Hydrologisches Modellierungssystem ArcEGMO
ArcEGMO (EGMO=Einzugsgebietsmodellierung) ist ein hydrologisches Modellierungssystem zur räumlich und zeitlich hoch aufgelösten Modellierung von Einzugsgebieten unterschiedlicher Größe. Durch die verschiedene Auswahl und Kombination von Modulen können unterschiedliche praxis- und wissenschaftsorientierte Fragestellungen bearbeitet werden.
Das Modellierungssystem ArcEGMO© wurde im Büro für Angewandte Hydrologie (BAH) konzipiert und immer noch weiterentwickelt, um hydrologische Prozesse
- in unterschiedlichen Massstabsbereichen vom Einzelstandort (Lysimeter) über Kleinsteinzugsgebiete von wenigen km2 bis hin zu großen Flussgebieten wie dem Elbeeinzugsgebiet und
- in unterschiedlichen Regionen vom Tiefland über das Mittel- bis hin zum Hochgebirge abbilden zu können.
ArcEGMO hat daher ein sehr breites Anwendungsspektrum mit vielseitigen Einsatzmöglichkeiten.
Diese Flexibilität erfordert eine umfangreiche Modellbibliothek und verschiedene Möglichkeiten für eine massstabsadäquate räumliche Diskretisierung. In ArcEGMO wurde ein Mehr-Ebenen-Modellkonzept umgesetzt, das eine Weiterentwicklung des von Becker & Nemec (1987) vorgeschlagenen Zwei-Domänen-Konzeptes (Abflussbildung bzw. vertikale Prozesse als erste und Abflusskonzentration bzw. laterale Prozesse als zweite Domäne) darstellt.
Für jede Modellebene kann entsprechend der räumlichen Variabilität der maßgeblichen, prozessbeeinflussenden Raumeigenschaften eine spezifische Diskretisierung in Raumelemente angewendet werden. Die prozessbeeinflussenden Raumeigenschaften sind bei den vertikalen Prozessen primär die Landnutzung und Landbedeckung (Vegetationstypen), sowie die Bodentypen, selbstverständlich in Verbindung mit der Topographie, bei den lateralen Prozessen hingegen primär die Topographie und die hydrologischen Bedingungen im Untergrund.
Die Datenflüsse zwischen den Raumelementen einer Ebene und zwischen den verschiedenen Ebenen werden über Bezüge in der GIS-Datenbasis organisiert.
Jedem Raumelement können je nach Zielstellung der Modellanwendung adäquate Teilprozessmodelle zugeordnet werden, die z.B. für die Abflussbildung von robusten, konzeptionellen Ansätzen zur Beschreibung des Bodenwasserhaushaltes wie SiWa und EGMO bis hin zu komplexen, physikalisch fundierten Bodenwasserhaushaltsmodellen inklusive Vegetationsansätzen wie PSCN reichen. Eine Übersicht über die Modulbibliothek gibt folgendes Schema wieder.
Abb.: Modellierungssystem ArcEGMO, vergrößerte Gesamtdarstellung.
Neben dieser Modulbibliothek und den variablen Möglichkeiten zur Flächengliederung in Abhängigkeit von der Zielstellung der Modellanwendung wird die Flexibilität von ArcEGMO auch durch eine Reihe von Schnittstellen geprägt, über die
- externe Programme zur Grundwassermodellierung wie MODFLOW oder PCGEOFIM oder zur Abbildung des Waldwachstums wie FORSEE angekoppelt oder
- extern erzeugte Daten wie Retentionskennwerte aus Wasserspiegellagenprogrammen, Klimaentwicklungsszenarien oder Niederschlagsvorhersagen eingelesen werden können.
Die Programmdokumentation ist unter www.doku.arcegmo.de zu finden. In der Basisdokumentation wird das Programm ArcEGMO vorgestellt. Unter Module werden verschiedene Berechnungsansätze, die in ArcEGMO als Module zur Verfügung stehen, beschrieben. Für einen Einblick in das Arbeiten mit dem Modellierungssystems ArcEGMO stehen folgende Übungsaufgaben bereit.
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