Vergleichende Hydrologische Modellierung mit dem Modell PRMS unter Anwendung von Geographischen Informationssystemen

Inhaltsverzeichnis

1 Vorwort

2.1 Einleitung

2.2 Problemstellung

2.3 Zielsetzung und Methodik

3 Stand der Forschung

3.1 Die Modellierung in der Hydrologie

3.2 Die Anwendung von Geographischen Informationssystemen bei der hydrologischen Modellierung

4. Das Precipitation-Runoff Modeling System (PRMS)

4.1 Modellkonzeption und theoretische Entwicklung

4.2 Simulation der Evapotranspiration

4.3 Simulation der Bodenfeuchte

4.4 Simulation des Oberflächenabfluß

4.5 Simulation des Interflows

4.6 Simulation des Grundwassers

4.7 Simulation von Schneeschmelzprozessen

4.8 Simulation des Gerinneabflußes

5 Das Datenbanksystem ANNIE

6 Untersuchte Einzugsgebiete

6.1 Physiographie des Deadhorse Creek Einzugsgebietes

6.2 Physiographie des Bröl Einzugsgebietes

6.3 Vergleichende hydrologische Dynamik

7 Ergebnisse

7.1 Methodik und Anwendung der Geographischen Informationssysteme

7.1.1 Einsatz des GIS ARC/INFO

7.1.2 Einsatz des GIS SPANS

7.1.3 Vergleich der angewendeten Geographischen Informationssysteme

7.2 Methodik der Modellsimulationen

7.2.1 Datenaufbereitung für ANNIE und PRMS

7.2.2 Initialisierung, Kalibrierung und Parameterauswahl

7.2.3 Optimierungsverfahren von Modellparametern

7.2.4 Modellvaliderung

7.2.5 Simulation des Abflußverhaltens vom Deadhorse Creek Einzugsgebiet

7.2.6 Simulation des Abflußverhaltens vom Bröl Einzugsgebiet

8 Abschließende Diskussion

9 Zusammenfassung/Summary

10 Literatur

Zielsetzung & Themen

Die Studie zielt darauf ab, den Wasserhaushalt und das Abflussverhalten zweier geografisch und klimatologisch unterschiedlicher Einzugsgebiete (Deadhorse Creek, USA und Bröl, Deutschland) mithilfe eines hydrologischen Simulationsmodells (PRMS) zu charakterisieren. Dabei wird untersucht, wie Geografische Informationssysteme (GIS) zur effizienten Parametrisierung und Unterteilung der Einzugsgebiete in hydrologisch reagierende Einheiten (HRU) eingesetzt werden können.

• Hydrologische Modellierung mit dem Precipitation-Runoff Modeling System (PRMS).
• Integration von Geografischen Informationssystemen (GIS) in den hydrologischen Modellierungsprozess.
• Vergleichende Analyse der Abflussdynamik und Wasserbilanz.
• Untersuchung der Sensitivität von Modellparametern bei unterschiedlichen Einzugsgebietsgrößen.
• Einfluss von Landnutzungsänderungen (Holzeinschlag) auf das Abflussverhalten.

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Vorwort: Danksagung und Vorstellung des Rahmens der Arbeit innerhalb des DFG-Sonderforschungsbereichs.

2 Einleitung und Problemstellung: Begründung der hydrologischen Modellierung angesichts zunehmender Wasserknappheit und Vorstellung der Forschungsziele für die Einzugsgebiete Deadhorse Creek und Bröl.

3 Stand der Forschung: Historischer Rückblick auf die hydrologische Modellierung und Klassifizierung verschiedener Computermodelle.

4 Das Precipitation-Runoff Modeling System (PRMS): Detaillierte Beschreibung der theoretischen Entwicklung, der Modulstruktur und der mathematischen Grundlagen von PRMS.

5 Das Datenbanksystem ANNIE: Erläuterung der Funktionen zur Verwaltung und Analyse meteorologischer Eingabedaten für PRMS.

6 Untersuchte Einzugsgebiete: Beschreibung der physiographischen Bedingungen und der hydrologischen Besonderheiten der Testgebiete.

7 Ergebnisse: Dokumentation der GIS-gestützten Modellierung, Kalibrierung, Validierung und Vergleich der Ergebnisse.

8 Abschließende Diskussion: Evaluierung der GIS-Methodik und Bewertung der Modellgüte für beide Einzugsgebiete.

9 Zusammenfassung/Summary: Zusammenfassende Darstellung der wichtigsten Ergebnisse der Dissertation.

Schlüsselwörter

Hydrologische Modellierung, PRMS, Precipitation-Runoff Modeling System, Geographische Informationssysteme, GIS, Wasserhaushalt, Einzugsgebietsmodellierung, Hydrological Response Units, HRU, Bodenfeuchte, Evapotranspiration, Kalibrierung, Validierung, Deadhorse Creek, Bröl.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in der Arbeit grundsätzlich?

Die Arbeit untersucht die Anwendung des hydrologischen Modells PRMS auf zwei unterschiedliche Einzugsgebiete unter Nutzung von GIS zur besseren räumlichen Parametrisierung.

Was sind die zentralen Themenfelder?

Die Themen umfassen hydrologische Computersimulation, GIS-Technologien in der Geowissenschaft, Wasserbilanzierung und die Analyse von Abflussprozessen.

Was ist das primäre Ziel der Arbeit?

Das Hauptziel ist die Charakterisierung des Abflussgeschehens und der Wasserhaushalte von Deadhorse Creek und Bröl mittels PRMS und GIS, um Rückschlüsse auf die Modellanwendbarkeit und Regionalisierung zu ziehen.

Welche wissenschaftliche Methode wird verwendet?

Es wird eine deterministische, verteilte und modulare Modellierung (PRMS) angewendet, ergänzt durch die GIS-gestützte Einteilung in "Hydrological Response Units" (HRU).

Was wird im Hauptteil behandelt?

Der Hauptteil behandelt die Modellstruktur von PRMS, die GIS-basierte Einzugsgebietsanalyse, die Kalibrierung und Validierung der Modellparameter sowie die spezifische Simulation von Landnutzungsänderungen.

Welche Schlüsselwörter charakterisieren die Arbeit?

Die Arbeit ist durch Begriffe wie Hydrologische Modellierung, PRMS, GIS, HRU, Abflussdynamik und Wasserbilanz charakterisiert.

Wie beeinflusst der Holzeinschlag das Modell im Deadhorse Creek?

Der Holzeinschlag wird durch die Definition eines neuen HRU (Nummer 10) mit angepassten Parametern zur Vegetationsdichte und Landnutzung in das Modell integriert.

Warum unterscheiden sich die Ergebnisse bei unterschiedlicher HRU-Einteilung im Bröl-Einzugsgebiet?

Die HRU-Einteilung basiert auf Relief- und Bodeneigenschaften; die Wahl des primären Faktors (Hangneigung vs. Hangrichtung) beeinflusst die hydrologische Differenzierung des Raumes und somit die Modellgüte.