Abflußprozesse in einem kleinen voralpinen Einzugsgebiet:
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| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Zürich
Geographisches Inst. ETH
1994
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| Schriftenreihe: | Zürcher geographische Schriften
58 |
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| adam_text | Titel: Abflussprozesse in einem kleinen voralpinen Einzugsgebiet
Autor: Koenig, Peter
Jahr: 1994
11
Inhaltsverzeichnis
Verdankungen.................................................................................................................5
Zusammenfassung..........................................................................................................7
Abstract...........................................................................................................................9
Inhaltsverzeichnis.........................................................................................................11
_Einleitung
1 Einfuhrung..............................................................................................................15
1.1 Stand der Entwicklung unserer Kenntnisse iiber die Niederschlag-
Abfluss-Prozesse und die Abflussbildung in hiigeligen Einzugsgebieten......15
1.2 Aufbau der Arbeit und Methoden...................................................................17
2 Das Untersuchungsgebiet.......................................................................................18
2.1 Lage.................................................................................................................18
2.2 Hydrogeologie.................................................................................................18
2.3 Morphologie und Gebietsgliederung...............................................................19
2.4 Boden...............................................................................................................21
2.5 Vegetation, Nutzung und anthropogene Veranderungen................................24
3 Datenbasis im Untersuchungsgebiet.....................................................................25
3.1 Konzept der Datengewinnung und -nutzung...................................................25
3.2 Niederschlagsmessung....................................................................................25
3.2.1 Messfeld Biiel.....................................................................................26
3.2.2 Standardmessgerate............................................................................27
3.2.3 Belfortwaage mit Potentiometerausgang............................................28
3.2.3.1 Messgerat.............................................................................29
3.2.3.2 Aufgezeichnete Zeitreihe.....................................................29
3.2.4 Korrektur des systematischen Messfehlers........................................31
3.3 Abflussmessung am Pegel Rietholzbach/Mosnang.........................................35
3.4 Messung weiterer meteorologischer Elemente................................................37
3.4.1 Temperatur.........................................................................................37
3.4.2 Strahlung und Sonnenscheindauer.....................................................37
3.4.3 Windmessungen.................................................................................38
3.4.4 Lysimeter............................................................................................38
3.5 Datenorganisation............................................................................................39
3.5.1 Dateniibertragung...............................................................................39
3.5.2 Primarauswertung der Daten..............................................................39
3.5.3 Datenarchivierung, Datenbanken.......................................................39
12
4 Massgebende hydrologische Prozesse im Untersuchungsgebiet 41
4.1 Niederschlag....................................................................................................^
4.1.1 Bedeutung der Niederschlagsintensitat..............................................41
4.1.2 Niederschlagsdauer............................................................................^2
4.1.3 Punktniederschlag und Gebietsniederschlag......................................42
4.2 Abfluss.............................................................................................................^
4.2.1 Abflussprozess....................................................................................^3
4.2.2 Abflussbildung...................................................................................45
4.2.3 Abflusskonzentration..........................................................................46
4.3 Interzeption......................................................................................................47
4.4 Evapotranspiration...........................................................................................48
4.4.1 Zur Definition.....................................................................................48
4.4.2 Methoden zur Bestimmung der Evapotranspiration...........................49
_Analyse
5 Die Analyse der Ganglinie......................................................................................51
5.1 Wesendiche Grundlagen von DIFG A.............................................................52
5.2 Zur Analyse der Ganglinie des Rietholzbaches..............................................54
5.2.1 Variantenuntersuchungen...................................................................54
5.2.2 Die beiden Varianten im Vergleich....................................................58
5.3 Vergleich des Wasserhaushaltes zweier Jahre mit unterschiedlichem Nie-
derschlagsregime.............................................................................................59
5.4 Vergleich mit anderen Einzugsgebieten..........................................................62
5.5 Versuch einer Identifikation der Herkunftsraume fiir die unterschiedli-
chen Abflusskomponenten des Rietholzbaches..............................................64
5.6 Zum Problem der Niederschlagskorrektur......................................................65
5.6.1 Kontrolle der ausgeglichenen Bilanz.................................................65
5.6.2 Vergleich der Niederschlagskorrekturfaktoren mit Schneemes-
sungen am Lysimeter..........................................................................69
5.7 Verweilzeiten...................................................................................................69
5.8 Speicherraume.................................................................................................70
5.8.1 Abschatzung der mittleren Bodendicke.............................................71
5.8.2 Abschatzung der mittleren Festgesteinsdicke....................................71
5.9 Zusammenfassung und Diskussion.................................................................73
6 Ereignisanalyse.........................................................................................................
6.1 Charakteristische Zeitskalen fiir die Analyse von Einzelereignissen..............75
6.2 Weitere Kenngrossen fiir die Analyse von Abflussereignissen......................77
6.2.1 Lysimetergewicht als Index fiir die mittlere Bodenfeuchte...............77
6.2.2 Vorregensumme...................................................................... 77
6.2.3 Vorregenindex..........................................................................................................................................7g
13
6.2.4 Vorfeuchteindex.................................................................................79
6.2.5 Abfluss als Gebietsindex....................................................................82
6.2.6 Quantitative Kennwerte einer Hochwasserwelle...............................82
6.3 Analyse von Einzelereignissen der Periode 1980-1992..................................82
6.3.1 Reaktionszeit......................................................................................83
6.3.2 Scheitelanstiegszeit............................................................................85
6.3.3 Verzogerungszeit................................................................................88
6.3.4 Konzentrationszeit..............................................................................92
6.3.5 Abflussscheitelwert............................................................................95
6. 4 Zusammenfassung und Diskussion.................................................................97
_Modellierung
7 Simulation der Abflussganglinie.........................................................................101
7.1 Ziele der Simulation......................................................................................101
7.2 Bedeutung der Abflussbildung und der Abflusskonzentration.....................101
7.3 Wahl des richtigen Modells.........................................................................102
7.4 Das Modell Kolla/Zuidema...........................................................................104
7.4.1 Konzept und Struktur des Modells...................................................104
7.4.2 Bausteine des Modells......................................................................105
7.4.2.1 Interzeption und Verdunstung............................................106
7.4.2.2 Matrixspeicher...................................................................107
7.4.2.3 Makroporenspeicher...........................................................108
7.4.2.4 Untergrundspeicher............................................................109
7.4.2.5 Fliisse zwischen den Speichern..........................................110
7.4.3 Startwerte..........................................................................................Ill
7.4.4 Freie Parameter und deren Sensitivitat.............................................112
7.4.5 Rechentechnische Realisierung........................................................113
7.4.5.1 Allgemeiner Ablauf............................................................113
7.4.5.2 Die Kennzahlen des Modells.............................................115
7.5 Weiterentwicklung des Modells....................................................................117
7.5.1 Die Verdunstung wahrend der Ereignisse........................................117
7.5.2 Interzeption.......................................................................................119
7.5.3 Infiltration.........................................................................................120
7.5.4 Bodenspeicher..................................................................................122
7.5.5 Optimierung und Anpassung von Parametern und Startwerten.......123
7.5.6 Version 2.0.......................................................................................125
7.6 Ergebnisse der Modellanwendung................................................................126
7.6.1 Modellierung im Rietholzbachgebiet...............................................127
7.6.2 Auswirkungen der Modellveranderungen im Vergleich zur
Version 1.0.......................................................................................131
14
7.6.3 Die Verwendung des Gebietsniederschlags als Input-Datensatz.....133
7.6.4 Einschatzung des Mcxiells................................................................134
7.7 Zusammenfassung und Diskussion...............................................................136
___Synthese
8. Schlussfolgerungen und Ausblick.......................................................................138
8.1 Messmethoden, Datengewinnung, -ubertragung, -speicherung....................138
8.2 Analyse und Modellierung............................................................................139
9 Literaturverzeichnis.............................................................................................141
10 Anhang
10.1 Anhang A: Tabellen
Die mittleren Tageswerte der Verdunstung nach Penman fur die Jahre
1981-1992..............................................................................................146
Mittlere Bilanzen und Bilanzen der einzelnen Jahre der Ganglinien-
analyse...................................................................................................147
10.2 Anhang B: Flussdiagramme und Ausziige aus Programmen
Flussdiagramm des Programms ABIMO V. 1.0........................................154
Liste der Variablen des Programms ABIMO V. 1.0.................................157
Flussdiagramm des Modells ABIMO V. 2.0.............................................158
Liste der Variablen des Programms ABIMO V. 2.0.................................162
Routine fur die Berechnung der Niederschlage pro Zeitintervall aus der
Summenkurve der Belfortwaage...........................................................164
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