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Wiener Mitteilungen Band 199: Hochwasservorhersage – Erfahrungen, Entwicklungen & Realität Oberndorf Hydrometeorologie Wasserstand, Durchfluß Kraftwerk Siezenheim Salzburg Freisaal Großgmain Strübelweiher Urstein Untersberg Unterjettenberg Hallein St. Koloman Bischofswiesen Golling Obergäu Schwaighofbrücke Loferer Alm Weißbach Werfen Durlaßboden Wald Obersulzbach Mittersill Schmittenhöhe Uttendorf Hundsdorf Mooserboden Zell am See Högmoos Mühlbach Rauris Kreuzbergmaut Bischofshofen Urreiting St. Johann St. Veit Wallnerau Schwarzach Rudolfshütte Sonnblick Badgastein Abb. 1: Messnetz HYDRIS I. 3.3 HW Modell Das HYDRIS I zugrunde liegende Modell ist als Flussgebietsmodell mit selbst lernender Parameternachführung und integrierten Kraftwerksmodell aufgebaut, in welchem die wesentlichen Phänomene im Einzugsgebiet durch entsprechende Bausteine modelliert werden. Je nach der herrschenden hydrologischen Situation werden die einzelnen Modellbausteine so kombiniert, dass eine dem natürlichen Geschehen adäquate Modellkonfiguration entsteht. Das Gesamtmodell ist eine Kombination der folgenden Modellbausteine 122 • Wellenablaufmodell • Wellenablauf- mit Niederschlag- Abflussmodell • Überlagerungsmodell • Kraftwerksmodell 3.3.1 Wellenablaufmodell (WA) Die WA-Modelle dienen der Beschreibung des Ablaufes und der damit verbundenen Verformung von Hochwasserwellen in einer Flussstrecke. Als Eingangsgrößen werden die Zuflussganglinien am Oberliegerpegel und als Kontrollgrößen jene am Unterliegerpegel des Flussabschnittes verwendet. Als Modellkonzeption wird das Speicherkaskadenmodell nach NASH verwendet. Bei sehr großen Hochwasserwellen, deren Abfluss ab einem gewissen Schwellenwert ausufert, tritt eine zweistufige Modell-
Wiener Mitteilungen Band 199: Hochwasservorhersage – Erfahrungen, Entwicklungen & Realität konzeption in Funktion. Der im Flussschlauch ablaufende Abflussanteil wird mit den zuletzt geschätzten Parametern weitergerechnet, wahrend der ausgeuferte Abfluss mit einem zweiten Kaskadenmodell berechnet wird, dessen Parameterkombination der stärkeren Dämpfung und vor allem der Verzögerung des Abflusses in den Vorländern Rechnung tragt. Die Volumskonstanz entlang der Fliessstrecke wird durch Einführen einer geeigneten Volums- oder Durchflusskorrektur erreicht, wobei die Korrekturgröße, die wahlweise als multiplikativer Faktor oder als additive Größe gewählt werden kann, zu jedem Zeitschritt in Abstimmung auf die momentanen Verhältnisse neu geschätzt wird. 3.3.2 Wellenablauf- mit Niederschlag- Abflussmodell (WANA) Der Modellbaustein verwendet Abflüsse am Oberliegerpegel und die Gebietsniederschläge im Zwischeneinzugsgebiet als Eingangsgrößen, und die Abflüsse am Unterliegerpegel als Kontrollgrößen. Die Modellkonzeption ist eine Kombination aus WA- Modell und NA-Modell. Der Niederschlagabfluss-Modellbaustein ist sehr vereinfacht, wobei für den Basisabfluss wahlweise ein linearer Anstieg oder ein Basis-UH-Modell gewählt werden kann. 3.3.3 Überlagerungsmodell Die Überlagerungsmodelle werden eingesetzt, wenn zwei oder mehrere Zubringer bzw. die Abgaben von Kraftwerken als Eingangsgrößen miteinander den Abfluss an einer unterhalb des Zusammenflusses liegenden Pegelstelle als Ausgangs- oder Kontrollgröße ergeben. Wahlweise ist es aber auch möglich, einzelne oder alle Zubringer mit einem WA-Modell mit fixen Kaskadenparametern zu transformieren und additiv zu überlagern. In jedem Fall ist eine dynamische adaptive Korrektur mit einem Kalman-Filter-Algorithmus vorgesehen, der den berechneten Abfluss am Kontrollquerschnitt an die Beobachtung anpasst. Diese Anpassung kann wahlweise additiv oder multiplikativ erfolgen. 3.3.4 Kraftwerksmodell Das Kraftwerksmodell wird eingesetzt, um die Wasserabgaben aus der Kraftwerkskette bei Schwellbetrieb bzw. bei Ab- und Aufstau zu berücksichtigen. Bei total gelegtem Stau in der Kraftwerkskette ist das Kraftwerksmodell nicht einsetzbar. 3.3.5 Gesamtmodell Mit den oben beschriebenen Modellbausteinen, die je nach vorliegender Charakteristik des Flussgebietes und vorliegender Messstellenstruktur zusammengesetzt werden können, werden die Abflussvorgänge im Einzugsgebiet nachgebildet. Die nachstehende Systemübersicht in Abbildung 2 gibt einen Überblick über das derzeit zur Verfügung stehende Gesamtmodell. 123
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