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| Verwendete Berechnungsverfahren |
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Ziel der Bearbeitung ist die flächendifferenzierte Bestimmung der langjährig mittleren
Grundwasserneubildung. Grundlage der Berechnungen ist die o.g. Wasserhaushaltsgleichung. Diese wird für jede homogene Teilfläche gelöst.
In der nebenstehenden Abbildung sind die benötigten Eingangsdaten bzw. die verwendeten Grundlagen (eckige Rahmen) und die berechneten Größen (gerundete Rahmen) sowie die Beziehungen zueinander angegeben.
Für die Berechnung von Verdunstung und Direktabfluss wird eine Flächenverschneidung der jeweils notwendigen Grundlagenparameter mit dem Programmsystem ArcInfo bzw. ArcView durchgeführt. Für jede in sich homogene Kleinfläche werden die beiden Größen berechnet.
Die Berechnung gliedert sich in vier Arbeitsschritte:
1. Berechnung der Verdunstung
2. Berechnung des Gesamtabflusses
3. Abtrennung des Direktabflusses
4. Berechnung der Grundwasserneubildung
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Verfahren zur Berechnung der Grundwasserneubildung
(Zum Vergrößern anklicken) |
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| Bei der Anwendung zur Berechnung der Grundwasserneubildung in Einzeljahren
ist Vorsicht geboten, da die klimatischen Verhältnisse des betrachteten
Zeitraumes nicht unbedingt den langjährigen Mittelwerten entsprechen.
Insofern sollten bei der Berechnung für Einzeljahre mit ihren jeweiligen
Niederschlagsverhältnissen geprüft werden, ob die klimatischen Verhältnisse
(vor allem Temperatur und Luftfeuchte) den langjährig mittleren Verhältnissen
entsprechen und damit die langjährige Verdunstung repräsentativ ist.
In diesem Zusammenhang sind auch eine Speicheränderung für das berechnete
Jahr bzw. entsprechende Einflüsse aus den Vorjahren zu berücksichtigen. |
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Zur vereinfachten Berechnung wurde das Verfahren nach MEßER (1997)
zugrunde gelegt.
Die wesentlichen Veränderungen gegenüber dem 1997
veröffentlichten Verfahren ist die Berücksichtigung der Verdunstung
nach BAGLUVA (ATV-DVWK 2002), die Berücksichtigung unterschiedlicher
Klimatope und die weitere Aufgliederung der Klassen für Böden und
Flurabstände.
Das Verfahren ist generell für mitteleuropäische Verhältnisse einsetzbar.
Modifikationen des Berechnungsverfahrens sind ggf. bei: |
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potenziellen Verdunstungswerten von < 400 mm/a bzw. > 640 mm/a |
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bei außergewöhnlich geringen Niederschlägen (< 400 mm/a) |
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hohen Schneeanteilen bzw. außergewöhnlich langen Frostperioden oder |
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Sonderbiotopen (z. B. Zwergstrauchheiden, großflächige Röhrichte, großflächige Moore)
erforderlich |
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| Berechnung der Verdunstung |
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Die Berechnung der Verdunstung erfolgt für die verschiedenen Kombinationen von Klimatopen, Boden, Flurabstand und Flächennutzung nach dem Verfahren BAGLUVA.
Die Parameterabstufung ist dem Berechnungschema zu entnehmen.
Die Gras-Referenzverdunstung wurde dabei nach TURC-WENDLING (ATV-DVWK 2002) berechnet und daraus die maximale Verdunstung ermittelt. |
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| Berechnung des Gesamtabflusses |
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| Der Gesamtabfluss ist die Differenz aus dem Niederschlag und der Verdunstung gemäß Wasserhaushaltsgleichung (vgl. Gleichung 1). Auf Grund der hohen Niederschläge und der relativ geringen Verdunstung in den Mittelgebirgen nimmt der Gesamtabfluss vom Tiefland (Klimatope 5 und 6) zu den höheren Lagen (Klimatope 1 und 2) deutlich zu. |
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| Berechnung des Direktabflusses |
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Vom Gesamtabfluss wird im nächsten Schritt der Direktabfluss (vgl. Gleichung 5) abgetrennt. Die Berechnung des Direktabflusses erfolgt über die Bestimmung des Anteils p am Gesamtabfluss, also an dem Wasser, das nicht verdunstet.
Die sich je nach Flächennutzung/Versiegelung, Boden, Flurabstand und Hangneigung ergebenden Anteile p
des Direktabflusses am Gesamtabfluss können den Tabellen im Anhang 5 entnommen werden. Der Direktabflussanteil nimmt mit steigendem Flurabstand ab und ist bei bindigen Böden deutlich größer als bei nicht bindigen Böden (Fehler! Verweisquelle konnte nicht gefunden werden.). Es wird ferner davon ausgegangen, dass der Direktabflussanteil p am Gesamtabfluss von Acker- bzw. Grünland über Mischvegetation bis zum Wald abnimmt. |
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| Berechnung der Grundwasserneubildung |
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Durch eine weitere Verschneidung der flächendifferenzierten Ergebnisse von Niederschlag, Verdunstung und Direktabfluss erhält man nach der Berechnung mit der Wasserhaus-haltsgleichung die Grundwasserneubildung für jede in sich homogene
Kleinfläche.
Durch eine weitere Verschneidung mit z.B. Teileinzugsgebieten kann die berechnete Grundwasserneubildung weiterverarbeitet werden. Die bei der Flächenverschneidung zwangsläufig entstehenden Kleinstflächen können eliminiert werden.
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