AP 4: Monitoring und Modellierung
Ein Schwerpunkt in KOGGE ist die messtechnische und modellbasierte Bewertung der hydraulischen und stofflichen Situation in den Fließgewässern. Das zu entwickelnde integrale Modell von Einzugsgebiet, Kanalnetz und Gewässer soll die bisher fehlenden Informationen zur stofflichen und hydraulischen Belastung näherungsweise berechnen und im weiteren Projektfortschritt auch zur Bewertung von Entwicklungsmaßnahmen genutzt werden. Gleichzeitig dient es der detaillierten Gefährdungsanalyse und Maßnahmenplanung für den Hochwasserschutz.
Die hydrologischen/hydrodynamischen Schmutzfrachtmodelle erfordern eine detaillierte Kalibrierung unter Nutzung sicherer Eingangs- und Kalibrierdaten. Genau diese Informationen liegen aber hier – wie in vielen anderen Gebieten – nicht vor und sind mit vertretbarem Aufwand auch nicht zu erheben. Aus diesem Grund wird hier ein innovatives zweistufiges Vorgehen gewählt:
- Monitoring und detaillierte Modellkalibrierung in einem charakteristischen Referenzsystem
- Entwicklung eines vereinfachten Urbanen Makromodell mit typgerechter Parameterübertragung aus dem Referenzmodell
Zusätzlich sind meteorologische Belastungsszenarien für die modellbasierte Zustands- und Defizitanalyse zu entwickeln.
Referenzmodell
Als Referenz-System wurde der Schmarler Bach und sein Einzugsgebiet ausgewählt. Wesentliche Ausstattungselemente des Monitoring-Systems sind Niederschlagsschreiber, Pegelschreiber, Durchflussmesser, Multiparameter-/Trübungssonden. Ereignisbezogene Stichproben dienen zur Sondenkalibrierung und Bestimmung der partikelgebundenen Schadstoffe. Zusätzlich wird die langfristige Sedimententwicklung sowie die Schwermetall-Belastung über den Fließweg analysiert.
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| Messung der Fließgeschwindigkeit Quelle: B. Richter |
Ausgehend von einem hydrologischen Systemplan zur Abgrenzung der Modellgebiete und der Definition der Schnittstellen werden die Einzelmodelle aufgebaut und vorerst hydraulisch kalibriert. Partikel- und Nährstoffeintrag wird in den unversiegelten Flächen konzeptionell abgebildet. Schmutzfrachten aus dem Niederschlagswasser werden über nutzungsabhängige Akkumulations- und Abtragsparameter für TS (Trockensubstanz) modelliert.
Urbanes Makromodell
Der Aufbau des Urbanen Makromodells erfolgt parallel zur Bearbeitung im Referenzsystem grundsätzlich nach der gleichen Struktur, jedoch auf der Skalenebene der Stadt. Das Urbane Makromodell wird durch flächen- und nutzungsgerechte Parameterübertragung bzw. sachgemäße Parameterschätzung vereinfacht aufgebaut und nur grob plausibilisiert. Dennoch ergibt sich damit ein großer Mehrwert gegenüber dem bisherigen Wissensstand. Das Modell soll über die Projektlaufzeit hinaus schrittweise weiter ausgebaut, aktualisiert, und für die weiteren wasserwirtschaftlichen Planungen genutzt werden.
Meteorologische Szenarien
In der Zustands- und Defizitanalyse sollen sowohl hochwasserrelevante Starkniederschläge als auch für das Gewässer relevante Zeitreihen von Niederschlag und Verdunstung bereitgestellt werden. Im Bereich der Starkniederschläge sollen ergänzend zu den vorliegenden KOSTRA-Daten die Niederschlagsschreiberdaten von DWD, Eurawasser und Uni Rostock nach ATV-A 121 statistisch aufbereitet werden. Weiterhin sollen auf Basis der DWD-RADOLAN-Daten charakteristische raum-zeitliche Niederschlagsverteilungen ermittelt und wahrscheinlichkeitsbasierte Niederschlagsverteilungen über das Stadtgebiet generiert werden.
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