Ein hydrologisches Modell für tidebeeinflusste Flussgebiete

Kurzfassung
Kurzfassung
Die Wasserwirtschaft in tief liegenden, tidebeeinflussten Einzugsbieten ist
durch künstliche Entwässerung mit Sielbauwerken, Schöpfwerken und ein
dichtes Grabensystem geprägt. Unter dem Einfluss eines zu erwartenden
Meeresspiegelanstiegs müssen geeignete Maßnahmen zur Kompensation
der verschlechterten natürlichen Entwässerung entworfen werden. Mit
Simulationsrechnungen können die Maßnahmen auf Nachhaltigkeit geprüft
werden. Geeignete Modelle müssen dabei den Wasserhaushalt der Landoberfläche,
die Zwischenspeicherung im Flussgebiet, die Betriebsweise der
Siele und Schöpfwerke und rückstaubeeinflusste Abflüsse simulieren
können. Bisher erfolgt die Berechnung instationärer, rückstaubeeinflusster
Abflüsse und Wasserstände überwiegend mittels hydraulisch-numerischer
Modelle (HN-Modelle), für die Abflussganglinien als Randbedingungen
vorgegeben werden müssen. Die Abflussganglinien werden durch Pegelaufzeichnungen
oder Niederschlag-Abfluss-Modelle (N-A-Modelle) bereitgestellt.
Wegen des hohen Rechenaufwandes und der aufwändigen Parametrisierung
sind hydraulisch-numerische Verfahren für die Simulation
ganzer Flussgebiete allerdings wenig geeignet, so dass sich das Einsatzgebiet
von HN-Modellen auf Gewässerabschnitte beschränkt.
In dieser Arbeit wird ein hydrologischer Speicherbaustein entwickelt, mit dem
die Simulation rückstaubeeinflusster Abflüsse im Einzugsgebietsmaßstab
ermöglicht wird. Der als Kettenspeicheransatz bezeichnete Baustein wird in
das vom Verfasser entwickelte, konzeptionelle Niederschlag-Abfluss-Modell
NAXOS integriert. Das Gewässernetz eines Einzugsgebiets wird in mehrere
Kategorien untergliedert und zu Kettenspeichern zusammengefasst. Durch
Integration von Modulen für die Simulation von Sielen und Schöpfwerken
wird das Einsatzgebiet des Modells NAXOS auf tidebeeinflusste Einzugsgebiete
erweitert. Durch die Beschränkung auf die Sohlrauheit und geometrisch
erfassbare Modellparameter Querschnitt und Gewässerlänge ist der
Kettenspeicheransatz leicht parametrisierbar und auf andere Flussgebiete
übertragbar. Hierdurch wird auch die Kalibrierung eines Flussgebietsmodells
auf wenige, ereignisabhängige Kenngrößen reduziert.
Die raumbezogenen Eingangsdaten des Modells wie Gewässernetz,
Topografie, Oberflächenbeschaffenheit und Messstationen werden durch ein
Geografisches Informationssystem (GIS) verwaltet. Das digital verfügbare
Gewässernetz wird vom Modell durch Einteilung in drei Gewässerkategorien