3/11BMBF VerbundforschungsprojektDynamik abgesoffener odergefluteter SalzbergwerkeEditorial                               ...
2                         Forschung & Entwicklung                                                                         ...
Forschung & Entwicklung                                               3  hend von der berechneten Anfangs-                ...
4                             Forschung & Entwicklung                               BMBF Verbundforschungsprojekt         ...
Forschung & Entwicklung                                               5zur Grundwasseranreicherung (Abbildung          kön...
6                             Consulting                              Regionalisierung von Hoch-                          ...
Consulting                                7                                                                               ...
8                            Consulting                             Steuerung der Wasserstände                            ...
Consulting                                   9Einfluss nehmen zu können. Die vorhan-       Die Ergebnisse wurden im Juni i...
10                       Consulting                                                                     Demzufolge wurde i...
Produkte                            11IfmMIKE11Die Version 2.0 der Kopplung zwischenFEFLOW und dem 1D-OberflächenwasserMod...
12                         Produkte                           MONERIS                                                     ...
Produkte                            13RIS Hauptanwendung im Modellverbundder EET und kann• die Modellergebnisse vorgelager...
14                           Lösung    Abb. 1: Systemkom-                                                                 ...
Lösung                           15                                                                                       ...
DHI-WASY Aktuell 03/11
Nächste SlideShare
Wird geladen in …5
×

DHI-WASY Aktuell 03/11

3.497 Aufrufe

Veröffentlicht am

DHI-WASY Aktuell 03/11

Veröffentlicht in: News & Politik, Technologie, Business
0 Kommentare
0 Gefällt mir
Statistik
Notizen
  • Als Erste(r) kommentieren

  • Gehören Sie zu den Ersten, denen das gefällt!

Keine Downloads
Aufrufe
Aufrufe insgesamt
3.497
Auf SlideShare
0
Aus Einbettungen
0
Anzahl an Einbettungen
884
Aktionen
Geteilt
0
Downloads
1
Kommentare
0
Gefällt mir
0
Einbettungen 0
Keine Einbettungen

Keine Notizen für die Folie

DHI-WASY Aktuell 03/11

  1. 1. 3/11BMBF VerbundforschungsprojektDynamik abgesoffener odergefluteter SalzbergwerkeEditorial Modellierung der Strömungs- undBeherrschung von Wasserüberschuss Salzwassertransportprozesseund WassermangelStefan Kaden Junfeng Luo & Hans-Jörg DierschGeschäftsführer DHI-WASY GmbHLand unter! Die extremen Niederschläge inden vergangenen Wochen haben im Einleitung war der Aufbau eines regionalen dreidi-Nordosten Deutschlands (Brandenburg, Im Bereich abgesoffener bzw. gefluteter mensionalen (3D) Strömungs- und Salz- Fortsetzung auf Seite 2 Altbergwerke des ehemaligen Kali- und wassertransportmodells mit notwendiger Steinsalzbergbaus können sich Risiken fürInhalt die Stabilität des Deckgebirges bis zur Tagesoberfläche ergeben. Diese resultie-Dynamik abgesoffener odergefluteter Salzbergwerke ren im Wesentlichen aus der KonvergenzModellierung der Strömungs- und Salzwasser- vorhandener untertägiger Hohlräume, austransportprozesse 1 der Entstehung neuer Hohlräume durchNachhaltiges Wasserressour- Zuflüsse ungesättigter Wässer ins Salinar-cenmanagement in der gebirge sowie der sekundären Auswirkun-Küstenregion der Provinz gen der so entstandenen Hohlräume aufShandong, V. R. China 4 das Spannungsgefüge im Bereich der ehe-Regionalisierung von Hoch- maligen Gruben und des Deckgebirges.wasserabflüssen in Sachsen 6Steuerung der Wasserstände In der alten Salzstadt Staßfurt sind in derAnalyse, Bewertung und Handlungsvorschlägefür den Großraum Paulinenaue/Großer Havel- Vergangenheit verschiedene und folgen-ländischer Hauptkanal 8 reiche Bergschäden aufgetreten. Im Er-Zukunft Landwehrkanal gebnis des von heftigen erdbebenartigenBestandserfassung und -bewertung anhandvorhandener Unterlagen für die Sanierung Erschütterungen begleiteten Verbruchsbzw. Instandsetzung des Landwehrkanals/ und Ersaufens der Salzbergwerke Leo-Berlin 9 poldshall I/II und von der Heydt/von Detailliertheit zur Simulation entsprechen- Abb. 1: Übersicht desKopplungsmodule FEFLOW 10 der Prozesse in aufgelassenen Salzberg- Modellgebietes im Projekt Manteuffel Ende des 19ten und Anfang „Modellierung der Strö-MONERIS – Professionelle Programmie- des 20ten Jahrhunderts mussten im Lauf werken und ihrem Deckgebirge. mungs- und Salzwasser-rung des Nährstoffeintragsmodells 12 transportprozesse“ der Zeit etwa 800 Gebäude wegen Bau-G-WaLe – Neuer Service für das satelliten- fälligkeit abgerissen werden. In Abbildung 1 ist das Modellgebiet mitgestützte Wasserstandsmesssystem: Mess-kampagnen und Analysen 13 einer Fläche von ca. 88,5 km² schematischMIKE 11 – Neue Kontrollfunktion Das Forschungsverbundvorhaben „Dyna- dargestellt. Die Stadt Staßfurt liegt im zen-„Tabulated 2D“ 14 mik abgesoffener oder gefluteter Salzberg- tralen Bereich des Modellgebiets und dieNachrichten 15 werke und ihres Deckgebirgsstockwerks“ Bode verläuft vom Nordwesten nach Das diesem Bericht zu-• FEFLOW auf der MODFLOW & More 2011 zielte auf eine beispielhafte Entwicklung Osten quer durch das Modellgebiet. grundeliegende Vorhaben an der Colorade School of Mines wurde mit Mitteln des eines nachhaltigen Gestaltungs- und Flä- Bundesministeriums für• Hinweis auf Katastrophenschutz-Blog• 3. Internationale FEFLOW-Anwender- chennutzungskonzeptes für die Stadt Modelluntersuchungen Bildung und Forschung Konferenz 2012 in Berlin unter dem Förderkenn- Staßfurt. In diesem BMBF-Verbundprojekt Folgende Teilaufgaben wurden in dem zeichen 02C1516 geför-• Kompetenzzentrum städtisches Wasser in Köln im Aufbau befasste sich DHI-WASY mit dem Teil- Projekt „Modellierung der Strömungs- dert. Die Verantwortung• DHI-WASY in Bayern für den Inhalt dieser vorhaben „Modellierung der Strömungs- und Salzwassertransportprozesse“ bear- Veröffentlichung liegt• Personalie: Neue Mitarbeiterin und Salzwassertransportprozesse“. Ziel beitet: bei den Autoren.
  2. 2. 2 Forschung & Entwicklung finiten Elementen. In Abbildung 2 und Abbildung 3 sind jeweils die vertikale Schichtaufteilung und das 3D-View mit der kf-Wert-Verteilung des 3D-Modells dargestellt. Das kalibrierte Strömungsmodell wurde zu einem 3D dichtegekoppelten Massen- transportmodell erweitert. Da die heute beobachtete Verteilung der Salzkonzen- trationen im Untersuchungsgebiet auf hydrogeologische Prozesse über einen lan- gen Zeitraum und auf die anthropogene Beeinflussung im letzten Jahrhundert zu- rückzuführen ist, wurde die Modellierung der Salzkonzentrationen unter Berück- sichtigung der Dichteeffekte in zwei Schritten durchgeführt: • Simulation der räumlichen Salzkonzen- trationsverteilung über einen längeren Zeitraum bis zum Erreichen eines quasi- Abb. 2: Die konzeptio- • Prinzipstudien zu Strömungs- und Trans- numerische Grundwassermodell für den nelle Schichtung zum Aufbau des 3D-Modells portprozessen an zweidimensionalen Standort Staßfurt und die Modellierungentlang Musterprofil M1 (2D) vertikalen Profilschnitten der Strömungs- und Salzwassertransport- • Aufbau eines kalibrierten 3D-Strö- prozesse erfolgten mit FEFLOW® in der mungsmodells Version 5.3 (zu Beginn der Arbeiten) und • Erstellung eines 3D Strömungs- und später mit der aktuellen Version 6.0 (wäh- Transportmodells rend der Schlussphase des Vorhabens in • Simulation verschiedener Szenarien 2010). • Vergleich von Modellierungsergebnissen Abb. 3: 3D Ansicht des GW-Modells Staßfurt mit mit In-situ-Befunden Ergebnisse kf-Wert-Verteilung • Modellierung von Temperaturverteilun- Das entwickelte 3D-Grundwassermodell gen zwecks Abgleich mit Messprofilen berücksichtigt tiefliegende geologische stationären Zustandes. Die resultierende und Schichteinheiten, die von Staßfurt-Stein- Verteilung der Salzkonzentration wird • Berechnung des Mehrkomponenten- salz, Kaliflöze über die Leine- und Aller- als geogen angenommen und dient als transportes unter Berücksichtigung che- Formationen, Bundsandsteine bis zu ober- Anfangsverteilung der Salzkonzentratio- mischer Fällung. flächennahen Tertiär- und Quartär-Sedi- nen für nachfolgende Modellunter- menten reichen. Das 3D-Grundwasser- suchungen; Die Umsetzung des geologischen und modell besteht aus 28 numerischen • Szenarien unter Berücksichtigung an- hydrogeologischen Strukturmodells in das Schichten mit insgesamt 1,6 Millionen thropogener Beeinflussungen, ausge- Fortsetzung von Seite 1 An der Ostseeküste fielen am 22. Juli 2011 in zum Großraum Paulinenaue/Großer Havel- Mecklenburg) zu überfluteten Feldern, über- Warnemünde 111 mm Niederschlag innerhalb ländischer Hauptkanal berichtet. laufenden Seen und Flüssen in bisher kaum von 24 Stunden. In Graal-Müritz musste die bekanntem Ausmaß geführt. Das Extrem- Düne zur Ostsee auf einer Länge von sechs Beherrschung von Wasserüberschuss und ereignis wird mit einer Jährlichkeit > 100 Metern durchbrochen werden, um das aus der Wassermangel, diese zwei Seiten der Jahre eingestuft. So musste die Wasserstraße Rostocker Heide strömende Wasser ablaufen zu Wasserwirtschaft werden uns wohl immer zwischen Berlin und Waren an der Müritz in lassen. häufiger beschäftigen – national und inter- Mecklenburg für den Schiffsverkehr komplett national. Auf Aspekte des Wassermangels gesperrt werden (betrifft in erster Linie Der Schaden in der Landwirtschaft wegen über- wird im Beitrag zum nachhaltigen Wasser- Hobby-Schifffahrt). Mehrere Schleusen der stauter Felder und auch in urbanen Gebieten management in China eingegangen. Oberen-Havel-Wasserstraße mussten aus mit überfluteten Kellern ist kaum messbar. Es Sicherheitsgründen gesperrt werden. „Da deutet sich an, dass sich solche Extremwet- Weitere Beiträge informieren Sie umfassend hat sich unheimlich viel Wasser angesam- terlagen häufen. So waren ähnliche Probleme über das Aufgaben- und Leistungsspektrum melt, so dass Schleusen überströmt sind und 2007 im Havelland zu verzeichnen. Über Mög- unseres Hauses zu Hochwasser, Wasser- man das Ufer nicht mehr sieht“ (Hans- lichkeiten und Grenzen der Steuerung solcher ressourcen und Umwelt. Viel Spaß beim Jürgen Heymann, WSA Eberswalde). Verhältnisse wird im nachfolgenden Beitrag Lesen!
  3. 3. Forschung & Entwicklung 3 hend von der berechneten Anfangs- In Abbildung 6 sind die berechneten GW- verteilung der Salzkonzentrationen und Stromlinien, die jeweils von den dezentra-• Szenarien ohne anthropogene Beein- len Wasserhaltungsbrunnen (Brunnen 1 bis flussungen. Brunnen 3) in der Stadt Staßfurt (südlich von der Bode) und von dem Bode-Ab-In Abbildung 4 sind die berechnete schnitt im Bereich des Staßfurter SattelsSalzkonzentration im Quartär-GWL des rückwärts gestartet sind, dargestellt. Die suchungen) sowie mit IHU Stendal (Hydrogeo- Abb. 5: Verteilung der logische Parametrisierung). (berechneten) Konzen- tration entlang einem SW-NE-Profil JAHNKE, C., WALTER, N., HERRMANN, F., BOHN, A. & VOIGT, H.-J., 2009: Hydrogeologie des Raums Staßfurt – Teil 1 Hydrodynamik. In: Dynamik abge- soffener oder gefluteter Salzbergwerke und ihres Deckgebirgsstockwerks – 2. Workshop in Kelbra 2009 Statusseminar, EDGG 2009, Heft 242. KERNER, T. & SIEMON, B., 2009: Aerogeophysikali- sche Erkundung der elektrischen Leitfähigkeit (HEM – Hubschrauberelektromagnetik) im Bereich des Abb. 6: Einschätzung des Staßfurt-Egelner Sattels. In: EDGG 2009, Heft 242. Einflusses der zentralen Wasserhaltung und der Bode im 3D Modell mit DIERSCH, H.-J. G., LUO, J. & RÜHAAK, W., 2009: Rückwärtsbahnlinien, zwei Grundwassermodellierung. In: EDGG 2009, Heft verschiedene AnsichtenAbb. 4: Gegenüberstellung der berechneten Salzkonzentration im Quartär-GWL und der Ergebnisse der elektri- 242. desselben Ergebnissesschen Leitfähigkeit nach HEM (TV 2, BGR B2.1)Szenarios mit anthropogenen Beeinflus- Stromlinien zeigen potenzielle Fließwegesungen und die Ergebnisse der elektri- bzw. weisen darauf hin, wie das Grundwas-schen Leitfähigkeit nach HEM (Hub- ser zu den Wasserhaltungsbrunnen bzw.schrauber Elektromagnetik) bei 20 m NN dem betrachteten Bode-Abschnitt zufließt.gegenübergestellt. Beim HEM-Ergebnisstellt die Rotfärbung sehr hohe elektrische Demnach erstreckt sich der EinflussbereichLeitfähigkeit im Untergrund dar bzw. weist der dezentralen Wasserhaltungsbrunnenauf erhöhte Versalzung im Grundwasser von dem Stadtbereich nach Südwest, washin, während die Blaufärbung auf sehr der regionalen GW-Fließrichtung ent-niedrige elektrische Leitfähigkeit und spricht. Nach der Modellierung wird diedamit auf Süßwasser hindeutet. Demnach Salzmenge aus den drei Brunnen auf ca.zeigt die berechnete Verteilung der Salz- 9,3 t/d bzw. aus den gesamten dezentra-konzentration im Untersuchungsgebiet len Wasserhaltungsanlagen auf ca. 10,6bzw. entlang der Bode eine gute Überein- t/d veranschlagt. Die simulierte Salz-stimmung mit den Hinweisen aus dem menge stimmt mit den vorliegendenHEM-Ergebnis. Messungen gut überein.Die simulierte Verteilung der Salzkonzen- Die Stromlinien vom betrachteten Bode-tration ist in Abbildung 5 als Querschnitt Abschnitt zeigen, dass das Grundwasserschematisch dargestellt. Aus regionaler ursprünglich von Südwesten kommt undSicht lässt sich gut erkennen, dass die im südlichen Stadtbereich dann entlangVerteilung der Salzkonzentration durch die der Sattelstruktur zur Bode fließt.Sattelstruktur und die Bode geprägt sind.Im Bode-Abschnitt in der Stadt Staßfurt Anmerkungen und Literaturhinweisewurde der GW-Abstrom in die Bode mit Die vorgestellten Untersuchungen waren Be-erhöhter Salzkonzentration bis max. 50 g/l standteil eines durch das BMBF geförderten For-prognostiziert. Im Bereich der dezentralen schungsprojektes mit dem FörderkennzeichenWasserhaltungsbrunnen liegen die simu- 02C1516. Sie erfolgten in Zusammenarbeit mit der DIERSCH, H.-J. G., LUO, J. & RÜHAAK, W., 2010: Nu- BTU Cottbus, Lehrstuhl für Umweltgeologie (Aufbau merische Strömungs- und Massentransportmodellie-lierten Salzkonzentrationen zwischen 15 des konzeptionellen 3D hydrogeologischen Mo- rung im Bereich des ehemaligen Kalibergbaus Staß-g/l und 25 g/l. Die Simulationsergebnisse dells), mit der BGR Hannover (Aufbau eines geologi- furt. In: Dynamik abgesoffener oder gefluteterstimmen mit den Beobachtungen gut schen 3D Modells des Staßfurter Sattels und eines Salzbergwerke und ihres Deckgebirgsstockwerks –überein. Grubenmodells und geophysikalische Unter- Abschlussworkshop, Staßfurt. EDGG, Heft 244.
  4. 4. 4 Forschung & Entwicklung BMBF Verbundforschungsprojekt Nachhaltiges Wasserressourcen- management in der Küsten- region der Provinz Shandong, V. R. China* Stefan Kaden, Bertram Monninkhoff & Karen Bossel Ökologie und Lebensqualität der Bevölke- Deutsche Projektpartner sind das Institut rung. Im Rahmen des IWRM-Förder- für ökologische Wirtschaftsforschung programmes des BMBF wird, auf der Basis gGmbH, Berlin, die Ruhr-Universität einer Vorstudie (Federführung Prof. W. Bochum, Lehrstuhl für Hydrologie, Geiger, Universität Essen), das Verbund- Wasserwirtschaft und Umwelttechnik, projekt „Nachhaltiges Wasserressourcen- Regierungsbaumeister Schlegel GmbH & management in der Küstenregion der Co. KG und Prof. W. Geiger (UNESCO- Provinz Shandong V. R. China“ vom chine- Professor). sischen Ministerium für Wissenschaft und Technologie (MOST) und dem BMBF Projektpartner auf chinesischer Seite sind gefördert (Projektabschluss Dezember unter anderem das Wasserwirtschaftsamt 2011, Projektkoordination DHI-WASY der Provinz Shandong, die Wasserbehörde Abb. 1: Einzugsgebiet Das Flussgebiet des Huangshuihe (1.034 des Huangshuihe km²), vgl. Abbildung 1 im Nordosten der Provinz Shandong mit seinen 64 km Küstenlinie bietet ein sehr gutes Beispiel für Wasserkonflikte, die sich aufgrund schnell wachsender Bevölkerung, Industrie und Landwirtschaft und nicht koordinier- ter wasserwirtschaftlicher Maßnahmen Abb. 2: Speicherkaskade zur Grundwasseranreicherung (Foto: Dr. Luo, DHI-WASY GmbH) ergeben und nur durch ein integriertes Wasserressourcen-Management (IWRM) GmbH) (s. auch http://www.bmbf.wasser- von Longkou, die Forschungseinrichtung gelöst werden können. ressourcen-management.de/de/304.php). Shandong Water Conservancy Research Institute, Jinan (Prof. Zhang Baoxian, chi- Die Übernutzung der Wasserressourcen Ziele sind: nesischer Projektkoordinator) sowie Shan- hat eminente wasser- und landwirtschaftli- dong University und Shandong Normal Das diesem Bericht zu-grundeliegende Vorhaben che Probleme aufgrund der Salzwasser- • Integration von sozialen, ökonomischen University. Die wissenschaftliche Koordi- wird mit Mitteln des intrusion in das Grundwasser zur Folge. und Umweltaspekten nation liegt bei Prof. W. Geiger, UNESCO Bundesministeriums für Bildung und Forschung Die Entwicklung von Industrie und der • Integrierte Betrachtung von Grundwas- Chair in Sustainable Water Management, unter dem Förderkenn- Landwirtschaft als Haupteinkommens- ser und Oberflächenwasser (Quantität Peking/München. zeichen 02WM0924/26gefördert. Die Verantwor- quelle der Bevölkerung wird durch Was- und Qualität)tung für den Inhalt dieser serknappheit extrem behindert und die • Optimierung des Wasserhaushaltes für Das Projektgebiet zeichnet sich durch zwei Veröffentlichung liegt bei den Autoren. Verschmutzung hat Konsequenzen für das gesamte Einzugsgebiet. Besonderheiten aus, eine Speicherkaskade
  5. 5. Forschung & Entwicklung 5zur Grundwasseranreicherung (Abbildung können damit konvektionsfrei und druck-2) und einen unterirdischen Grundwasser- neutral entnommen werden.damm zur Verhinderung der Salzwasser-intrusion vom Meer. Eine weitere beobachtete Schwachstelle liegt bei der spärlichen Erfassung vonIm Rahmen des Projekts wird u. a. ein Abflussmengen. Besonders gravierend istEntscheidungsunterstützungssystem (DSS, das Fehlen von Abflussdaten für den größ-Decision Support System) entwickelt, das ten Nebenfluss im Projektgebiet, dender Entwicklung von effizienten Maßnah- Huangchengji. Zur Abhilfe wurde daher inmepaketen für ein nachhaltiges Wasser- Abstimmung mit den chinesischenmanagement dient. Die Struktur des DSS Partnern ein Messsystem konzipiert, dasist in Abbildung 3 dargestellt. kurz vor der Mündung in den Hauptfluss Abb. 4: Grundwassermessstelle zur online Güteüberwachung Regions“ statt. Der Tagungsband ist auf Abb. 5: MIKE 3 Modell- untersuchungen an derAbb. 3: DSS IWRM Shandong (nach Geiger, 2006) der Projektwebsite verfügbar (http://dhi- Huangchengji Brücke wasy.eu/shandong.html -> Publikationen).Besondere Beachtung wird im Projekt installiert werden soll. Problematisch sindauch auf ein verbessertes Monitoring hier die hohen Sedimentraten, das unre- Die Ergebnisse des Vorhabens wurden vongelegt. In einer vorangegangenen Grob- gelmäßige Gewässerbett und die stark allen Teilnehmern gewürdigt. Seitens deranalyse zeigten sich diesbezüglich schwankenden Abflüsse (bis gegen Null).Schwachstellen, die vor allem die Er- Eine Brücke wurde als geeigneter Mess-fassung von Grundwasserständen und punkt ermittelt, allerdings hat diese 13Wasserqualitätsparametern – besonders Durchlässe, die nicht alle separat gemes-mit Relevanz für das Eindringen von salzi- sen werden können (aus technischen, vorgem Meerwasser in den Grundwasser- allem aber aus Kostengründen). Einkörper („saltwater intrusion“) – betrafen. Abflussmesssystem (OTT ADC) wurde anZwischenzeitlich wurden gemeinsam mit einem Brückendurchlass installiert. Umden chinesischen Partnern neue, anforde- eine Beziehung zwischen dem gemesse-rungsgerechte Messstellen geplant und nen (Teil-)Abfluss und dem Gesamtabflussrealisiert. Die Messstellen sind mit einer zu erhalten, wurden 3D hydronumerischesolarbetriebenen Multiparameter-Funk- Simulationen mit der Software MIKE 3sonde ausgestattet, die laufend fünf (MIKE by DHI) durchgeführt, vgl.Parameterwerte (u. a. Leitfähigkeit) misst Abbildung 5. chinesischen Vertreter von Wasserwirt- Abb. 6: Teilnehmer der Abschlussveranstaltungund täglich auf eine zugehörige Website schaftsverwaltungen der Provinz Shan-funkt (Entwicklung UGT GmbH). Für die Im April dieses Jahres fand eine Ab- dong wurde großes Interesse an dermobile Probenahme wurde von UGT mit schlussveranstaltung zum Vorhaben in Weiterführung der wissenschaftlichendem Grundwasserforschungszentrum China im Rahmen einer Doppelveran- Zusammenarbeit geäußert.Dresden e.V. das Mobile Monitoring staltung mit der UNESCO unter der Über-Shuttle entwickelt und dem chinesischen schrift „Approaches for Integrated Water *Der Beitrag wurde in Englisch in der wwt interna-Partner zur Verfügung gestellt. Die Proben Resources Management in Coastal tional, 1/2011, April 2011 veröffentlicht.
  6. 6. 6 Consulting Regionalisierung von Hoch- wasserabflüssen in Sachsen Jörg Walther, Björn Fischer & Susanna Horn Im August 2009 beauftragte das Säch- sonale Hochwasserstatistik gemäß DWA- dratischen Abweichung zwischen der sische Landesamt für Umwelt, Land- Merkblatt 552. Als regional gültige zusammengesetzten Verteilung und der wirtschaft und Geologie die DHI-WASY Verteilungsfunktion wurde die Allgemeine approximierten Allgemeinen Extremwert- GmbH mit der Erarbeitung einer auf die Extremwertverteilung (AEV) gewählt. Die verteilung minimiert wurde. Als Gewicht hydrologischen Verhältnisse im Freistaat Parameter dieser Verteilungsfunktion wur- wurde der Hochwasserabfluss HQ verwen- Sachsen zugeschnittenen landeseinheitli- den nach der wahrscheinlichkeitsgewich- det. Damit wurde eine bessere Anpassung chen Methodik zur Bestimmung von teten Momentenmethode mit Hilfe unse- der Allgemeinen Extremwertverteilung an Hochwasserscheitelabflüssen mit Wieder- rer Software HQ-EX 3.0 geschätzt. Für die zusammengesetzte Verteilung im kehrintervall HQT für unbeobachtete jeden Basispegel erfolgte die Parameter- Extrapolationsbereich (T ≥ 100 a) erzielt Gewässerquerschnitte. Die Untersuchun- schätzung sowohl auf Grundlage der als bei einer Minimierung der Summe der gen wurden in Zusammenarbeit mit dem Jahres-HQ-Reihen als auch auf Grundlage einfachen quadratischen Abweichung. der saisonalen HQ-Reihen für das Som- Abbildung 1 veranschaulicht die Vor- mer- und Winterhalbjahr. Für Pegel mit gehensweise und das Ergebnis der historischen Hochwassern wurde die Optimierung beispielhaft für den Pegel damit verbundene Zusatzinformation bei Golzern 1/Mulde. der extremwertstatistischen Auswertung der Reihen entsprechend berücksichtigt. Nach Approximation der Allgemeinen Extremwertverteilung an die zusammen- Nach der extremwertstatistischen Auswer- gesetzte Verteilung (Winter – Sommer) tung der saisonalen HQ-Reihen für das wurden für alle Basispegel neben den Sommer- und Winterhalbjahr kann die auf lokalen Parametern der saisonalen AEV das Gesamtjahr bezogene Unterschrei- auch die Quantile HQT für T = 2 bis 500 a tungswahrscheinlichkeit PU eines be- ermittelt. stimmten Hochwasserabflusses HQ mit folgender Gleichung berechnet werden: Für die Regionalisierung wurden zwei unterschiedliche Basisverfahren einge- PU(Jahr) = PU(Winter) * PU(Sommer) setzt: das Index-Flood-Verfahren und Top- Kriging. Beim Index-Flood-Verfahren Die mit Hilfe dieser Gleichung berechne- erfolgt eine Übertragung der höheren Abb. 1: Approximation Institut für Wasserbau und Ingenieur- ten Wertepaare (HQ, PU) werden im Momente der Verteilungsfunktion inner-einer Allgemeinen Extrem- wertverteilung an die hydrologie der TU Wien und dem Institut Folgenden als zusammengesetzte Vertei- halb homogener Regionen, während bei zusammengesetzte Ver- für Angewandte Statistik und EDV der lung (Winter – Sommer) bezeichnet. Top-Kriging eine räumliche Interpolation teilung am Beispiel des Pegels Golzern 1/Mulde Universität für Bodenkultur Wien durch- Leider fehlt für die zusammengesetzte der Momente entlang des Gewässernetzes geführt. Die Methodik und die Ergebnisse Verteilung eine geschlossene mathemati- erfolgt. Als Grundlage für das Index-Flood- der Regionalisierung wurden einem brei- sche Beschreibung, die es erlaubt, für Verfahren war die Bestimmung hochwas- ten Fachpublikum bereits auf dem dies- eine vorgegebene Unterschreitungswahr- serhomogener Regionen erforderlich. jährigen Tag der Hydrologie in Wien vor- scheinlichkeit den Hochwasserabfluss auf Hierzu wurden die beiden Klassifikations- gestellt. direktem Weg zu berechnen. Mit obiger verfahren Clusteranalyse und Regressions- Gleichung ist das nur iterativ möglich. baum angewendet und ihre Ergebnisse Datengrundlage für die Regionalisierung miteinander verglichen. Beide Verfahren bildeten beobachtete Scheitelabflüsse an Praktisch wurde dieses Problem gelöst, basieren auf der Annahme, dass ähnliche insgesamt 179 Pegeln. Im Anschluss an indem die zusammengesetzte Verteilung Gebietseigenschaften ähnliche Hochwas- die Prüfung der Abflussdaten wurden für durch eine Allgemeine Extremwertvertei- serprozesse bewirken, unterscheiden sich 113 Basispegel mit einer Reihenlänge von lung approximiert wurde. Dies geschah aber in Hinblick auf die Gruppenbildung. mindestens 26 Jahren die beobachteten über eine Optimierung der drei Parameter Jahreshöchstabflüsse extremwertstatistisch der Allgemeinen Extremwertverteilung, Die Ergebnisse der Klassifikationsverfahren ausgewertet. Zur Anwendung kam die sai- bei der die Summe der gewichteten qua- wurden zunächst mittels Teststatistiken
  7. 7. Consulting 7 In einem letzten Arbeitsschritt wurde die Abb. 3: Gegenüber- stellung der lokalen und Datengrundlage für das Vorzugsverfahren der regionalisierten erweitert, indem bei der Ermittlung des Abflussspenden (Jack- Knife) des Hq100 für das Lageparameters der AEV neben den 113 Vorzugsverfahren Basispegeln auch die restlichen 66 Pegel mit kurzen Reihenlängen berücksichtigtAbb. 2: Hochwasserregionen in Sachsen als Basis für das Index-Flood-Verfahren wurden. Dadurch konnten die Ergebnisse der Regionalisierung noch einmal verbes-hinsichtlich ihrer Eignung für das Index- Geländehöhe unterteilt. Innerhalb der sert werden. Beispielhaft werden inFlood-Verfahren bewertet. Anschließend letztgenannten Zone existieren zwei Teil- Abbildung 3 als Ergebnis des Jack-Knife-wurden die Ergebnisse in Karten der regionen mit deutlich abweichendem Vergleichs die regionalisierten Abfluss-naturräumlichen Gliederung Sachsens ge- Hochwasserverhalten infolge einer beson- spenden eines 100-jährlichen Hochwas-genübergestellt und gemeinsam mit dem deren naturräumlichen Ausstattung bzw. sers den lokalen Spenden der PegelAuftraggeber beurteilt. Im Ergebnis dieser einer auffälligen Häufung lokaler Stark- gegenübergestellt.Diskussion wurde ein Regressionsbaum niederschläge.mit drei Knoten favorisiert, mit dem eineplausible Gliederung Sachsens in Regio- Die Anwendung der beidennen mit unterschiedlichem Hochwasser- Basisverfahren (Index-Flood-verhalten erzielt wird. Da dieser Regres- Verfahren und Top-Kriging)sionsbaum ausschließlich die nutzbare erfolgte separat und inFeldkapazität als Gebietskenngröße be- Kombination untereinanderrücksichtigt, wurde noch untersucht, ob sowie mit einer Georegressiondurch die Kombination der nutzbaren in insgesamt sechs verschiede-Feldkapazität mit weiteren Gebietskenn- nen Varianten. Zur Bewertunggrößen, insbesondere mit dem mittleren der Ergebnisse der einzelnenNiederschlag, eine Verbesserung der Varianten wurde ein Jack-Knife-Teststatistiken erreicht werden kann, was Vergleich (Kreuzvalidierung)allerdings nicht der Fall war. für die durch Pegel beobachte- ten Einzugsgebiete durchge-Die endgültige Abgrenzung von vier führt. Im Ergebnis des Jack-räumlich zusammenhängenden Regionen Knife-Vergleichs wird folgendeerfolgte nach Zusammenschau der Ergeb- Verfahrenskombination alsnisse der verschiedenen Klassifikations- Vorzugsverfahren für die An-verfahren auf der Grundlage des Regres- wendung in Sachsen empfohlen:sionsbaums mit drei Knoten und unter Im Zuge der Anwendung des Vorzugs- Abb. 4: Mit dem Vor- zugsverfahren regionali-besonderer Berücksichtigung von Mor- a) Georegression zwischen MHQ (Index verfahrens wurde ein Shape erstellt, in sierte Abflussspendephologie und Einzugsgebietsgrenzen (Ab- Flood) und Einzugsgebietskenngrößen dem flächendeckend für alle Teilgebiete in Hq100 in m3/(s*km2)bildung 2). Dadurch wird Sachsen primär b) Regionale Analyse und Ausgleich der Sachsen die Hochwasserspenden undin eine Festgesteinsregion im Süden mit Residuen der Georegression mit Top- Hochwasserscheitelabflüsse für verschie-geringer nutzbarer Feldkapazität und Kriging dene Wiederkehrintervalle enthalten sind.hoher Geländehöhe (i. d. R. > 400 m HN) c) Bestimmung der höheren Momente In Abbildung 4 werden die mit demund eine Übergangs- und Lockergesteins- (Varianz und Schiefe) der regionalen Vorzugsverfahren regionalisierten Abfluss-region im Norden mit mittlerer bis hoher Verteilungsfunktion mit dem Index- spenden des 100-jährlichen Hochwassersnutzbarer Feldkapazität und geringer Flood-Verfahren kartographisch dargestellt.
  8. 8. 8 Consulting Steuerung der Wasserstände Analyse, Bewertung und Handlungvorschläge für den Großraum Paulinenaue/Großer Havelländischer Hauptkanal Thomas Koch & Bertram Monninkhoff Im Gebiet der Gemeinde Paulinenaue in Hydrologisches Modellsystem gesetzt (vgl. DHI-WASY Aktuell 2/2006). Brandenburg im Landkreis Havelland sind Der Raum Paulinenaue verzeichnet durch Die Kopplung des Grundwasserneubil- bei Starkniederschlagsereignissen 2007 die vielen Entwässerungsgräben und die dungsmoduls aus ArcEGMO und FEFLOW erhebliche Probleme durch nicht abflie- größtenteils geringen Grundwasserflur- wurde für das vorliegende Projekt ent- ßendes Oberflächenwasser sowie durch abstände eine sehr hohe Dynamik des wickelt (vgl. S. 10 in dieser DHI-WASY ansteigendes Grundwasser entstanden. hydrogeologischen Systems und eine star- Aktuell). Für das Untersuchungsgebiet Neben Vernässungen von landwirtschaftli- ke Interaktion zwischen den Kompo- Paulinenaue, wurden mit dem Modell- chen Nutzflächen sind insbesondere in nenten Oberflächenwasser mit deren system 94 km Fließgewässer in einem Kellern der bestehenden Bebauung Was- Steuerungsmöglichkeiten, Grundwasser Modellgebiet von 230 km² modelliert. serschäden verursacht worden. und Grundwasserneubildung. Die Inter- aktion zwischen den Komponenten kann Für die Kalibrierung des Fließgewässer- nur durch eine integrierte Kopplung der modells wurden im Rahmen einer genannten Komponenten gewährleistet Fließgeschwindigkeitsmessung der Abfluss werden. Für die Analyse des Ist-Zustandes und die entsprechenden Wasserspiegel- und der Maßnahmenwirkungen wurde höhen bestimmt. Nach der Kalibrierung ein gekoppeltes hydrologisches Modell- des instationären gekoppelten ModellsAbb. 1: Übersicht wasser- Maßgeblicher Vorfluter in dem Gebiet ist wirtschaftliches System der Große Havelländische Hauptkanal (GHHK) – ein rechter Nebenfluss der Havel und Gewässer I. Ordnung. Neben dem GHHK gibt es im Gebiet eine Vielzahl Ne- bengewässer (Gewässer II. Ordnung) und diverse Gräben, die Wasser aus den Flä- chen dem GHHK zuführen. Verschiedene Abb. 2: Kalibrierungsergebnis im Siedlungsbereich Paulinenaue Schöpfwerke und Wehranlagen dienen der Steuerung des wasserwirtschaftlichen system aus folgenden Elementen aufge- konnte eine sehr genaue Abbildung der Systems (siehe Abbildung 1). baut: gemessenen Oberflächen- und Grund- • Fließgewässermodell (MIKE 11, DHI) wasserstände erzielt werden (siehe Die Arbeitsgemeinschaft DHI-WASY • Grundwassermodell (FEFLOW, DHI- Abbildung 2). GmbH / Büro für Angewandte Hydrologie WASY) (BAH), wurde im Jahr 2010 vom • Niederschlags-Abflusssmodell (ArcEG- Ergebnisse Ministerium für Umwelt, Gesundheit und MO, BAH). Im Rahmen einer Sensitivitätsanalyse Verbraucherschutz beauftragt, Vorschläge wurden zunächst die vorhandenen für ein verbessertes Bewirtschaftungs- Die Kopplung zwischen dem Ober- Möglichkeiten zur Regulierung der Ober- konzept des Wasserhaushaltssystems zu flächenwassermodell MIKE11 und dem flächen- und Grundwasserstände im erarbeiten, wodurch solchen Ereignissen Grundwassermodell FEFLOW wurde Gewässersystem untersucht, mit dem Ziel besser vorbereitet begegnet werden kann. bereits bei vielen Projekten erfolgreich ein- insbesondere auf die Grundwasserstände
  9. 9. Consulting 9Einfluss nehmen zu können. Die vorhan- Die Ergebnisse wurden im Juni in derdenen Möglichkeiten bestehen vorrangig Gemeinde Paulinenaue der Öffentlichkeitin einer veränderten Steuerung der was- vorgestellt. Die regen Diskussionen imserwirtschaftlichen Anlagen und ange- Anschluss zeigten, dass das Hochwasserpassten Unterhaltungsmaßnahmen (ver- 2007 noch nicht in Vergessenheit geratenstärkte Krautung). Es zeigte sich jedoch, ist. Zwar waren nicht alle Anwesenden mitdass mit den bestehenden Möglichkeiten den dargestellten Ergebnissen und Erklä-auch bei sehr guten Bedingungen (ganz- rungen einverstanden, die Aussage, dassjährig gekrautete Gewässer und geöffnete das Hochwasser 2007 zu der Zeit nichtWehranlagen im Gebiet) keine maßgebli- vermeidbar gewesen wäre, fand jedochche Verbesserung bzgl. der stark erhöhten generell Zustimmung. Deutlich wurdeGrundwasserstände im Siedlungsraum für aber auch, dass bei weniger extremendas extreme HW-Ereignis Juli 2007 hätte Ereignissen eine verbesserte Bewirtschaf-erreicht werden können. tung erforderlich und möglich ist.Während der umfangreichen weiteren Die abschließenden Arbeiten konzentrier-Untersuchungen wurde festgestellt, dass ten sich auf die Entwicklung eineseine Verbesserung der Hochwasser- Steuerschemas, mit dem es möglich seinverhältnisse bei Extremereignissen wie in wird, wasserstandsabhängige Steuerent- • Steuerung der Wehranlagen und/oder Abb. 3: Vergleich der Vernässungsflächen im2007 in der Gemeinde Paulinenaue vor- scheidungen zur Bewirtschaftung des • Krautung des Gewässers und/oder Ist- (grün) und im opti-rangig durch eine verbesserte Vorflut im GHHK zu treffen. Dazu werden für den • Reduzierung des Zuflusses in das Gebiet mierten Plan-Zustand (lila)Siedlungsbereich, z. B. durch deutliche GHHK und verschiedene Grundwasser-Vertiefung von zwei vorhandenen Gräben, messstellen Schwellenwerte der Wasser- Ziel der angepassten Steuerung ist es,gewährleistet werden kann (siehe Ab- stände festgelegt und folgende zukünftig Auswirkungen von Hochwasser-bildung 3). Handlungsvorschläge unterbreitet: ereignissen zu mindern.Zukunft LandwehrkanalBestandserfassung und -bewertung anhand vorhandenerUnterlagen für die Sanierung bzw. Instandsetzung desLandwehrkanals/BerlinJutta NowakDer Landwehrkanal ist 10,74 km lang und Umgestaltung zum innerstädtischen Kanal Die Höhenunterschiede im Wasserspiegeldurchschnittlich ca. 22 m breit. Er durch- mit den bis heute noch größtenteils vor- werden mit der Ober- und Unterschleusefließt im Herzen Berlins die Bezirke handenen Uferbauwerken (schräge Sand- ausgeglichen.• Charlottenburg-Wilmersdorf steinquadermauern).• Mitte Der Landwehrkanal ist als Gesamt-• Friedrichshain-Kreuzberg In den Jahren 1939 bis 1941 wurden die ensemble heute als Denkmal eingestuft,• Neukölln Schleusen und Teile des Landwehrkanals seine Ufermauern sind teilweise noch im• Treptow-Köpenick. für Odermaßschiffe (550 t) umgebaut. Zustand von 1890 vorhanden. Für die Nach 1945 wurden der Kanal von den Ufereinfassungen besteht inzwischen drin-Der Landwehrkanal wurde nach Plänen Kriegstrümmern befreit und wieder schiff- gender Sanierungs- und Instandsetzungs-von Lenné in einem ehemaligen Ent- bar gemacht sowie in mehreren Ab- bedarf.wässerungsgraben (zur Entwässerung von schnitten die Kanalufer saniert (Stahl-Sumpfgebieten in die Spree) erbaut und spundwände). Seit 1961 wird der Land- Zur Zukunft des Landwehrkanals wurde1850 für die Schifffahrt freigegeben. wehrkanal hauptsächlich für den Fahrgast- 2007 ein Mediationsforum eingerichtet.Zwischen 1883 und 1890 erfolgte eine und Sportbootverkehr genutzt. Alle Beteiligten dieses Mediationsforums
  10. 10. 10 Consulting Demzufolge wurde im Mediationsforum nenfalls zu erwartende Eingriffe durchge- festgelegt, das gesamte Wissen über die führt werden. Umwelt am Landwehrkanal zusammenzu- stellen und seinen stadtökologischen Wert Darüber hinaus werden sowohl Fragen aus herauszuarbeiten. dem aufgestellten Kriterienkatalog des Mediationsforums als auch Fragen aus den Insofern besteht die Aufgabe der vom Forumssitzungen schutzgutbezogen be- Wasser- und Schifffahrtsamt Berlin (WSA) antwortet. an die Arbeitsgemeinschaft, bestehend aus DHI-WASY und Jesteadt, Wild + Part- Die im Rahmen dieser Studie ermittelte ner in Auftrag gegebenen Studie, auf der Datenlage ist solide und stellt trotz einiger Grundlage Datenlücken eine gute Basis für nachfolgen- • des Umweltverträglichkeitsprüfungsge- de Planungsphasen dar. Zusammen mit setzes (UVPG), den aufgezeigten Empfehlungen für weiter- • bereits vorliegender und öffentlich ver- führende Untersuchungen sind ausreichen- fügbarer Unterlagen und de Informationen zur Erstellung einer soge- • des Kriterienkatalogs des Mediations- nannten Scoping-Unterlage vorhanden. forums eine Bestandserhebung und -bewertung Zusammenfassend kann bereits jetzt ein- der Schutzgüter einer Umweltverträg- geschätzt werden, dass es sich bei dem lichkeitsprüfung vorzunehmen. Dabei sind Natur- und Kulturraum Landwehrkanal Lücken und Defizite im Bestandswissen zu um einen gewachsenen städtischen Raum benennen und Empfehlungen für weiter- mit sehr vielen wertvollen Bereichen (z. B. führende Erhebungen/Untersuchungen Gewässer und Freiflächen) und Besonder- herauszuarbeiten. heiten (Landwehrkanal als Baudenkmal) handelt. Dieser Raum ist zwar städtisch Die Ergebnisse der Bestandserhebung und geprägt, jedoch ebenfalls empfindlichAbb. 1: Ufermauern am verfolgen das Ziel, nachhaltige Lösungen -bewertung fallen schutzgutabhängig er- gegenüber Veränderungen. Von der Aus- Landwehrkanal 2010 (Foto: DHI-WASY) sowohl für die gegenwärtige Situation wartungsgemäß sehr unterschiedlich aus. stattung des Stadtökosystems hängt in (grundsätzlicher Sanierungs-/Instandset- So sind für einige Schutzgüter wie Boden, hohem Maße die Lebensqualität der zungsbedarf) als auch für die Zukunft des Klima, Luft bzw. Kultur- und Sachgüter Menschen ab, die den Landwehrkanal und Landwehrkanals in Berlin zu erarbeiten. ausreichende Unterlagen vorhanden, um seine Uferstrukturen zum Erholen auf- Dabei bedeutet nachhaltig, die Erarbei- eine Bestands- und Eingriffsbeurteilung suchen. tung von ökonomischen, ökologischen entsprechend UVPG durchführen zu kön- und sozialverträglichen sowie technisch nen. Für andere Schutzgüter (z. B. Was- An dieser Stelle möchten wir dem Wasser- machbaren Lösungen unter Berücksichti- ser/Grundwasser) müssen noch weitere und Schifffahrtsamt Berlin (WSA), der Bun- gung des Denkmalschutzes. Unterlagen übergeben werden. Vor allem desanstalt für Gewässerkunde (BfG) und für die Schutzgüter, Tiere, Pflanzen und allen beteiligten Behörden und Einrich- Um diese Lösungen zu erarbeiten, ist die Landschaft müssen noch umfangreiche tungen sowie den Mitgliedern des Media- Erfassung und Bewertung des derzeitigen Untersuchungen für eine ausreichende tionsforums für die konstruktive Zusam- Umweltzustandes erforderlich. Bewertung des Bestandes und gegebe- menarbeit und Unterstützung danken. Produkte Kopplungsmodule FEFLOW Bertram Monninkhoff In den vergangenen Monaten wurden den so entwickelt und konzipiert, dass in Kürze bereitgestellt. Nutzungsbedin- eine Reihe neuer Kopplungsmodule für deren Einsatz auch bei anderen Projekten gungen sind ebenfalls dort gegeben. Die das Simulationssystem FEFLOW (weiter-) gewährleistet ist. Die genannten Module Wichtigsten werden nachfolgend kurz entwickelt und erfolgreich bei Projekten stehen bereits auf www.feflow.info/miscella- erläutert. eingesetzt. Alle FEFLOW IFM-Module wur- neos.html zur Verfügung oder werden dort
  11. 11. Produkte 11IfmMIKE11Die Version 2.0 der Kopplung zwischenFEFLOW und dem 1D-OberflächenwasserModell MIKE 11 wurde bereits in der DHI-WASY Aktuell 2/2010 beschrieben. DieVersion beinhaltet auch eine Kopplung fürMassentransport, die erfolgreich in dasgleichfalls in dieser Ausgabe dargestellte Abb. 2: Überlagerung derProjekt in Shandong, China, eingesetzt FEFLOW und MIKE SHEwurde. Die aktuelle Installation ist für die Netze in IfmDFS2Kopplung mit der neuesten Version von bewirtschaftungssystemen (Sickerkasten www.arcegmo.de) und FEFLOW wurdeMIKE (2011) angepasst worden. oder Rigolensysteme) wurde bereits er- speziell bzgl. der Grundwasserneubildung folgreich getestet. für das gleichfalls in dieser Ausgabe derIfmLake DHI-WASY aktuell dargestellte Projekt inDieses Modul ermöglicht eine bessere IfmDFS2 Paulinenaue entwickelt und erfolgreichAbbildung von offenen Wasserflächen Im Rahmen der Integration der verschie- eingesetzt. Dabei wurden seitens BAH(z. B. Seenflächen) in FEFLOW. Über eine denen DHI-Software-Pakete wurde ein auch die erforderlichen Schnittstellen vonReferenzverteilung werden die Bereiche Modul entwickelt, mit dem Ergebnisdaten ArcEGMO angepasst. Die Kopplung funk-der Seeflächen definiert und indiziert. aus dem integrierten Grundwassermodell tioniert auf Basis einer Elementarflä-Über die Indizierung kann nachfolgend für MIKE SHE in FEFLOW während der Lauf- chendatei von ArcEGMO (Shape-Format).jeden See sowohl eine Wasserstands- zeit geladen werden können. Es handelt Für jede Elementarfläche (EFL) wird proVolumen-Beziehung als auch eine zeitlich sich dabei um die von MIKE SHE berech- Zeitschritt (t1) einerseits die Grundwas-variierende externe Zu- oder Abflussrate neten Grundwasserneubildungsdaten, die serneubildung über den vergangenen(z. B. Niederschlag, Verdunstung oder Zu- üblicherweise in einer DFS2-Datei gespei- Zeitraum seit dem letzten Austausch (t1-und Ablauf des Sees) vorgegeben werden. chert werden. Dies ist ein DHI internes t0) von ArcEGMO an FEFLOW und ander-Auf Basis des aktuellen Wasserstands im Rasterformat, das pro Zelle eine Vielzahl seits ein mittlerer Flurabstand zumSee werden mit FEFLOW für jeden von Werten speichern kann, z. B. die Austauschzeitpunkt (t1) von FEFLOW anZeitschritt die Austauschraten zwischen Grundwasserneubildung auf Monats- oder ArcEGMO übergeben. Die FEFLOW-Grund- und Oberflächenwasser berech- auch auf Tagesbasis. Das Modul ermög- Elemente, deren Mittelpunkt innerhalbnet. Zusammen mit der aktuellen exter- licht eine im ASCII-Format gespeichertenen Zu- oder Abflussrate kann hiermit auf DFS2-Datei zu definieren. Die FEFLOW-der Basis der Wasserstands-Volumen-Be- Zeitschrittsteuerung wird automatisch soziehung ein neuer Wasserstand im See für angepasst, dass die einzelnen Tage derden nächsten Zeitschritt berechnet wer- DFS2-Datei angesteuert werden. Dieden. Nach jedem Zeitschritt werden die Überlagerung der Netze erfolgt, analog anRandbedingungen 3. Art des Sees nicht der vorhandenen Parameterzuweisung innur mit Hilfe des Wasserstandswertes, son- FEFLOW, auf der Basis der Element-dern auch in Abhängigkeit der Gelände- mittelpunkte. der jeweiligen EFL-Fläche liegen, bekom- Abb. 3: Generelle Vorge- hensweise der Kopplungoberkante entsprechend der Ausdehnung men die von ArcEGMO übergebene mit IfmArcEGMOangepasst. Dadurch ist z. B. eine adäquate IfmArcEGMO Grundwasserneubildungsrate der EFL-Abbildung eines aufzufüllenden Tagebau- Die Kopplung zwischen dem weitver- Fläche. Das Kopplungsmodul wandelt diesees gewährleistet. Auch die Anwendung breiteten Niederschlags-Abflussmodell von FEFLOW knotenweise übergebenenbei der Langzeitsimulation von Regen- ArcEGMO (BAH, Bernd Pfützner, Grundwasserstände intern in Flurabstände um, ermittelt einen repräsentativen Flurabstand für die EFL-Fläche und über- gibt diesen Wert an ArcEGMO. Damit wird der Einfluss des Flurabstandes auf die Grundwasserneubildung berücksichtigt. Die Interaktion zwischen ArcEGMO und MIKE11 wurde bzgl. der Direktabflüsse im vorliegenden Modul noch nicht automati- siert. Für die Kopplung ist lediglich die Angabe der ArcEGMO-Steuerdatei in FEFLOW erforderlich. Das Laden und Zuordnen der EFL Shape-Datei erfolgtAbb. 1: Beispiel einer ungesättigten Modellierung einer Versickerungsfläche mit IfmLake dann automatisch.
  12. 12. 12 Produkte MONERIS Professionelle Programmierung des Nährstoffeintragsmodells Stefanie Kübler, Annett Wetzig & Franziska Neumann IGB, Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei Berlin MONERIS (Modelling of Nutrients in River ware erfolgt durch die DHI-WASY GmbH • Diagramme und Tabellen zur Visuali- Systems) ist ein semi-empirisches, konzep- im Auftrag des Forschungsverbundes sierung der Modellergebnisse sowie tionelles Nährstoffeintragsmodell zur e. V. Berlin. MONERIS wird hierbei in zum Vergleich der Auswirkung von Durchführung von regionalen, nationalen drei Varianten zur Version 3.0 weiter Managementalternativen. und internationalen Studien zur Wasser- entwickelt: • Monatliche Disaggregation der jährli- chen Ergebnisse • Kosten-Nutzen-Analyse von Manage- mentalternativen. Darüber hinaus bietet MONERIS 3.0 • Führung des Anwenders durch das Programm Die moderne menügestützte Nutzer- oberfläche mit einer kontextsensitiven Hilfe und umfangreichen Tooltips leitet den Anwender durch den Modellablauf. • Modularisierung des Rechenkerns Der Rechenkern ist in mehrere aus- tauschbare Module aufgeteilt. So kann das IGB Modelländerungen selbständig im Programmcode vornehmen und testen. • Integration der Zielwertkonzentration Die Zielwertkonzentration ist nun be- quem durch die Hauptanwendung be- rechenbar. 2. MONERIS mit Kopplung an ArcGIS bzw. WISYS / Integration in die Elbe Expert Toolbox (EET) ArcGIS-basierte Pre-Processing-Werkzeuge unterstützen den Aufbau der MONERIS- Abb. 1: MONERIS qualität auf Flussgebietsebene. Es wurde 1. MONERIS Hauptanwendung Eingangsdatenbank. Sie automatisieren Hauptanwendung:Ergebnisdarstellung über am IGB unter langjähriger Federführung Die Hauptanwendung von MONERIS setzt einen Großteil der Arbeitsschritte, die Diagramme von Dr. H. Behrendt (†) als EXCEL-basier- die Modellgrundlagen des IGB komplett beim Einrichten eines MONERIS-Projektes te VBA-Version für drei Ziele entwickelt: um und erfordert keine zusätzliche GIS- erforderlich sind wie • Identifizierung der diffusen und punktu- Software. MONERIS 3.0 integriert alle • Verschneidung von Vektor- und Raster- ellen Quellen und Eintragspfade von Möglichkeiten der VBA-Version zur Steue- daten mit den MONERIS-Analyse- Nährstoffen auf Analysegebietsebene rung und Auswertung eines Modelllaufs gebieten (kleinste im Modell verwendete Berech- wie • Unterstützung bei der Generierung des nungseinheit) • Zusammenstellung unterschiedlicher Abflussbaumes • Analyse des Transports und der Reten- Handlungsoptionen und deren Zuwei- • Haupt- und Nebenlauf-Definition und tion von Nährstoffen in Flusssystemen sung an die einzelnen MONERIS-Ana- Berechnung • Bereitstellung eines Untersuchungs- lysegebiete als Managementalternativen rahmens für Managementalternativen. • Rechenläufe für Einzeljahre oder be- Die im Rahmen des BMBF-Projektes stimmte hydrologische Bedingungen GLOWA ELBE III erfolgte Kopplung an Die professionelle Programmierung von (langjährige Mittelwerte, trockene oder WISYS, und die Integration in die EET wird MONERIS zu einer stabil laufenden Soft- feuchte Bedingungen) weiterhin gepflegt. Somit läuft die MONE-
  13. 13. Produkte 13RIS Hauptanwendung im Modellverbundder EET und kann• die Modellergebnisse vorgelagerter Mo- delle nutzen• eigene Modellergebnisse an nachgela- gerte Modelle weitergeben sowie• die umfangreichen Visualisierungsmög- lichkeiten der EET zur Ergebnisdarstel- lung nutzen.3. MONERIS mit Kopplung anden PRESTO-CATCH ViewerZur Darstellung der Berechnungsergeb-nisse mit dem kürzlich fertig gestelltenPRESTO-CATCH Viewer des IGB steht einExport der Berechnungsergebnisse in dasDatenbankformat des PRESTO-CATCHViewers zur Verfügung.Zudem: Gemeinsame Datenba-sis in Gebieten unterschiedli-cher DatenhoheitenZum Aufbau einer gemeinsamen Daten- hoheiten wird eine webbasierte Lösung legten Nutzerkonzept hochladen bzw. ver- Abb. 2: MONERIS integriert in die EET:bank in Gebieten unterschiedlicher Daten- entwickelt, um Daten nach einem festge- ändern zu können. Maßnahmendefinition Lösung Neuer Service für das satellitenge-G-WaLe stützte Wasserstandsmesssystem: Messkampagnen und AnalysenPhilipp BluszczDie DHI-WASY GmbH hat das BMBF-For- hohen Preise ist die Messnetzdichte dieser • Hohe Flexibilität: Nur die momentanschungsprojekt G-WaLe (Schnelle Daten- Pegelstationen gering. tatsächlich benötigte Anzahl der Mess-übermittlung für ein GNSS gestütztes einheiten muss installiert werdenWasserstandsmesssystem im Katastro- DHI-WASY und etamax space bieten Ihnen • Hohe Datengenauigkeit (< 5 cm)phenfall) zusammen mit der Firma etamax in Kooperation das Messsystem für diespace GmbH erfolgreich abgeschlossen Überwachung von Hochwasser im Moni- Zunächst bieten wir das Wasserstands-(vgl. DHI-WASY Aktuell 1/2010). Daraus ist toring- und im Katastrophenfall an. messsystem als Dienstleistungsservice an.für unsere Kunden ein neuer Service Unser Team erstellt für Sie ein Grund-erwachsen. Die Vorteile des Systems G-WaLe konzept zur Erfassung der Daten im ge- • Mobiles System, welches einfach und wünschten Einzugsgebiet. AnschließendFür die Echtzeitberechnung von Überflu- schnell dort installiert werden kann, wo werden mobile, mit einem GNSS-tungsflächen und -tiefen und für die es benötigt wird, auch in Regionen mit Empfänger (Global Navigation SatelliteHochwasservorhersage ist die genaue geringer technischer Infrastruktur System), Batterie sowie Speicher- undErfassung der Pegelwasserstände eine • Hohe zeitliche und räumliche Auflösung Kommunikationseinheit ausgerüstetegrundlegende Voraussetzung. Standard- der gemessenen Wasserstände Messstellen von uns konfiguriert und immäßig erfolgt die Messung der Hoch- • Autark arbeitende Einheiten, nur mi- Einsatzgebiet ausgebracht (siehe Abbil-wasserpegel an stationären Anlagen. nimaler Instandhaltungsaufwand not- dung 1). Die vertikale Position der Mess-Aufgrund ihrer Komplexität und der relativ wendig stellen liefert Informationen über die
  14. 14. 14 Lösung Abb. 1: Systemkom- Dynamik des Wasserspiegels. Die gemes- ponenten des Service- angebots zur Wasser- senen Daten werden über GSM-Mo- standsmessung mit bilfunknetze an einen Server übermittelt. mobilen Messstellen Dort werden die Daten gefiltert, aufberei- tet an die Hochwasserechtzeit-Software HWMobil (auf Basis von ESRI ArcGIS) über- geben, analysiert und als Überflutungser- gebnisse für den Nutzer zur Verfügung gestellt. Alternativ können sie direkt an den Nutzer übermittelt werden. Der neue Service zur Einrichtung und zum Aufbau eines Messsystems mit mobilen Messstellen steht Ihnen ab sofort zur Ver- fügung. Wir freuen uns auf Ihre Anfragen: h t t p : / / w w w. d h i - w a s y. d e / F o r s c h u n g / GWALE.aspx MIKE 11 Neue Kontrollfunktion „Tabulated 2D“ Christian Pohl & Hans-Ulrich Otto Die DHI-WASY freut sich, Ihnen die neu Variiert die Steuerung über die Jah- (1999, 2005, 2007), welche insbesondere entwickelte Funktion „Tabulated 2D“ bei resgrenzen hinaus, sind die Zeitangaben entlang der großen schweizerischen den Kontrollstrukturen (Control Struc- entsprechend der Jahreszahlen korrekt ein- Mittellandflüsse und Alpenrandseen zu tures) vorstellen zu können. zugeben. außerordentlichen Schäden führten. DieAbb. 1: Eingabedialog – Hinter dem Namen „Tabulated 2D“ ver-Details – „Tabulated 2D“ – Control Strategies birgt sich eine Kontrollmöglichkeit für Abflusssteuerungsstrukturen (Discharge Control Structures) [sowie die bekannten Optionen: Unterströmtes/Überströmtes/ Radial-Tor (Underflow/Overflow/Radial Gate) und Schleusenformel (Sluice Formula)] mit der in Abhängigkeit von Zeit und Wasserstand der Durchfluss gesteuert werden kann. Die Eingabe erfolgt mit Hilfe komfortabler Eingabmasken (vgl. Abbildung 1). Hierbei werden die jahres- zeitlichen Variationen und Kontroll- Die oben beschriebene Kontrollfunktion Analyse der Hochwasser zeigte, dass der wasserstände in der Zielmatrix dem wurde für die Bedürfnisse des Bundes- Regulierung der einzelnen Alpenrandseen gewünschten Durchfluss zugeordnet. Die amtes für Umwelt (BAFU) in der Schweiz (Jurarandseen, Vierwaldstättersee, Zürich- Anzahl der Spalten und Zeilen ist nicht entwickelt, um die Seeausflusssteuerung see) und insbesondere auch deren begrenzt und kann mittels „Kopieren/ anhand der Linienreglemente im hydrody- Koordination eine entscheidende Rolle Einfügen“ gefüllt werden. Für Simulatio- namischen Modell abbilden zu können. zukommt. Primär geht es darum, das nen über mehrere Jahre steht Ihnen die Das BAFU erstellt und betreibt ein hydro- Retentionsvolumen der Seen zu nutzen Option „Jährliche Variation“ (yearly varia- dynamisches 1D-Modell (MIKE 11), mit und den Ausfluss so zu steuern, dass die tion) zur Verfügung. Bei Aktivierung wird welchem Grundlagen erarbeitet werden, Hochwasserspitzen in den unterliegenden die Matrix als jährlich wiederkehrender um die Seeregulierungen im Hochwasser- Flussläufen gemindert werden können. Zyklus betrachtet (Schaltjahre werden ereignis aufeinander abstimmen zu kön- berücksichtigt) und die Jahreszahl im nen. Dies steht im Zusammenhang mit Bei vielen schweizerischen Seen ist eine Datum (Time of the year) vernachlässigt. der Analyse der jüngsten Hochwasser Steuerung nach Linienreglement üblich.
  15. 15. Lösung 15 ziente und flexible Integration der Linien- Abb. 2: Wehr Port – Blick vom Unterwasser mit dem reglemente im hydrodynamischen Modell Bielersee im Hintergrund (MIKE 11). (Foto: Amt für Wasser und Abfall, Kanton Bern) Erfahren Sie mehr darüber, wie die MIKE by DHI-Produkte Sie bei der ganzheit- lichen Bearbeitung Ihrer Fragestellungen unterstützen können. Unsere Experten ste- hen Ihnen hierfür unter mikebydhi.de@dhi- group.com jederzeit sehr gern zur Verfügung!Die Linienreglemente geben den See- Abb. 3: Jahreszeitliche Gliederung der Steuerungausfluss anhand des Datums und des am Regulierwehr PortWasserstandes vor. So zum Beispiel erfolgtauch die Regulierung des Bielersees nachLinienreglement, wie nachfolgend abge-bildet:Der gleiche Wasserstand löst in Abhängig-keit des kalendarischen Auftretens einenanderen Zielabfluss am Wehr aus (vgl.Abbildung 3).Die neue Kontrollfunktion „Tabulated 2D“ermöglicht eine benutzerfreundliche, effi- Nachrichten 15FEFLOW auf der MODFLOW Hinweis auf Blog& More 2011 an der Colorado In Ergänzung zu unserer letzten Ausgabe der DHI-WASY-Aktuell 2/2011School of Mines „Produkte und Lösungen für den Katastrophenschutz“ möchten wir Sie auf unseren Katastrophenschutz-BlogVolker Clausnitzer http://katastrophenschutz.blogspot.com hinweisen.Das DHI Groundwater Modelling Centre der modernen Visualisierung in derzeigte FEFLOW-Präsenz auf der traditionel- Grundwassermodellierung. Insbesonderelen MODFLOW & More Grundwasser- die Möglichkeit, FEFLOW in einer Vor- 3. Internationaletagung vom 5. – 8.Juni 2011 in Gol- FEFLOW-Anwen-den (Colorado, der-KonferenzUSA). Die Reso-nanz auf unseren 2012 in BerlinVortrag zur FEF- Vom 3. bis 7. September 2012 ladenLOW-TRNSYS Mo- wir zur 3. Internationalen FEFLOW-dellkopplung für Anwender-Konferenz nach Berlin. Inunterirdische Wär- bewährtem Format werden sichmespeicherung Grundwassermodellierer zu drei Tagenverdeutlicht, das Abb. 1: Douglas Graham (links), Julia Mayer und Dr. Volker Clausnitzer präsentieren die ab FEFLOW 6.1 verfügbare stereoskopische 3D-Visualisierung Kongress mit Vorträgen aus Theorieauch außerhalb und Praxis sowie zwei Tagen SchulungEuropas wachsende Interesse an geother- schau auf die kommende Version interak- zu speziellen Themen zusammenfin-mischen Anwendungen. Rege Diskussio- tiv stereoskopisch auszuprobieren, erwies den. www.feflow.info/feflow2012.htmlnen erzeugte auch unser Beitrag zur Rolle sich als echter Publikumsmagnet.

×