Prozessbasierte Modellierung der Oberflächenabflussbildung und -konzentration in einem kleinen voralpinen Einzugsgebiet

327-337

Artikel aus einer Zeitschrift

200203562

Wie aus Starkniederschlägen großflächig auftretender Oberflächenabfluss entstehen kann, haben die jüngsten Hochwasserereignisse in Südostdeutschland gezeigt. Entwickelt sich der Oberflächenabfluss zu einer Sturzflut, wie beispielsweise im niederbayerischen Simbach geschehen, kann er große Schäden anrichten. Es ist daher von großem Interesse, die oberflächenabflussbeitragenden Flächen eines Einzugsgebiets zu identifizieren. Die Oberflächenabflussbildung und -konzentration kann mithilfe eines physikalisch basierten Modellansatzes simuliert werden. Im vorliegenden Beitrag wurde ein erweitertes WaSiM-Modell auf das voralpine Einzugsgebiet des
Sachenbachs (2,2 km²) angewendet. Im Fokus stand die ereignisbasierte und flächendifferenzierte Simulation der Entstehung und Konzentration von Oberflächenabfluss. Die Simulationsergebnisse des WaSiM-Modells wurden mit den Ergebnissen einer GIS-gestützten Methode zur Identifizierung von oberflächenabflussbeitragenden Flächen verglichen. Außerdem erfolgte eine Verifizierung der Simulationsergebnisse anhand von Luft- und Thermalbildern, sowie einer Feldbegehung. Es zeigte sich, dass das erweiterte WaSiMModell die Oberflächenabflüsse im Sachenbach-Einzugsgebiet gut abbildet. Besonders der zeitliche Verlauf der Oberflächenabflussbildung
und -konzentration war in den Simulationsergebnissen nachvollziehbar. Für verschiedene Niederschlagsereignisse (advektiv/ konvektiv) konnten außerdem unterschiedliche oberflächenabflussbeitragende Flächen identifiziert werden. Eine prozessbasierte Modellierung bietet vielversprechende Perspektiven für die Identifizierung und Abbildung der zeitlichen Entstehung von oberflächenabflussbeitragenden Flächen. Da die vorherrschenden Bedingungen im Einzugsgebiet in der Simulation berücksichtigt werden, eignet sich der prozessbasierte Modellansatz für ereignisbezogene und räumlich differenzierte Aussagen zur Oberflächenabflussbildung eines Gebiets.
Schlagwörter: Hydrologische Modellierung, WaSiM-Modell, Oberflächenabfluss, kleines Einzugsgebiet, Voralpen
The very recent flood events in south-eastern Germany have shown how heavy precipitation can trigger surface runoff on extensive areas. When surface runoff turns into a flash flood, as was the case in the Lower Bavarian City of Simbach, it can cause extensive damage. Thus, it is of great interest to identify the surface runoff contributing areas of a catchment. The surface runoff formation and concentration can be simulated using a physically based model approach. In the present article, an extended WaSiM model was applied to the pre-alpine Sachenbach catchment (2.2 km²). The focus was on the event-based and spatially distributed simulation of the formation and concentration of surface runoff. The simulation results of the WaSiM model were compared with the results of a GISbased
method for the identification of surface runoff contributing areas. In addition, the simulation results were verified using aerial and thermal images as well as a field survey. It was concluded that the extended WaSiM model reproduces the surface runoffs of the Sachenbach catchment well. In particular, the temporal progression of the surface runoff formation and concentration was traceable in the simulation results. For different precipitation events (advective/convective), different surface runoff contributing areas could be identified. The process-based modeling provides promising perspectives for the identification and mapping of the temporal development of surface runoff contributing areas. Since the prevailing conditions in the catchment are taken into account in the simulation,
the process-based model approach is suitable for event-related and spatially differentiated statements on the surface runoff formation of an area.
Keywords: Hydrologic Modeling, WaSiM-Model, surface runoff, small catchment, Pre-Alps