Prozessbasiertes Abflussbildungsmodul für hydrologischen Modelle

Die WSL hat in den letzten Jahren eine führende Rolle in der Schweiz bei der Entwicklung von hydrologischen Modellen übernommen. Doch die aktuellen Module zur Beschreibung der Abflussbildung dieser Modelle sind auf Kalibrierung angewiesen und nicht in der Lage, den Wasserabfluss in Gebieten ohne Messungen in genügender Genauigkeit zu beschreiben. Vergangene Hochwasser und auch die Trockenheit im Frühjahr 2011 haben uns die Grenzen des bisher verwendeten konzeptionellen Speichermodells deutlich vor Augen geführt. Das Know-how, um in solche Modelle bessere prozessorientierte Ansätze zu integrieren, ist seit mehreren Jahren eine der Stärken von den privaten Büros Scherrer AG Hydrologie und Hochwasserschutz und Soilcom GmbH. Es hat sich darum eine kleinere Arbeitsgemeinschaft gebildet, welche im Rahmen einer Vorstudie einen konkreten Versuch zur Koppelung des Know-How aller Beteiligten starten will.

Wir möchten einen ersten Schritt in Richtung einer neuen prozessnahen Abflussbildungsroutine für die an der WSL entwickelten und betriebenen hydrologischen Modelle PREVAH und Alpine3D machen. Die Innovation des neuen Abflussmoduls besteht im direkten Einbezug von räumlich verteilten Prozessinformationen aus sog. Abflussprozesskarten, welche aufgrund von Feldaufnahmen und geographischen Grundlagen erstellt werden. Diese Methodik wurde in langjähriger Forschung an der ETH entwickelt und steht durch die direkte Beteiligung der Büros Scherrer AG und Soilcom GmbH. für die beabsichtigte Studie zur Verfügung.

Hauptaufgaben

gründliche Literaturstudie zum Stand der Forschung der Integration von Prozessverständnis in konzeptionelle und physikalisch basierte hydrologische Modelle
die Entwicklung einer Strategie, wie genau diese Abflussprozesskarten assimiliert werden können
die Programmierung (=Implementierung dieser Strategie) inklusiv die Bearbeitung von zwei Fallstudien in einem mittelländischen und einem voralpinen Einzugsgebiet
Zum Projektabschluss werden die Ergebnisse in Form eines Seminars am BAFU vorgetragen.