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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Einbindung und Kalibrierung eines konzeptionellen Niederschlag-Abfluss-Modells im Rahmen eines integrierten Modells zur Flussgebietsbewirtschaftung"

Die EU-Wasserrahmenrichtlinie fordert die ganzheitliche, interdisziplinäre Betrachtung von Einzugsgebieten als Einheit. Um Bewirtschaftungsstrategien und Maßnahmen objektiv planen zu können, sind daher Entscheidungsunterstützungssysteme notwendig, die diesen Ansatz umsetzen. Im Projekt RIVERTWIN werden deshalb Downscaling-Methoden für Klimamodelle und Bodeninformationssysteme mit Niederschlag-Abfluss-, Grundwasser-, Wassergüte- und agroökonomischen Modellen gekoppelt. In solchen integrierten Modellen, die versuchen, alle signifikanten Prozesse und Faktoren in einem Flussgebiet parallel zu simulieren, spielen Wasserhaushaltsmodelle die zentrale Rolle.

Eine Besonderheit stellt hier die Kopplung und gemeinsame Kalibrierung des Niederschlag-Abfluss-Modells mit dem regionalen Grundwassermodell dar. Das Wasserhaushaltsmodell übergibt dabei die berechnete tägliche Grundwasserneubildung an das Grundwassermodell, das wiederum unter anderem den Basisabfluss berechnet und an das Flood-Routing Modul des NA-Modells zurückgibt. Um eine räumlich hochaufgelöste Simulation der Grundwasserneubildung zu ermöglichen, wurde die Abflusskonzentrationsroutine des weithin bekannten Modellkonzepts HBV entsprechend angepasst. Trotz der dadurch stark gestiegenen Zahl an Parametern ermöglichen Regionalisierungsund Optimierungsverfahren weiterhin eine objektive Kalibrierung. Die Darstellung der Modellparameter durch Transferfunktionen von Gebietseigenschaften ermöglicht eine methodisch einheitliche Parameterschätzung. Bei der Modellkalibrierung werden dann die Parameter der Transferfunktionen anstelle der Modellparameter selbst kalibriert. Die Anwendung von Simulated Annealing als numerische Optimierungstechnik sorgt für eine effektive Bestimmung der Parameter. Die Zielfunktionen werden aus gewichteten Nash-Sutcliffe- Koeffizienten unterschiedlicher zeitlicher Aggregationsstufen gebildet, um je nach Anwendungszweck flexibel Schwerpunkte legen zu können.