"Ein Modellkonzept zur integrativen Betrachtung von Urban- und Ruralhydrologie auf Einzugsgebietsebene":
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Darmstadt
Inst. für Wasserbau und Wasserwirtschaft
2006
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| Schriftenreihe: | Mitteilungen / Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft
138 |
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| Online-Zugang: | Inhaltsverzeichnis |
| Beschreibung: | XI, 148 S. Ill., graph. Darst., Kt. 21 cm |
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INSTITUT FUER WASSERBAU UND WASSERWIRTSCHAFT
TECHNISCHE UNIVERSITAET DARMSTADT
YYEIN MODELLKONZEPT ZUR INTEGRATIVEN BETRACHTUNG VON
URBAN-
UND RURALHYDROIOGIE AUF EINZUGSGEBIETSEBENE"
VOM FACHBEREICH
13
- BAUINGENIEURWESEN UND GEODAESIE -
DER
TECHNISCHEN UNIVERSITAET DARMSTADT
ZUR
ERLANGUNG DES AKADEMISCHEN GRADES EINES
DOKTOR-INGENIEURS
GENEHMIGTE
DISSERTATION
VON
ARNE KLAWITTER
AUS
SAARBRUECKEN
D17
DARMSTADT IM MAERZ 2006
HEFT 138
2006
INHALTSVERZEICHNIS
ABBILDUNGSVERZEICHNIS V
TABELLENVERZEICHNIS VII
SYMBOLVERZEICHNIS IX
1 EINLEITUNG 1
1.1 EINGRENZUNG DES THEMAS 1
1.2 PROBLEMSTELLUNG 2
1.3 ZIELSETZUNG 4
1.4 GLIEDERUNG DER ARBEIT 5
2 WASSERBILANZMODELLE - STAND DER TECHNIK 7
2.1 HISTORISCHE ENTWICKLUNG UND KURZER EINBLICK 7
2.2 HYDROLOGISCHE MODELLIERUNG VON EINZUGSGEBIETEN 8
2.2.1 ANFORDERUNGEN AN HYDROLOGISCHE MODELLE 8
2.2.2 EINFIUSSFAKTOREN AUF DAS ABFLUSSGESCHEHEN 8
2.2.3 DER EINFLUSS DER URBANISIERUNG 10
2.2.4 MODELLTECHNISCHE ERFASSUNG URBANER FLAECHEN 11
2.2.5 SCHLUSSFOLGEMNG 12
2.3 SKALEN IN DER HYDROLOGISCHEN MODELLIERUNG 13
2.4 KLASSIFIZIERUNG HYDROLOGISCHER MODELLE 16
2.4.1 KLASSIFIZIERUNG ANHAND DER PROZESSBESCHREIBUNG 16
2.4.2 KLASSIFIZIERUNG ANHAND DER RAEUMLICHEN DISKRETISIERUNG 18
2.4.3
KLASSIFIZIERUNG ANHAND DER ANWENDUNGSSKALA 21
2.5 KOPPHING VON HYDROLOGISCHEN MODELLEN UND GIS 22
2.5.1 NUTZUNG VON GIS-DATEN IN HYDROLOGISCHEN MODELLEN 22
2.5.2
ARTEN DER KOPPLUNG 23
2.5.3 GIS IN DER URBANHYDROLOGIE 25
2.6 BESTEHENDE MODELLE 26
2.6.1 MODELLE ZUR SIMULATION NATUERLICHER EINZUGSGEBIETE 26
2.6.2
MODELLE ZUR SIMULATION STAEDTISCHER EINZUGSGEBIETE 29
2.7
MODELLKOPPLUNG UND INTEGRIERTE MODELLIERUNG 30
2.7.1 ARTEN DER MODELLKOPPLUNG 31
2.7.2 INTEGRIERTE MODELLIERUNG 32
2.7.3 DISKUSSION UND AUSBLICK 32
. INHALTSVERZEICHNIS
2.8 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG 33
3 BESCHREIBUNG DER AUSGANGSMODELLE 35
3.1 ZUR WAHL DER MODELLE 35
3.2 KLIMARANDBEDINGUNGEN 36
3.2.1 NIEDERSCHLAG 36
3.2.2 TEMPERATUR 38
3.2.3 VERDUNSTUNG 38
3.3 MODELLTECHNISCHE ABBILDUNG NATUERLICHER FLAECHEN 39
3.3.1 TOPOGRAPHISCHE ANALYSE 39
3.3.2 BESCHREIBUNG DES GEWAESSERNETZES 40
3.3.3 BESCHREIBUNG DER RASTERFIAECHE 42
3.3.3.1 LANDNUTZUNG UND INTERZEPTION 42
3.3.3.2 WASSERBEWEGUNGEN IM BODEN 44
3.3.4 BODENFEUCHTESIMULATION 46
3.3.4.1 INFILTRATION 47
3.3.4.2 INFILTRATION AUS DEN MAKROPOREN 48
3.3.4.3 PERKOLATION 48
3.3.4.4 INTERFLOW 49
3.3.4.5 VERDUNSTUNG 49
3.3.5 FLAECHEUHAFTE VERKNUEPFUNG VON RASTERFLAECHEN 51
3.3.5.1 ABFLUSS AUF DEM HANG UND IM GERINNE 52
3.3.5.2 LATERALER ABFLUSS IN DER BODENMATRIX 54
3.3.5.3 GRUNDWASSERABFLUSS 55
3.4 MODELLTECHNISCHE ABBILDUNG URBANER FLAECHEN 57
3.4.1 MODELLKOMPONENTEN DES URBANEN SYSTEMS 57
3.4.1.1 KANALISIERTE FLAECHEN 57
3.4.1.2 ABBILDUNG DER KANALISATION 57
3.4.1.3 KLAERANLAGE 58
3.4.2 ZEITLICHE DISKRETISIERUNG 58
3.4.3 BESCHREIBUNG DER SYSTEMSTRUKTUR 59
3.4.4 OBERFLAECHENABFLUSS AUF KANALISIERTEN FLAECHEN 60
3.4.4.1 ABFLUSSBILDUNG 60
3.4.4.2 ABFLUSSKONZENTRATION 60
3.4.5 ABFLUSSTRANSFORMATION IN SAMMLERN 61
3.4.6 AUFTEILUNGS- UND SPEICHERBAUWERKE 62
3.4.7 ABBILDUNG DER KLAERANLAGE 62
4 KONZEPT DER MODELLINTEGRATION 65
4.1 EINFUEHRUNG 65
4.2 EINORDNUNG IN RAEUMLICHE UND ZEITLICHE SKALEN 65
4.3 RAEUMLICHE UND ZEITLICHE INTEGRATION 65
4.4 DATENGRUNDLAGE. -VERWALTUNG UND GIS-KOPPLUNG 68
4.5 DAS ZWEI-EBENEN-SYSTEM 70
4.6 DIE URBANE RASTERFIAECHE 71
INHALTSVERZEICHNIS
_
4.6.1 ANPASSUNG VON KLIMARANDBEDINGUNGEN 72
4.6.2 ABFLUSSBILDUNGSMECHANISMEN 73
4.7 MODELLTECHNISCHE BETRACHTUNG IN DER FLAECHE 74
4.7.1 ERFASSUNG DER URBANEN ENTWAESSERUNGSSTRUKTUR 74
4.7.2 KLIMARANDBEDINGUNGEN AUF URBANEN TEILFLAECHEN 76
4.7.3 ERFASSUNG VON AUSSENGEBIETEN 76
4.7.4 DIE LAGE URBANER TEILFLAECHEN IM NATUERLICHEN GEBIET 77
4.8
INFORMATIONSAUSTAUSCH ZWISCHEN DEN EBENEN 78
5 MODELLANWENDUNG 81
5.1 VORGEHENSWEISE 81
5.2 DEMONSTRATION DER GRUNDFUNKTIONALITAETEN 81
5.2.1 BESCHREIBUNG DES HYPOTHETISCHEN EINZUGSGEBIETS 81
5.2.2
DER EINFLUSS URBANER ENTLASTUNGEN 83
5.2.3 DER EINFLUSS DER LAGE DER URBANEN FLAECHE 85
5.2.4 DER EINFLUSS UNTERSCHIEDLICH HOHER VERSIEGELUNGSGRADE 86
5.2.5
VARIATION DER ZEITSCHRITTLAENGE 89
5.2.6 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE 90
5.3
FALLBEISPIEL MODAU 90
5.3.1 KURZBESCHREIBUNG DES EINZUGSGEBIETS 90
5.3.1.1
LAGE, GEOLOGISCHER UEBERBLICK UND KLIMA 90
5.3.1.2
RAEUMLICHE NUTZUNG 91
5.3.1.3
URBANE ENTWAESSERUNGSSTRUKTUR 93
5.3.1.4
DATENGRUNDLAGE 94
5.3.2 MODELLKALIBRIERUNG UND -VALIDIERUNG 96
5.3.3 VERGLEICH MIT EINEM ELEMENTARFLAECHENMODELL 99
5.3.4 AUSWIRKUNGEN URBANER FLAECHEN AUF DEN NATUERLICHEN ABFLUSS . . . 101
5.3.4.1
AUSWIRKUNGEN AM PEGEL 101
5.3.4.2
AUSWIRKUNGEN AM PUNKT DER ENTLASTUNG 105
5.3.5 ZUSAMMENFASSUNG UND DISKUSSION DER ERGEBNISSE 106
6 DISKUSSION UND AUSBLICK 109
6.1 EINFUEHRUNG 109
6.2 DATENANFORDERUNG UND -VERFUEGBARKEIT 109
6.3 MODELLKOMPLEXITAET 111
6.4 MODELLUNSICHERHEITEN UND VALIDIERBARKEIT 114
6.5 AUSWIRKUNGEN HYDRAULISCHER GEWAESSERBELASTUNGEN 115
6.6 ZUKUENFTIGE ENTWICKLUNGEN 117
6.6.1 MOEGLICHKEITEN ZUR REDUZIERUNG DER RECHENZEIT 117
6.6.2 VERBESSERTE ABBILDUNG DES GEWAESSERNETZES 118
6.7 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG 118
7 ZUSAMMENFASSUNG 121
LITERATUR 123 |
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