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Zeitskalenübergreifende Berücksichtigung von partikulärem Stofftransport in einer Langfrist-Gewässergüteprognose für Fließgewässer = Consideration of Time Scale Effects of Particulate Mass Transport in Long-Term Water Quality Forecasts of Rivers

Schonlau, Henning Ulf

2007

Verantwortlichkeitsangabevorgelegt von Ulf Henning Schonlau

ImpressumAachen : Publikationsserver der RWTH Aachen University 2007

UmfangXIV, 203 S. : Ill., graph. Darst.

Aachen, Techn. Hochsch., Diss., 2007

Zsfassung in engl. Sprache

Genehmigende Fakultät
Fak03

Hauptberichter/Gutachter
Köngeter, Jürgen (Thesis advisor)

Tag der mündlichen Prüfung/Habilitation
2007-06-18

Online
URN: urn:nbn:de:hbz:82-opus-19877
URL: https://publications.rwth-aachen.de/record/62432/files/Schonlau_Henning.pdf

Einrichtungen

1. Lehrstuhl und Institut für Wasserbau und Wasserwirtschaft (314410)

Inhaltliche Beschreibung (Schlagwörter)
Eisen (Genormte SW) ; Phosphor (Genormte SW) ; Schwebstoff (Genormte SW) ; Wassergüte (Genormte SW) ; Gewässergütemodellierung (frei) ; Ingenieurwissenschaften (frei) ; Sediment (frei) ; Spree (frei) ; Zeitskalen (frei) ; diffusive Welle (frei) ; diffusive wave (frei) ; instationär (frei) ; kinematische Welle (frei) ; particulate mass transport (frei) ; stationär (frei) ; time scale effects (frei) ; water quality (frei)

Thematische Einordnung (Klassifikation)
DDC: 620

Kurzfassung
Ein Hilfsmittel zur Erstellung von langfristig ausgelegten Bewirtschaftungsplanungen von Gewässersystemen ist die probabilistische Langfrist-Gewässergüteprognose. Aufgrund der oft langen Simulationszeit und der zahlreich wiederholten, stochastisch variierten Rechenläufe wird für die Langfrist-Gewässergüteprognose üblicherweise eine große Zeitschrittweite und eine stationär statische Berechnungsweise eingesetzt. Dabei läuft beispielsweise der für die langfristige Entwicklung von Oberflächengewässern relevante Prozess der Erosion bei einem Hochwasserereignis auf einer kurzfristigen Zeitskala ab und kann daher von zeitlich grob aufgelösten Modellen nicht ausreichend erfasst werden. Um diesen kurzfristig ablaufenden aber langfristig relevanten Prozess in einer Langfristprognose abbilden zu können, müssen kurzfristige Einzelereignisse in die Modellierung aufgenommen werden. Die Arbeit zeigt einen Ansatz, der eine konsequente Integration kurzfristiger Prozesse in eine mit dem Monte-Carlo-Verfahren durchgeführte Langfrist-Gewässergüteprognose ermöglicht. Es wird das neu entwickelte Modell LGpro vorgestellt, das für die Langfristprognose Zeitschrittweiten von einem Monat ansetzt und die dafür erforderlichen stationär statischen Berechnungen für Hydraulik, Stofftransport, Stofftransformation und Sediment durchführt. In diese Berechnungen werden bei Hochwasserereignissen zeitlich geschachtelt die entsprechenden instationär-dynamischen Berechnungen mit einer Zeitschrittweite von wenigen Minuten integriert. Für die Hydraulik-, Gewässergüte- und Sedimentmodule werden aus der Literatur geeignete Berechnungsansätze ausgewählt, numerisch umgesetzt und validiert. Anhand eines synthetischen und eines praktischen Beispiels werden die Anwendbarkeit und der Nutzen des entstandenen Gesamtmodells LGpro gezeigt. So ermöglicht der zeitlich verschachtelte Lösungsweg eine verbesserte Berücksichtigung des instationären Erosionsprozesses im Fließgewässer und damit eine verbesserte Langfrist-Gewässergüteprognose im Flusseinzugsgebiet.

An adequate tool for preparing long term plans for water management is the probabilistic water quality prediction. Because of the long simulation period, and numerous repeated, stochastic varied calculations normally a static calculation with large time steps is used. Withal the erosion process at flood events, which is also important for long term water quality development in the catchment area, proceed on a short time scale. Therefore erosion cannot be considered adequately by rough time-discretised long term models. For considering short term processes with long term effects relevant short term processes have to be included in the modelling. This thesis deals with the consequent integration of short term processes in a Monte-Carlo-based long term water quality prediction. The new developed model LGpro is presented, which uses for long term calculation a time step of one month and simulates the relevant hydraulic, transport, transformation and sediment processes. In this simulation short term calculations of flood events are nested, which solve in an unsteady way all processes with time steps of few minutes. For construction the hydraulic, water quality and sediment modules from literature suitable approaches are chosen. Afterwards the severals moduls are validated. With one synthetic and one practical example the usage and the benefit of the new model LGpro is demonstrated. The time nested approach makes a better consideration of unsteady erosion processes in rivers possible and affords a better long term water quality prediction in catchment areas.

Fulltext:
PDF

Dokumenttyp
Dissertation / PhD Thesis

Format
online, print

Sprache
German

Externe Identnummern
HBZ: HT015290427

Interne Identnummern
RWTH-CONV-124001
Datensatz-ID: 62432

Beteiligte Länder
Germany