In SPRING steht eine integrierte Vernetzung von Gewässersystemen zur dargebots-bezogenen Berücksichtigung von Austauschprozessen zwischen Oberflächengewässer und Grundwasser zur Verfügung. Dieses Tool ist für stationäre und instationäre Fragestellungen und für 2D- oder 3D-Fragestellungen verfügbar.

Die Gewässervernetzung ermittelt das grundwasserbürtige Dargebot (Abflussmengen) auch über die tieferen Schichten entlang der Fließrichtung. Dies erfordert die Definition der Gewässersysteme, nicht jedoch der Gerinneparameter "Breite", "Manning-Strickler-Wert", "Gefälle" bzw. "Gradient" in den tieferen Schichten.

Zur Nutzung dieser Interaktion zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser muss lediglich sichergestellt werden, dass eine eindeutige Fließrichtung und die Verknüpfung der Gewässeräste gegeben ist.

 

Auch wenn eine Ableitung von Wasserständen (VORF als Ergebnisdaten) in tieferen Schichten technisch möglich ist, ist dies nicht vorgesehen, da hierbei die Lagehöhe der Knotenschicht eingeht. Sinnvollerweise wird daher die Definition der Gewässer auf die oberste Schicht gesetzt.

 

Achtung:

• Eine mehrfache Zuweisung von Gewässersystemen und Gewässersystem-relevanten Parametern ist zu vermeiden, da keine Attribut-Überprüfung erfolgt.

• Ein Gewässersystem kann nur in einer Knotenschicht liegen, also nicht bereichsweise die Schicht wechseln.

 

Nach Aufruf des Menüpunktes lassen sich Gewässersysteme zuweisen und bearbeiten:

Von den folgenden Menüpunkten:

steht der Menüpunkt Strukturgruppen nur zur Verfügung, wenn in der Strukturdatei Linienstrukturen mit dem Attribut VORF vorhanden sind.

 

Der Menüpunkt Flussnetzwerke ist erst aktiv, wenn in der Modelldatei bereits Gewässersysteme (Inzidenztabelle VINZ) vorhanden sind.

 

Erstellung eines Gewässersystems:

Sind Vorflut-Linien-Strukturen vorhanden, ist der nächste Menüpunkt aktiv:

 

und die Gewässerstrukturen können vorbereitet werden. Es erscheint das folgende Eingabefenster:

 

Zunächst werden die gewünschten Strukturen über das Plus-Symbol () aus der Struktur-Datei ausgewählt.

Über die folgenden Funktionen können die Strukturen bearbeitet werden:

 

• Automatisch gruppieren

Mit dem automatischen Gruppierungswerkzeug werden zusammenhängende Strukturensegmente in einzelnen Gruppen zusammengefasst. Bei der Verwendung in Flusssystemen sollte darauf geachtet werden, dass nur Linienstrukturen in das Modell einbezogen werden, die Teil des Flusssystems sind. Zusammengehörende Strukturgruppen werden farbig markiert.

 

• Zusammenlegen: Verbindungen - Segmente

Punkte, die innerhalb des benutzerdefinierten Abstands liegen, werden zusammengelegt. Wichtig ist dies insbesondere für die spätere Gruppierung.

 

Das Tool erkennt Flusssegmente, die sicher kombiniert werden können, ohne dass die geometrische Interpretation des Systems geändert wird. Dieses Werkzeug ist in einer Reihe von Szenarien hilfreich, beispielsweise wenn das Flusssystem aus shape-files importiert wird, was dazu führt, dass einzelne Flüsse durch zahlreiche kleine Segmente dargestellt werden, die sich in großen Modellen leicht zu Tausenden von Strukturen ansammeln könnten.

 

• Vergröbern

• Eine Vergröberung ist nützlich, wenn eine gröbere Struktur mit weniger Punkten dargestellt werden kann, ohne dass wesentliche Informationen verloren gehen. Mit dem Vergröberungswerkzeug können Benutzer Strukturen auf der Grundlage zweier verschiedener Kriterien vergröbern.

• Die erste Methode basiert auf dem senkrechten Abstand zwischen jedem Punkt innerhalb der Struktur und der Linie, die durch Verbinden der beiden unmittelbar umgebenden Punkte gebildet wird. Die maximale Entfernung kann über das entsprechende Feld im Dialog festgelegt werden. Punkte mit einem kürzeren Abstand als der angegebene Wert werden vom Algorithmus erkannt und entfernt.

• Die zweite Methode basiert auf der Länge jedes Segments in der Struktur. Nach der Korrektur besteht die jeweilige Struktur aus Segmenten, deren Längen größer oder gleich dem vom Benutzer angegebenen Wert sind. Alle dazwischenliegenden Punkte werden entfernt.

• Die richtige Wahl der Vergröberungsmethode und der Parameter ist entscheidend für die Erzielung geeigneter Ergebnisse.

 

• Wasserstände übernehmen

Mit dieser Funktion können Wasserstände automatisch berechnet und korrigiert sowie Strömungsrichtungen von Flusssystemen im Modell bestimmt werden. Der Algorithmus verwendet zu diesem Zweck eine robuste Kombination aus geometrischen und geologischen Analysen. Das Ergebnis dieses Tools hängt stark von der Korrektheit und Genauigkeit der bereitgestellten Eingabedaten (Digitales Geländemodell) ab.

 

Nach der Gewässervorbereitung und automatischen Gruppierung können die Strukturgruppen verwaltet werden. Es erscheint ein Eingabefenster zum Anzeigen/Auflösen/Zuweisen von Strukturgruppen:

 

In dem Dialog werden:

• die zu einzelnen Gewässersystemen zusammengefassten Strukturgruppen sowie

• die Anzahl der nicht zu Gewässersystemen gehörenden Strukturen

dargestellt.

 

Nicht zu den Gewässersystemen gehören Punkt- oder Flächenstrukturen sowie Linienstrukturen, die nicht mit dem Attribut VORF belegt sind. Wenn Strukturgruppen vorliegen, kann man diese entweder "alle" oder "einzeln" zuweisen.

Über "Gruppe auflösen" kann man einzelne Gruppen löschen, über "Neue Gruppe" kann man neue Gruppen erzeugen.

Nach der Zuweisung kann man sich alle zugewiesenen Gewässersysteme über Ansicht Attribute darstellen Gewässersysteme einblenden.

Die folgenden Grafiken zeigen einen Vergleich von Gewässersystemen, die nicht vorbereitet und gruppiert sind (links) und die geometrisch bearbeitet und gruppiert sind (rechts).

Gleiche Farben zeigen Gewässersysteme, die durch ihre Verbindung und das Sohl- bzw. Fließgefälle eine Einheit bilden.

 

Bearbeitung der vorhandenen Flussnetzwerke

Über den Menüpunkt Flussnetzwerke können nun weitere Einstellungen vorgenommen werden:

 

Beim Löschen können einzelne Gewässersystem, ein Bereich oder alle gelöscht werden.

 

Bei der Auswahl von Messwerte berücksichtigen erscheint ein Eingabefenster, in dem ein Attribut gewählt werden kann, aus dem die Vorfluthöhen übernommen werden:

 

 

• Gradienten berechnen

Nach Auswahl dieser Funktion erscheint ein Dialogfenster, in dem der Benutzer wählen kann, ob der Gefällegradient aus den Vorflutpotentialen oder der Geländeoberkante berechnet wird.

 

Es wird das Attribut VGRD für alle Gewässersysteme berechnet (Einheit: Promille) und nach dem Speichern des Modells in der Modelldatei abgelegt. Der Gradient (entspricht dem Sohlgefälle) ergibt sich aus dem Verhältnis der Differenz der Geländeoberkanten oder Vorflutpotentiale zum Abstand der benachbarten Knoten entlang der betroffenen Elementkante.

 

• Kontrollen

Hier erfolgt eine Kontrolle auf die Richtigkeit der Fließrichtung der Gewässersysteme. Aufgrund der Massenerhaltung fließt an jedem Gewässerknoten immer genau ein Strom weg und beliebig viele dürfen zu einem Gewässerknoten hinfließen.

Die Auftrennung eines Gewässers in zwei entgegengesetzte Fließrichtungen hat eine Fehlermeldung zur Folge.

 

Instationär