Oberflächenabfluss

Im Modell EROSION 3D wird der Oberflächenabfluss als Dünnschichtabfluss über den Rho8-Algorithmus (link-Reliefanalyse) gewichtet auf mehrere Zellen übertragen. Gelangt der Oberflächenabfluss in den Vorfluter wird das Wasser durch den D8-Algorithmus (link-Reliefanalyse) von der einen Zelle auf die nächsttiefere übertragen. Bei dieser Abbildung bleiben jedoch Effekte hydrodynamischer Abflussretention im Gerinne unberücksichtigt. Ziel war es daher die Simulation der Verformung des Niederschlagsimpulses zu der am Einzugsgebietsauslass beobachteten Abflusswelle zu verbessern, um das Ausmaß der Abflussentstehung auf Teilgebietsflächen und den Einfluss von fließwegabhängigen Überlagerungseffekten auf die Form der Abflusswelle zu gewährleisten (v. Werner, Schröder, A., Schmidt, J., 2004). Der Ausgangspunkt der kinematischen Abflussbeschreibung im Modell EROSION 3D ist die Bilanzgleichung, die das Abflussvolumen jeder Rasterzelle aus Infiltrationsüberschuss und Zustrom von Oberliegerzellen ermittelt (Schmidt, 1996). Die Abflussgeschwindigkeit ist abhängig vom Gefälle, der Schichtdicke des Abflusses und der Oberflächenrauigkeit. Die bisherige Stationarität der Abflussgeschwindigkeit wurde aufgehoben und der Wasserfilm als dynamischer Speicher beschrieben. Das hat zur Folge, dass bei Niederschlagsbeginn aufgrund von Speicherfüllung eine Verringerung der Abflussrate und mit Niederschlagsende als Folge der Speicherentleerung eine Erhöhung der Abflussrate auftritt. Der Abfluss wird über das zeitliche Ende des Niederschlagsereignisses hinaus verzögert. Die hydrodynamischen Prozesse in einem Gerinne können mit dem Ansatz zur Beschreibung des Dünnschichtabflusses aufgrund fehlender Zwischenabfluss- und Return-Flow-Abbildung nur vereinfacht wiedergegeben werden.

Literatur

  1. Schmidt, J. (1996): Entwicklung und Anwendung eines physikalisch begründeten Simulationsmodells für die Erosion geneigter landwirtschaftlicher Nutzflächen. Berliner Geographische Abhandlungen, H. 61.
  2. v. Werner, Schröder, A., Schmidt, J. (2004): Abschätzung des Oberflächenabflusses und der Wasserinfiltration auf landwirtschaftlich genutzten Flächen mit Hilfe des Modells EROSION-3D. Endbericht. Im Auftrag der Sächsischen Landesanstalt für Landwirtschaft, Dresden, 116 S.