Niederschlag-Abflussmodell Qsim von geo7
Qsim, ist ein von geo7 entwickeltes, konzeptionelles Niederschlags-Abflussmodell für die prozessorientierte Hochwasserabschätzung. Für definierte Bemessungspunkte, sogenannte Hydropunkte, werden Abflussganglinien simuliert, welche neben der Hochwasserspitze auch den zeitlichen Verlauf des Abflusses zeigen. Die Anwendung reicht von kleinen, wenige km2 grossen Wildbacheinzugsgebieten bis hin zu Flusseinzugsgebieten mit mehreren 100 km2. Das Modell berücksichtigt gebietsspezifische und räumlich differenzierte Eingangsgrössen.
Hydropunkte
Zu Beginn werden die hydrologischen Berechnungsknoten, die sogenannten Hydropunkte festgelegt, für die mit Qsim die Abflussganglinien berechnet werden. Diese liegen beispielsweise an Zusammenflüssen von Gerinnen, vor Eindolungen und Brücken oder bei Seen und Stauanalgen. Weitere Hydropunkte können manuell an jedem beliebigen Ort definiert werden. Die Anzahl an Hydropunkten kann je nach Fragestellung zwischen 1 bis mehreren 10’000 variieren.
Niederschlag
Als Niederschlagsinput können sowohl homogene Gebietsniederschläge als auch Niederschlagsverteilungen mit räumlichen Mustern verwendet werden. Die Niederschlagsinputs können homogen oder zeitlich variabel definiert werden. So lassen sich zum Beispiel Zugbahnen von Gewittern simulieren. Auch können Starkniederschläge unter Berücksichtigung von Klimaänderungen in der Zukunft simuliert werden.
Abflussbildung
Das Modell Qsim berücksichtigt die gebietsspezifischen Bodeneigenschaften anhand von Abflussbeiwerten. In der einfachsten Modellvariante sind die Abflussbeiwerte konstant. Es ist jedoch ebenso möglich, die Abflussbeiwerte raum-zeitlich zu variieren. So kann die Abflussreaktion verschiedener Flächen im Einzugsgebiet dynamisch abgebildet und verschiedene Vorfeuchtebedingungen berücksichtigt werden.
Abflusskonzentration
Die Abflusskonzentration wird über Isochronen abgebildet. Diese beschreiben, in welcher zeitlichen Abfolge wieviel Abfluss an einem Hydropunkt zusammenfliesst. Zusätzlich wird die Gerinneretention berücksichtigt, die bei langen Fliessstrecken eine dämpfende Wirkung der Hochwasserwelle verursacht. Wahlweise können Stauanlagen ins Modell eingebaut werden, die eine weitere Dämpfung der Hochwasserwelle bewirken. Auch steht in Qsim ein einfaches Grundwassermodul zur Verfügung.
Durch den modularen Aufbau kann die Komplexität von Qsim je nach verfügbarer Grundlagendaten, Fragestellung und Einzugsgebietsgrösse angepasst werden.
Mögliche Einsatzbereiche von Qsim
Bisherige Anwendungen von Qsim umfassten die folgenden Einsatzbereiche:
- Hochwasserabschätzungen für heutige Bemessungsereignisse
- Re-Analyse von vergangenen Hochwasserereignissen
- Projektionen von Hochwasser unter klimatisch veränderten Bedingungen
- Bereitstellung von Grundlagen für die Notfall- und Einsatzplanung
- Bereitstellung von Grundlagen für die Dimensionierung von Massnahmen (u.a. Hochwasserrückhalt)
- Variantenstudien für verschiedene Massnahmenkombinationen
- Abschätzung hydrologischer Folgen von Veränderungen im Einzugsgebiet (Siedlungsentwicklung, Landnutzungsänderungen)
- Testen von Worst-Case- Szenarien
Konkrete Anwendungsbeispiel von Qsim
Qsim ist für grossflächige Analysen mit mehreren 10’000 Hydropunkten wie zum Beispiel für den gesamten Kanton Thurgau (Blogbeitrag neue hydrologische Grundlagen für den Kanton Thurgau) geeignet. geo7 bearbeitet derzeit auch die Hydropunkte im Kanton Appenzell-Innerrhoden und Aargau. Ebenso kann Qsim auch für detailliertere Studien an einzelnen Bächen eingesetzt werden, wie das Beispiel in der Gemeinde Gstaad zeigt.
Die Ergebnisse lassen sich gut mit hydraulischen 2D Überflutungssimulationen oder mit Geschiebe und Schwemmholzberechnungen ergänzen. Wir können das Modell Qsim auch individuell an Ihre Anforderungen anpassen und programmiertechnisch erweitern.
Haben auch Sie Fragestellungen im Zusammenhang mit Starkniederschlägen und Abflusssimulationen, so melden Sie sich gerne über oder bei den unten aufgeführten Ansprechpersonen.
