Vortrag: Kopplung der Modelle NASIM und SPRING am Beispiel des Einzugsgebietes Hammbach

Informationen zu vergangenen und kommenden Tagungen.
Antworten
Lukas Birkhoff
Site Admin
Beiträge: 23
Registriert: Mo Sep 26, 2022 9:33 am

Vortrag: Kopplung der Modelle NASIM und SPRING am Beispiel des Einzugsgebietes Hammbach

Beitrag von Lukas Birkhoff »

Dr.-Ing. Oliver Buchholz & Dr. rer. nat. Alexandra Amann
Hydrotec Ingenieurgesellschaft für Wasser und Umwelt mbH
Bachstraße 62
D-52066Aachen
www.hydrotec.de
oliver.buchholz@hydrotec.de

1. Einleitung
Im Rahmen des Förderprogramms „Wasser-Extremereignisse“ WaX bewilligte das Bundesforschungsministerium im Februar 2022 das Verbundprojekt KliMaWerk unter Federführung des Lippeverbands. Der vollständige Projekttitel lautet: KliMaWerk - „Nachhaltige Bewirtschaftung des Landschaftswasserhaushaltes zur Erhöhung der Klimaresilienz: Management und Werkzeuge“. Weitere Partner sind die Universitäten Duisburg-Essen und Kiel, das Planungsbüro Koenzen, die delta h Ingenieurgesellschaft mbH, das Ecologic Institut gGmbH sowie Hydrotec.
Innerhalb der nächsten drei Jahre entwickelt das Projektteam Maßnahmen und Strategien zur Erhöhung der hydrologischen und ökologischen Resilienz für vom Klimawandel betroffene Fließgewässer und Einzugsgebiete. Dabei betrachten die Projektpartner vor allem Niedrigwasser- und Austrocknungssituationen im Wechsel mit Starkregenereignissen am Beispiel von zwei Gewässern im Lippe-Einzugsgebiet: Hammbach-Wienbach als rurales Gebiet und Seseke (v.a. Körne) als durch Siedlungen geprägtes Gebiet. Hydrotec bringt seine Hydrologie-Expertise sowie das Niederschlag-Abfluss-Modell NASIM in das Projekt ein.
Abbildung 1 - Lage der Teileinzugsgebiete im Lippegebiet (Quelle Lippeverband).jpg

2. Kopplung von NASIM mit Grundwassermodell SPRING
Innerhalb von Arbeitspaket 3 sind der Ist-Zustand des Wasser- und Stoffhaushalts für die beiden Teileinzugsgebiete abzubilden sowie Upscaling-Strategien für das Lippe-Einzugsgebiet zu entwickeln. Zum Einsatz kommen dabei die detailscharfen Modelle NASIM und SPRING für die Teileinzugsgebiete und das großskalige ökohydrologische Modell SWAT (Universität Kiel) für das Gesamteinzugsgebiet der Lippe. Die Modelle werden genutzt, um die entwickelten Maßnahmen im Gewässer und in der Landschaft auf ihre Wirkung im Spannungsfeld zwischen Niedrigwasser und Hochwasser zu überprüfen und in Hinblick auf die Klimaresilienz zu optimieren. Hydrotec hat im Vorhaben die Aufgabe, die vorhandenen Oberflächengewässer-Abflussmodelle in NASIM zu aktualisieren und zu kalibrieren. Zusammen mit dem Projektpartner delta h entwickeln wir eine Kopplung von NASIM mit dem Grundwassermodell SPRING.

3. Kopplungsschema
NASIM und SPRING sind mächtige Modelle, die zur Simulation einer geschlossenen Wasserbilanz jeweils Prozesse der anderen Modell-Domäne mit modellieren. Mittels RUBINFLUX wird in SPRING die GW-Neubildung berechnet und der entstehende laterale Direktabfluss mit dem GW-bürtigen Abfluss durch ein Gewässernetz geroutet, sodass hier eine dynamische Gewässer-Grundwasser-Interaktion abgebildet werden kann. NASIM berechnet die laterale GW-Abflusskomponente proportional zum Füllgrad eines GW-Speichers, der über die hydrologische Exfiltration aus der ungesättigten Bodenzone gespeist wird, jedoch keine Höhenkote des GW-Spiegels kennt. Validierungsgröße des N-A-Modells sind die resultierenden Gewässerabflüsse und deren Pegelaufzeichnungen. Ziel der Kopplung ist es, die jeweiligen Modellstärken für eine gemeinsame Simulation zu nutzen. Abbildung 2 zeigt das Prozesskopplungsschema.
Abbildung 2 - Kopplungsschema Prozessbild der Modelle NASIM und SPRING.jpg
Die Entwicklung der Modellkopplung wird über folgende Teilschritte realisiert, (i) Angleichung der Simulationsergebnisse, (ii) Postprozessing und Variation konzeptioneller Ansätze (im N-A-Modell) auf Basis von Simulationsergebnissen (Dateien), (iii) sequenzielle Kopplung über Austausch von Simulationsergebnissen (Dateien), (iv) simultane Kopplung über Austausch von Simulationsergebnissen zur Laufzeit. Inwieweit Schritt (iv) erreicht werden kann, wird der Projektfortschritt zeigen.
Die gekoppelte Modellierung erlaubt nicht nur eine verbesserte Abbildung der den Landschaftswasserhaushalt stützenden Maßnahmen, sondern liefert auch wichtige Erkenntnisse zur Weiterentwicklung der Modelle SPRING und NASIM.
Das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) fördert das Verbundprojekt „KliMaWerk“ zur Fördermaßnahme Wasser-Extremereignisse WaX im Rahmen des Bundesprogramms „Wasser: N“.
Wasser: N ist Teil der BMBF-Strategie „Forschung für Nachhaltigkeit (FONA). Weitere Informationen finden Sie auf der Projekthomepage:
https://www.bmbf-wax.de/verbundvorhaben/klimawerk/.


Präsentation:
Präsentation_Spring_Tagung_Hydrotec.pdf
Sie haben keine ausreichende Berechtigung, um die Dateianhänge dieses Beitrags anzusehen.
Antworten

Wer ist online?

Mitglieder in diesem Forum: 0 Mitglieder und 0 Gäste