- 1. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Hydrologie was ist das ?
Hydrologische Modelltechniken Definitionen & Teilbereiche
Angrenzende Wissenschaften Kennzahlen zum Wasservorkommen
Skalenbereiche der wasserwirtschaftlichen Modellierung Vorlesung
Wasserwirtschaft & Hydrologie I Themen: Vorlesung 1
2. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Quelle: Der Brockhaus
Multimedial 2000 Niederschlag = Abfluss + Verdunstung +
Speichernderung Wasserhaushaltsgleichung Der Wasserkreislauf 3.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Die Hydrologie ist die Wissenschaft
von den Erscheinungsformen des Wassers ber der Erdoberflche sowie
der Zirkulation des Wassers (Wasserkreislauf). Eigenschaften und
Wirkungen des Wassers, als auch den Wechselwirkungen des Wassers
mit der Umwelt. auf und unter kologischen und
chemisch/physikalischen Die Hydrologie beschftigt sich sowohl mit
den Definition zur Hydrologie quantitativen 4. Univ.-Prof. Dr.-Ing.
H. Nacken Ermittlung von Extremabflssen Erstellung von Vorhersagen
Modellierung des Wasserhaushalts Erhebung, Analyse und
Bereitstellung von Grundlagendaten Bereitstellung hydrologischer
Informationen fr Planungs- und Bemessungsaufgaben Systematische
Analyse und Erforschung der Prozesse des Wasserkreislaufs
Erstellung von Modellen zur Simulation hydrologischer Prozesse
Quantifizierung von Wasserressourcen Theoretische Hydrologie
Hydrometrie Ingenieurhydrologie Ingenieurhydrologie
Ingenieurhydrologie Ingenieurhydrologie Ingenieurhydrologie
Operative Hydrologie Die Aufgabenbereiche der Hydrologie 5.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Erdoberflche Pedosphre Lithosphre
Biosphre Atmosphre Hydrosphre Geologie Bodenkunde
Biologie/Zoologie/kologie Klimatologie Hydrologie Hydrologie: eine
multidisziplinre Wissenschaft 6. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken
Quantitative Hydrologie Hydrometeorologie Qualitative Hydrologie
Hydrophysik Hydrologie der Oberflchenwasser Hydropedologie
Hydrogeologie Hydrochemie Hydrobiologie Die Teilbereiche der
Hydrologie 7. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Meteorologie: Die
Meteorologie beschftigt sich mit der Beobachtung, Beschreibung
sowie Modellierung und Vorhersage von Klima- und Wetterphnomenen.
Die meteorologischen Beobachtung und Messungen beziehen sich auf:
Die Messungen erfolgen sowohl am Boden als auch in der (hheren)
Atmosphre. Luftdruck Temperatur Feuchtigkeit Windrichtung und
-geschwindigkeit Grad der Bewlkung, Wolkenhhen und Sichtweiten
Niederschlag (als Regen oder Schnee) Hydrologie: Angrenzende
Wissenschaften 8. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Hydrogeologie: Die
Hydrogeologie ist sowohl ein Teilbereich der Wissenschaft der
Hydrologie als auch der Geologie. Sie beschftigt sich
schwerpunktmig mit der Prozessabbildung fr das Grundwasser und
beschreibt die Vorgnge der Aufnahme, Speicherung und Abgabe von
Wasser im Erdboden. Die Hydrogeologie wird oftmals als Teilbereich
der quantitativen Hydrologie aufgefasst. Hydrologie: Angrenzende
Wissenschaften 9. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Limnologie: Die
Limnologie beschftigt sich mit der Beschreibung der biologischen,
physikalischen und chemischen Prozesse, die in Seen, Flssen und
Gewssern ablaufen. Im Fokus der limnologischen Forschung stehen die
Lebewesen der Seen und Gewsser, die Beschreibung ihrer
Interaktionen sowie die Darlegung des Stoffhaushaltes. Hydrologie:
Angrenzende Wissenschaften 10. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken =>
Gesamtwasservolumen: 1,4 Mrd km3 => Swasseraufkommen: 36 Mio km
Die globale Wasser Perspektive Bildquelle : Ramsar => Globales
Angebot an verfgbarem Frischwasser: 14.000 km 11. Univ.-Prof.
Dr.-Ing. H. Nacken Der Wasserbedarf vervierfachte sich zwischen
1940 1990 whrend sich die Bevlkerung nur verdoppelte 30 40 % der
weltweiten Nahrungs- mittelproduktion ist abhngig von Bewsserung
Die globale Wasser Perspektive Nutzungsanteile des weltweiten
Wasserverbrauchs: Private Haushalte 9 % Industrie 19 %
Landwirtschaft 67 % Verdunstung in Grostaudmmen 5 % Bildquelle :
Ramsar 12. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Wasserkreislauf UNEP Link
Source: UNEP 13. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Swasser Ressourcen
pro Kontinent Source: UNEP UNEP Link 14. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.
Nacken Erneurbares Swasseraufkommen Source: UNEP UNEP Link 15.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Eingangsgre [zeitvariant]
Systemoperation Ausgangsgre [zeitvariant] Niederschlag N(t) Modell
Abfluss Q(t) Systemtheorie 16. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken
Niederschlagsbildung Niederschlagsverteilung Abflussbildung
Abflusskonzentration Wellenablauf Niederschlagsentstehung als Regen
oder Schnee Rumliche Verteilung des Niederschlags Ermittlung des
abfluss- wirksamen Niederschlags Flood Routing im Gewsser
Translation und Retention Die Phasen der NA - Modellierung 17.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Niederschlagsverteilung 18.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Quelle: DWD Die
Niederschlagsverteilung 19. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken
Niederschlag Interzeption Evaporation Evapotranspiration
Grundwasserzufluss Effektiver Niederschlag abflusswirksamer
Niederschlag Infiltration Bodenfeuchte- speicher Perkolation
Grundwasser- speicher Die Abflussbildung 20. Univ.-Prof. Dr.-Ing.
H. Nacken Welkepunkt Feldkapazitt Maximale Bodenfeuchte [mm] [%] 20
40 60 80 100 Perkolation Infiltration Evapotranspiration Die
funktionalen Zusammenhnge bei der Bodenfeuchtesimulation 21.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken [mm/h] [m/s] Niederschlag Gemessener
Abfluss Gerechneter Abfluss Kalibrierung von NA - Modellen 22.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken NA ModellNA Modell Teilgebiete
Speicherdaten Bodendaten Zeitflchen- Funktionen Nutzungen
Gerinnedaten Zeitreihen Niederschlge Verdunstung Temperatur Abflsse
Digitale Gelndedaten Die Datenbasis fr NA - Modelle 23. Univ.-Prof.
Dr.-Ing. H. Nacken Teileinzugsgebiete Teilgebiete Speicher Boden
Zeitflchen Nutzungen Gerinne Zeitreihen DGM GIS Anwendung fr NA -
Modelle 24. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Digitale Bodenkarte
Teilgebiete Speicher Boden Zeitflchen Nutzungen Gerinne Zeitreihen
DGM GIS Anwendung fr NA - Modelle 25. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.
Nacken Landnutzung und Versiegelung Teilgebiete Speicher Boden
Zeitflchen Nutzungen Gerinne Zeitreihen DGM GIS Anwendung fr NA -
Modelle 26. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Teilgebiete Speicher
Boden Zeitflchen Nutzungen Gerinne Zeitreihen DGM Digitales
Gelndemodell DGM 25 DGM mit ATKIS Daten GIS Anwendung fr NA -
Modelle 27. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Quelle: Topscan Quelle:
Topscan Gewinnung von digitalen Hhendaten 28. Univ.-Prof. Dr.-Ing.
H. Nacken Niedrigwasserabflsse Mittelwasserabflsse
Hochwasserabflsse NNQ niedrigster Niedrigwasserabfluss NQ
Niedrigwasserabfluss MNQ mittlerer Niedrigwasserabfluss MQ
Mittlerer Abfluss MHQ mittlerer Hochwasserabfluss HQ
Hochwasserabfluss HHQ hchster Hochwasserabfluss Die Hauptzahlen des
Abflusses 29. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken NA Modellierung zur
Ausweisung von berschwemmungsgebieten 30. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.
Nacken Quelle: MOZ Die operationelle Hochwasservorhersage 31.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Die operationelle
Hochwasservorhersage Quelle: MOZ 32. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken
Information von Satellitensystemen 33. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H.
Nacken Quelle: DWD Information von Satellitensystemen 34.
Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Atmosphrenwasser ~10 Tage
Flusswasser ~16 Tage Wasser der ungesttigten Bodenzone ~1 Jahr
Grundwasser ~1400 Jahre Wasser der Weltmeere ~2500 Jahre Die
Austauschzeiten ergeben sich aus dem Quotienten des jeweiligen
Gesamtvolumens und dem Abfluss Q: t= V/Q. Die Angaben sollen
lediglich zur Abschtzung der Grenordnung dienen. Austauschzeiten im
Wasserkreislauf 35. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken Makroskalige
Abbildungen Flcheneinheit > 1000 km Lngeneinheit > 30 km
Mesoskalige Abbildungen Flcheneinheit > 0,1 km 1000 km
Lngeneinheit > 100 m 30 km Flcheneinheit > 1000 m 0,1 km
Lngeneinheit > 3 m 100 m Mikroskalige Abbildungen Skalenbereiche
bei hydrologischen Prozessen 36. Univ.-Prof. Dr.-Ing. H. Nacken
ErkenntnisWissen Spitzenabfluss [m/s] Abflussvolumen [m3] Raumskala
Information Stochastische Modelle Regelbasierte Modelle Monte Carlo
Modelle Empirische Verfahren Statistische Verfahren Neuronale Netze
Prozess Modelle Fuzzy Modelle Mesoskala Makroskala [> 1000 km2]
[0,1 bis 1000 km2] Skalen und Modelle