Upload
others
View
1
Download
0
Embed Size (px)
Citation preview
Lehrstuhl für Hydrologie und Flussgebietsmanagement
Ingenieurfakultät Bau Geo Umwelt
Technische Universität München
Thomas Pflugbeil, M.Sc.
Technische Universität München
Arcisstaße 21, 80333 München
Projekt: Gefördert von: Projektträger:
www.hios-projekt.de
Lehrstuhl für Hydrologie und Flussgebietsmanagement (Prof. Dr. Markus Disse)
Dr.-Ing. Karl Broich
Technische Universität München
Arcisstaße 21, 80333 München
berechne
Hydrodynamische Niederschlagsabflussmodellierung
mit Hilfe des SCS-CN-VerfahrensThomas Pflugbeil, Karl Broich, Markus Disse
Literatur[1] Ata R. (2017): Telemac2d User Manual. Version 7.2, April 2017, Paris
[2] Ligier P.-L. (2016): Implementation of a rainfall-runoff model in TELEMAC-2D, Proceedings of the XXIIIrd TELEMAC_MASCARET User Conference, 11.-13. October,
Paris, France
[3] National Engineering Handbook, Section 4: Hydrology, Soil Conservation Service SCS, USDA, Washington, D.C., 2004
[4] Weis V. (2015): Hydrologische und gewässerhydraulische Untersuchungen zur Neubemessung des Hochwasserrückhaltebeckens Asenbach, Studienarbeit, Juli
2015, TU München
[5] Wencker N. (2019): Validierung des Verfahrens anhand der Fallstudien Simbach a. Inn und Triftern – NA-Modellierung mit dem hydraulischen Simulationsprogramm
TELEMAC-2D, Juni 2019, TU München (geplant)
AnpassungDatenaufbereitung Konzept
Verifizierung
Pro und Contra SCS-CN-VerfahrenDas Soil Conservation Service (SCS) Verfahren [3] ist eine weit verbreitete Berechnungsmethode zur Ableitung der Abflussbildung auf der Basis von Niederschlägen und gebietsspezifischen
Abflussbeiwerten. Die Curve Number (CN-Wert) stellt dafür den einzigen Eingabeparameter dar, der sich einfach und zuverlässig anhand der Landnutzung und des Bodentyps bestimmen lässt
und keines weiteren Messwerts bedarf [4]. Die zur Ableitung notwendige Kartierung der Bodenklassen (A, B, C, D) liegt in Bayern flächendeckend vor. Das SCS Einheitsganglinien Modell, das
meist in Kombination mit den CN-Werten zur Berechnung der Abflusskonzentration verwendet wird, wird in der vorliegenden Untersuchung durch die deutlich genauere hydrodynamische
Simulation ersetzt. Gleiches gilt für das Abflussrouting. Beim Abflussrouting findet in Kombination mit den CN-Werten oft die Lag-Methode Verwendung. Diese kann hier durch die numerische
Berechnung des Oberflächenabfluss gemäß den Flachwassergleichungen ersetzt werden. Das SCS-CN-Verfahren ist in TELEMAC-2D implementiert [2]. Die Bewertung des SCS-CN-
Verfahrens im Rahmen dieser Studie fällt überwiegend positiv aus.
Kalibrierung
Gemessen Simuliert Abweichung
Peak 1 120.3 m³/s 121.8 m³/s + 1.3 %
Peak 2 125.5 m³/s 133.2 m³/s + 6.1 %
Zeit des Peaks 1 36 h 35.25 h - 45 min
Zeit des Peaks 2 37.75 h 38.25 h + 30 min
Volumen 4.932 Mio. m³ 4.931 Mio. m³ - 0.02 %
Validierung
RADOLAN-YW [mm]
3 Tage (72 h)
Max: ∑ = 188,6 mm
Min: ∑ = 122,5 mm
Validierung Pegel Triftern [5]
Erprobt EinfachFür kleine
EZGLokal ver-feinerbar
Gültig-keit ?
GrobeKlassifizierung
Vor-feuchte
Nie
der
sch
lag
[mm
]D
GM
[m
]R
auh
eit
[m1
/3/s
]C
N-W
erte
[-]
Pegel Triftern
Pegel Simbach a. Inn
Wir
kun
g V
orf
euch
te
Gemessen Simuliert Abweichung
Peak 207.2 m³/s 213.9 m³/s + 3.2 %
Zeit des Peaks 37 h 37.25 h + 15 min
Volumen 3.5 Mio. m³ 3.499 Mio. m³ - 0.03 %
Kalibrierung Pegel Simbach a. Inn
Neigungskorrektur SSC
Wir
kun
g C
N-W
erte
Wir
kun
g R
auh
eit
Anforderung
Datenbeschaffung
Modellauswahl
ValidierungEreignisbasiert für die benachbarten Orte Simbach a. Innund Triftern. Kalibrierung Simbach, Verifizierung Triftern.
Geeignete Modelle* : • TELEMAC-2D• HYDRO_AS-2D
*) vgl. Präsentation „Hydrodynamische Simulation der Sturzflutereignisse in Baiersdorf und Simbach - Ein Modellvergleich“ von Thomas Pflugbeil, Qing Lin, Karl Broich, Markus Disse [21771]
DGM
Landnutzung
Niederschlag
Laserscan 1x1m Raster
DWD RADOLAN YW 5min
Boden Hydrologische Bodengruppen
TN, INVEKOS
Es sollen hydrodynamische Modelle verwendet werden, die in der Lage sind räumlich-zeitlich verteilten Regen zu simulieren.
Es sollen Daten höchster Genauigkeitfür DGM, Niederschlag, Landnutzungund Boden genutzt werden.
Die Qualität der Ergebnisse aus demVerfahrensablauf soll validiertwerden.
ZielGeprüfte HydroDynamischeNiederschlagAbflussModellierung HDNAM
Datenanpassung
Programmanpassung• Definition eines Datenformats für räumlich-
zeitlich verteilten Niederschlag• Modifikation der TELEMAC-2D Eingabe und
Datenstruktur zur Behandlung von räumlich-zeitlich verteiltem Niederschlag
• Einlesen der Daten aus den DWD-RADOLAN-YW-Datensatz
• Modifikation und Konvertierung der Daten entsprechend den Anforderungen
Übertragung
• Parameter aus Kalibrierung
• Gleichartiger Verfahrensablauf
Simbach a. Inn
Triftern
Maßgebliche EinflussfaktorenCN-Werte Rauheit Vorfeuchte
CN-Werte
VorfeuchteRauheit
Triftern
Simbach a. Inn
Kal
ibri
eru
ng
Pege
l Sim
bac
h a
. In
n
Val
idie
run
g Pe
gel T
rift
ern