. vorgestellten Gliederung hydrologischer Modelle kann PRMS/MMS
als ein distributives, physikalisch basiertes Modell bezeichnet werden, da die Komponenten des
Wasserkreislaufs mit physikalischen Gesetzmäßigkeiten oder auf messbaren Parametern
beruhenden empirischen Zusammenhängen erklärt werden (LÜLLWITZ 1993b). Die horizontale
Untergliederung wird durch die Integration des Konzepts der Hydrological Response Units (HRUs)
(vgl. Abschnitt 3.2.2.), die räumliche Untergliederung in der Vertikalen durch eine hierarchische
Kopplung von Speichersystemen umgesetzt. Die Speicherkaskaden sind dabei durch dynamische
Prozesse miteinander verbunden. Die Überschüsse der einzelnen Speicher gehen in den
nächstfolgenden über bzw. tragen direkt zur Abflussbildung bei.
Als minimale Eingabedaten benötigt PRMS/MMS tägliche Niederschlagswerte sowie tägliche
Maxima bzw. Minima der Lufttemperatur. Zusätzlich können Werte der Solarstrahlung benutzt
werden. Diese sind für die Simulation der Schneeschmelzprozesse von Vorteil, da die
Temperatur- und Solarstrahlungswerte zur Berechnung von Evaporation, Transpiration und
Schneeschmelze verwendet werden.
Der Wasserfluss wird im Modell systematisch wie folgt beschrieben. Der Niederschlag in Form
von Regen oder Schnee wird durch Interzeption, die von Dichte und Art der Vegetation abhängig
ist, verringert. Der Netto-Niederschlag, der die Bodenoberfläche erreicht, wird dem
Bodenspeicher zugeführt. Der oberen Bodenzone kann Wasser durch Evapotranspiration, der
unteren nur durch Transpiration entzogen werden. Wird die Infiltrationsrate des Bodens
überschritten, kommt es zur Bildung von Oberflächenabfluss. Ist die nutzbare Feldkapazität erreicht,
infiltriert das überschüssige Wasser zum Interflowreservoir und nach dessen Sättigung zum
Grundwasserspeicher (LÜLLWITZ 1993a). Folglich findet der vertikale Wasserfluss von den
atmosphärischen Eintragsgrößen über die transformierenden Speicher Vegetation, Schneedecke
und Bodenzone bis zu den Abflusskomponenten statt. Der Gesamtabfluss des Einzugsgebiets
berechnet sich aus der Summe von Oberflächen-, Interflow- und Grundwasserabfluss. Die
prozesskontrollierten Wasserflüsse zwischen den konzeptionellen Speichern sind in Abbildung 7
dargestellt.
Bei der Modellanwendung können Niederschlagsereignisse und Schneeschmelzprozesse simuliert
werden, wodurch Aussagen über Änderungen der Wasserbilanz, der Abflussbildung, der
Hochwasserspitzen und -mengen, des Bodenwasserhaushalts und der Grundwasserbilanz möglich
sind (LEAVESLEY et al. 1983).
Es kann dabei zwischen einem Tages- und einem Hochwassermodus unterschieden werden.
Ersterer erlaubt die Simulation des täglichen mittleren Abflusses über große Zeiträume