Mathematisches Modell des Alpenrhein-Einstroms in den Bodensee:
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| Format: | Buch |
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[Reichenau]
Internat. Gewässerschutzkomm. für den Bodensee
1999
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| Schriftenreihe: | Internationale Gewässerschutzkommission für den Bodensee: Bericht
50 |
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| adam_text | Titel: Mathematisches Modell des Alpenrhein-Einstroms in den Bodensee
Autor: Duwe, Kurt
Jahr: 1999
Inhaltsverzeichnis
Abstrakt 6
Vorwort 8
1 Einführung 9
1.1 Die Voruntersuchung............................. 10
1.2 Aufgabenstellung............................... 12
1.3 Zusammenfassung und Ergebnis....................... 15
1.3.1 Ergebnisse der Modellentwicklung.................. 15
1.3.2 Anwendungsrelevante Ergebnisse.................. 18
2 Mödellgrundlagen 21
3 Das Modellsystem 22
3.1 Basismodell des Obersees mit 200 m Diskretisierung............ 25
3.1.1 Aufbereitung topographischer Daten..........•...... 25
3.1.2 Anpassung des dreidimensionalen Basismodells........... 26
3.1.3 Anpassung der Transportverfahren................. 27
3.1.4 Testrechnungen mit dem Basismodell................ 27
3.2 Ausschnittmodell Bregenzerbucht mit 50 m Diskretisierung........ 33
3.2.1 Anpassung des Bregenzerbucht-Modells............... 34
3.2.2 Transportmodul für suspendiertes Material des Alpenrheins ... 34
3.2.3 Testrechnungen mit dem Bregenzerbucht-Modell.......... 34
3.3 Ausschnittsmodell Alpenrhein mit 25 m Diskretisierung.......... 37
3.3.1 Aufnahme der Bathymetrie und Modellanpassung für den Bereich
der Alpenrheinmündung....................... 38
3.3.2 Testrechnungen mit dem Alpenrheinmodell.........¦. . . . 39
4 Die Verifizierung des Basismodells 44
4.1 Die Meßkampagne als Grundlage der Modellverifizierung......... 44
4.2 Datenaufbereitung und Modellanpassung.................. 45
4.3 Vergleich der Modellergebnisse mit den Messungen ............ 49
4.4 Bewertung der Ergebnisse .......................... 51
5 Untersuchungen mit dem Bregenzerbucht-Modell und Kopplung mit
dem Basismodell 60
5.1 Konzeptionelle Arbeiten und Softwareanpassung zur Kopplung zwischen
Teilausschnittsmodell und Basismodell................... 60
5.1.1 Überlegungen zur Kopplung..................... 61
5.1.2 Das gewählte Kopplungsverfahren.................. 62
5.1.3 Arbeiten zur Modellanpassung.................... 63
5.2 Testrechnungen mit den gekoppelten Modellen............... 64
6 Untersuchungen mit dem Alpenrheinmodell 72
6.1 Auswahl der Szenarien und Aufbereitung topographischer Daten..... 72
6.2 Szenarien des Nahbereichs.......................... 73
6.2.1 Hochwasserereignisse vom 19. Juli 1987 (HA87) sowie vom 17.
Juni 1991 (HA91) . . ......................... 79
6.2.2 Mittlerer Abfluß im Herbst...................... 90
6.2.3 Charakteristischer Einstromfall mit tiefgerichteter Einschichtung
in der kalten Jahreszeit........................ 93
6.2.4 Charakteristischer Einstromfall im Frühjahr............ 98
6.2.5 Charakteristischer Einstromfall für den Sommer.......... 98
6.3 Szenarien der Fernausbreitung........................ 105
6.3.1 Beispiele mitteltiefer Einschichtung................. 108
6.3.2 Beispiele tiefer bodennaher Einschichtung ............. 114
Anhang 120
A Begriffsbestimmungen . 120
B Danksagungen 123
C Das Zirkulationsmodell HYDROMOD-3D-Z 124
C.l Lösungsmethode und Parametrisierung................... 126
C.2 Das 3D-Dichte- und Temperaturtransportmodell.............. 128
D Transportmodule in HYDROMOD-3D-T 129
E Symbole und Abkürzungen 131
F Quellenverzeichnis 133
F.l Literatur.................................... 133
F.2 Kartenmaterial................................ 141
F.3 Datenmaterial................................. 142
Tabellenverzeichnis
1 Hochwasserereignisse aus den Jahren 1987 und 1991 (s. auch Tab. 2) ... 74
2 Hydrologische Zusatzinformationen zu den Szenarien 1987 und 1991 ... 75
3 Die wichtigsten Zuflüsse des Obersees und Wasserstand am Hafenpegel
Konstanz (Tagesmittelwerte)......................... 7g
4 Hochwasserdämme beiderseits des Alpenrheins............... 76
5 Sohltiefen der Alpenrheinmündung..................... 77
6 Limnologisch relevante Einstromsituationen ................ 78
Mitteltiefe Einschichtung (17.12.1987 bis 3.1.1988): mittlere hydrologi-
sche Zuflußdaten des Alpenrheins für die Simulationszeitspanne und zu-
grundegelegte Temperaturschichtung des Obersees nach Terminmessun-
gen des ISF. . ¦.................................107
Tiefe bodennahe Einschichtung (17.12.1991 bis 3.1.1992): mittlere hydro-
logische Zuflußdaten des Alpenrheins für die Simulationszeitspanne und
zugrundegelegte Temperaturschichtung des Obersees nach Terminmes-
sungen des ISF.................................109
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