HRU Flow Network: Unterschied zwischen den Versionen
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Die Berechnung der Elementarflächen als eigenes Fließnetz ist eine Sonderoption in Talsim, die speziell für die Abbildung von Feuchtgebieten entwickelt wurde (verfügbar ab Talsim-Engine 3.2.5). Der Modellierer unterteilt die Teileinzugsbiete basierend auf einem Raster in Elementarflächen ein und verknüpft diese zu einem Fließnetz. Die räumliche Lage der Elementarflächen innerhalb des Teileinzugsgebiets ist hier also entscheidend. Programmiertechnisch gesehen handelt es sich hierbei um ein verschachteltes Modell, d.h. das innerhalb des durch die Systemelemente dargestellten Modells noch ein inneres Modell mit Elementarflächen mit eigenem Fließnetz besteht. Für die Elementarflächen-Zellen berechnet Talsim zu jedem Zeitschritt die Bodenfeuchte und den Wasserstand. Ist der Wasserstand in der unterliegenden Zelle höher als der der drüberliegenden Zellen, kann kein Wasser abgegeben werden und es gibt einen Rückstau. | Die Berechnung der Elementarflächen als eigenes Fließnetz ist eine Sonderoption in Talsim, die speziell für die Abbildung von Feuchtgebieten entwickelt wurde (verfügbar ab Talsim-Engine 3.2.5). Der Modellierer unterteilt die Teileinzugsbiete basierend auf einem Raster in Elementarflächen ein und verknüpft diese zu einem Fließnetz. Die räumliche Lage der Elementarflächen innerhalb des Teileinzugsgebiets ist hier also entscheidend. Programmiertechnisch gesehen handelt es sich hierbei um ein verschachteltes Modell, d.h. das innerhalb des durch die Systemelemente dargestellten Modells noch ein inneres Modell mit Elementarflächen mit eigenem Fließnetz besteht. Für die Elementarflächen-Zellen berechnet Talsim zu jedem Zeitschritt die Bodenfeuchte und den Wasserstand. Ist der Wasserstand in der unterliegenden Zelle höher als der der drüberliegenden Zellen, kann kein Wasser abgegeben werden und es gibt einen Rückstau. | ||
Eine Elementarflächen-Zelle kann zudem ein Fließgewässer enthalten, welches Talsim vereinfacht als [[Special:MyLanguage/Transportstrecke#Offenes Gerinne mit Angabe eines Querprofiles|Gerinne mit Trapez-Profil rechnet]]. Enthält eine Elementarflächen-Zelle ein Fließgewässer, wird leiten die direkt oberliegenden Zellen ihren Oberflächenwasserabfluss direkt in das Fließgewässer. | Eine Elementarflächen-Zelle kann zudem ein Fließgewässer enthalten, welches Talsim vereinfacht als [[Special:MyLanguage/Transportstrecke#Offenes Gerinne mit Angabe eines Querprofiles|Gerinne mit Trapez-Profil rechnet]]. Den Rauhigkeitsparameter K-strickler, leitet Talsim aus der Landnutzung ab. Enthält eine Elementarflächen-Zelle ein Fließgewässer, wird leiten die direkt oberliegenden Zellen ihren Oberflächenwasserabfluss direkt in das Fließgewässer. | ||
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== Ein HRU-Fließnetz erstellen == | == Ein HRU-Fließnetz erstellen == | ||
Version vom 13. Januar 2023, 13:16 Uhr
Grundlagen
Um ein Flussgebiet in Talism abzubilden, unterteilt der Modellierer das Gebiet in einzelne Teilgebiete und stellt diese als Systemelemente dar. Er kann das Gebiet entweder basierend auf den hydrologischen Einzugsgebieten unterteilen oder basierend auf einem festen Raster. Die Teileinzugsgebiete kann Talsim als NA-Modell mit dem Systemelement Einzugsgebiet darstellen oder als Einzeleinleiter mit angeschlossener Abflusszeitreihe, sofern der Abfluss am Auslass bekannt ist. Bei der Bodefeuchtsimulation als Berechnungsoption für das Systemelement Einzugsgebiet, unterteilt der Modellierer das Gebiet wiederum in Elementarflächen (HRU: Hydrologic Response Units) basierend auf Boden und Landnutzung im Gebiet. Diese zunächst räumlich verteilten Elementarflächen fasst Talsim standardmäßig zusammen, d.h. alle Flächen mit gleicher Landnutzung und gleichem Bodentyp werden zu einer Einheit zusammengefasst und die hydrologische Reaktion gemeinsam berechnet, egal, wo sie innerhalb des Einzugsgebiets liegen.
Die Berechnung der Elementarflächen als eigenes Fließnetz ist eine Sonderoption in Talsim, die speziell für die Abbildung von Feuchtgebieten entwickelt wurde (verfügbar ab Talsim-Engine 3.2.5). Der Modellierer unterteilt die Teileinzugsbiete basierend auf einem Raster in Elementarflächen ein und verknüpft diese zu einem Fließnetz. Die räumliche Lage der Elementarflächen innerhalb des Teileinzugsgebiets ist hier also entscheidend. Programmiertechnisch gesehen handelt es sich hierbei um ein verschachteltes Modell, d.h. das innerhalb des durch die Systemelemente dargestellten Modells noch ein inneres Modell mit Elementarflächen mit eigenem Fließnetz besteht. Für die Elementarflächen-Zellen berechnet Talsim zu jedem Zeitschritt die Bodenfeuchte und den Wasserstand. Ist der Wasserstand in der unterliegenden Zelle höher als der der drüberliegenden Zellen, kann kein Wasser abgegeben werden und es gibt einen Rückstau. Eine Elementarflächen-Zelle kann zudem ein Fließgewässer enthalten, welches Talsim vereinfacht als Gerinne mit Trapez-Profil rechnet. Den Rauhigkeitsparameter K-strickler, leitet Talsim aus der Landnutzung ab. Enthält eine Elementarflächen-Zelle ein Fließgewässer, wird leiten die direkt oberliegenden Zellen ihren Oberflächenwasserabfluss direkt in das Fließgewässer.
In folgender Präsentation ist das Konzept zur Modellierung von einem Elementarflächennetzwerk noch visuell dargestellt:
Ein HRU-Fließnetz erstellen
Um ein Fließnetz der Elementarflächen zu erstellen, verwenden Sie dasselbe Tool und die selben Eingangsdaten wie für die Rasterbasierte Unterteilung eines Flussgebiets: TalsimGridIO
Wählen Sie lediglich die Option "HRU Flow Network instead of System network" aus. Ansonsten ist das Vorgehen analog.
In der von TalsimGridIO erstellt automatisch die Talsim Input-Dateien im ASCII-Format. Sie müssen nur wenige Anpassungen vornehmen.
Einzugsgebietsparameter anpassen
In der ASCII-Datei der Einzugsgebiete *.EZG passen Sie unter "Sub-basin characteristics" die Angaben zur Geometrie des Einzuggebietes an (Fläche, maximale Höhe, minimale Höhe und längste Fließstrecke).
**Catchments (*.EZG) *=================== [SETTINGS] VERSION=1.7 *|------|-----|------------------------------|----... *| Key | Mode| Sub-basin characteristics | N... *| | | Ae Imp High Low L | Fil... *|------|-----|------------------------------|----... *| - | 1-3 | ha % masl masl m | ID... *|-<-->-|-<->-|<----><----><----><----><---->|<---... | AMAR | 3 |425031 383 502 385646| ... *|------|-----|------------------------------|----...
Die Retentionsparameter, die für das Gesamteinzugsgbiet definiert sind, spielen bei der Berechnung als HRU-Fließnetz übrigens keine Rolle. Talsim berechnet die Retetionskonstanten für Oberflächenabfluss jeweils aus der Geometrie der einzelnen HRU-Zellen. Eine Retention des Zwischen- und Basisabflusses ergibt sich dadurch, dass das Wasser von Zelle zu Zelle laufen muss. Bei einer Berechnung ohne HRU-Flownetwork wird der Basis und Zwischenabluss hingegen über einen Linearspeicher retendiert und kommt danach direkt am Gebietsauslass an.
Elementarflächenparameter
Gerinne in HRU-Zellen definieren
#SYDROTAL-INI #START [EZG] EFL_FactorChannelWidth=0.1 EFL_FactorChannelMaxWitdth=2.0
Zuflüsse in das HRU-Fließnetz anschließen
Ein Einzugsgbiet mit HRU-Netzwerk kann selbst Teil eines Fließnetzes aus Teileinzugsgebieten sein, es kann also einen oder mehrere Zuflüsse haben.
Um einen Zufluss in eine HRU-Zelle zu definieren setzen sie den Parameter Inflow in der Elementarflächen-Datei *.EFL auf 1. Wenn Sie einen weiteren Zufluss setzen wolle setzen Sie Inflow auf 2 und so weiter. Es können bis zu 8 Zuflüsse definiert werden.
Die Systemelemente, welche den Zufluss in die Elementarflächen-Zelle bringen sollen (z.B. Einzeleinleiter oder Einzugsgebiet), schließen Sie in der Systemlogik-Datei *.SYS an das Einzugsgebiet mit dem HRU-Fließnetz an. Entscheidend ist hier die Reihenfolge: Der Systemelement, das von den Zuflüssen zum Einzugsgebiet in der Systemlogik-Datei zuoberst steht, fließt in die HRU-Zelle mit dem Inflow=1 (wie in der in der Elementarflächen-Datei *.EFL definiert). Das zweitoberste in die Zelle mit dem Inflow=2 und so weiter.
Ein HRU-Fließnetz simulieren
Um ein Talsim-Modell mit einem HRU-Fließnetz zu simulieren, müssen Sie keine zusätzlichen Einstellungen vornehmen. Talsim erkennt automatisch, dass der rechte Teil der Elementarflächendatei *.EFL mit den Informationen zum Fließnetz gefüllt ist und führt bei Start automatisch eine verschachtelte Modellierung mit HRU-Fließnetz durch.
Sie starten also einfach wie üblich die Talsim-Engine auf Dateiebene. Die Talsim-Engine finden Sie ausgehend vom Talsim-Installationsordner hier: ..\Talsim-NG\Client\TalsimNG\SimEngine
Dort geben Sie in der Datei talsim.run den Namen des Talsim-System (Namen der ASCII-Dateien ohne Endung) sowie den Pfad zu den ASCII-Dateien.
Starten Sie die Engine talsimw64.exe per Doppelklick.