Wasserwirtschaftliches System / Systemlogik

In TALSIM-NG erfolgt die Modellierung eines wasserwirtschaftlichen Systems unter Verwendung definierter Elementtypen, welche die relevanten Kenngrößen und Parameter der realen Objekte nachbilden. Diese Systemelemente sind mit spezifischen Eigenschaften und Methoden ausgestattet, wie z.B. Berechnung der Abflussbildung, Abflusskonzentration, Seeretention usw., und besitzt definierte Ein- und Ausgabeschnittstellen. Ein Modellsystem wird gemäß den naturräumlichen Gegebenheiten somit aus natürlichen oder versiegelten Flächen, Gewässerstrecken, Speichern, Verzweigungen u.a. zusammengesetzt, deren Verknüpfung das Fließschema ergibt. Auf diese Weise sind beliebige Systemkonfigurationen möglich. Die grafische Darstellung und Bearbeitung im System-Editor unterstützt diesen Vorgang. Auch die Eingabe der erforderlichen Kenngrößen und Parameter der Systemelemente erfolgt mit grafischer Unterstützung.

Systemelement

Ein Simulationsmodell zur Steuerung von Speichern erfordert die Repräsentation aller relevanten Objekte und Prozesse eines Wasserwirtschaftssystems, wenn es Zusammenhänge und Wechselwirkungen mit anderen hydrologisch wirksamen Elementen, wie z.B. Einzugsgebiete und Flußläufe, berücksichtigen soll. Wie bereits beschrieben, führt dies zur Bildung von Systemelementen. Die wesentlichsten Eigenschaften eines Systemelementes sind nachfolgend aufgelistet.

1. Ein Systemelement integriert zusammengehörende Transport- und Speicherprozesse zu einer Berechnungseinheit.
2. Ein Systemelement besitzt Eigenschaften in Form von Kenngrößen und Parameter. Kenngrößen sind eindeutig bestimmbare Merkmale von Systemelementen. Parameter sind ebenfalls Merkmale von Systemelementen, die aber einer Kalibrierung und Verifikation unterliegen.
3. Systemelemente besitzen ihrem Typ nach entsprechende Methoden, die das Verhalten eines Elementes beschreiben. Belastungen, die auf das Element wirken, lösen, unter Benutzung der Methoden, Systemreaktionen und -zustände aus.
4. Unter gleichen Belastungen sowie gleichen Kenngrößen und Parametern liefern die Methoden immer gleiche Systemreaktionen und -zustände.

Zur Abbildung der verschiedenen Systeme werden folgende Systemelemente benötigt. Zu den Elemente sind die hydrologischen und hydraulischen Eigenschaften und Methoden hinzugefügt.

Systemelement	Wichtige Belastungen	Eigenschaften/Methoden	Ausgang	Berechnungsoption
Natürliches Einzugsgebiet	Niederschlag Temperatur Verdunstung	Bodenkennwerte / Landnutzung Abflussbildung Abflussaufteilung Abflusskonzentration ...	Oberflächenabfluss (natürlich) Basisabfluss Gesamtabfluss Interflow	Niederschlag-Abfluss Simulation mittels: Einfaches Abflussbeiwertverfahren SCS-Verfahren mit 21 Tage Vorregenindex Komplexe nichtlineare Bodenfeuchtesimulation mit Elementarflächen
Urbanes Einzugsgebiet	Niederschlag Temperatur Verdunstung	Anteil befestigter Flächen Abflussbildung Abflussaufteilung Abflusskonzentration ...	Oberflächenabfluss (urban) Basisabfluss Gesamtabfluss Interflow	Niederschlag-Abfluss Simulation mittels: Einfaches Abflussbeiwertverfahren SCS-Verfahren mit 21 Tage Vorregenindex Komplexe nichtlineare Bodenfeuchtesimulation mit Elementarflächen
Einleitung		Wassermengeneintrag Wassergüteeintrag in das System	Gesamtabfluss	Einlesen von Zeitreihen als Schnittstelle zu Messzeitreihen Synthetischen Zeitreihen
Transportstrecke	Zufluss	Translation Retention	Abfluss Wasserspiegel	Wellenablaufberechnung mittels: Einfachem Translationselement ohne Retentionsberechnung Rohrleitung mit Translation und Retentionsberechnung Offene Gerinne mit Angabe eines Querprofils, Berechnung mit einem erweiterten Ansatz nach Kalinin-Miljukov Benutzung einer Wasserstand-Abfluss Beziehung (z.B. aus Wasserspiegellagenberechnungen)
Verbraucher	Zufluss	Verbrauchsverhalten Zuschuss aus anderen Gebieten Wiedereinleitung in das System	Wiedereinleitung Zuschuss Gesamtabfluss	Transportverhalten in Wasserwerken oder Versorgungsleitungen (auch Einspeisungen): Bedarfsverhalten Zuschussverhalten Wiedereinleitung in das System Prozentuale Aufteilung Aufteilung mittels eines Schwellwertes Aufteilung gemäß der Kennlinie
Verzweigungen	Zufluss	Verteilungsvorschrift	Zwei Abflüsse	Aufteilung des Abflusses in zwei Abflüsse. Berechnung mittels: Prozentuale Aufteilung Aufteilung mittels eines Schwellwertes Aufteilung mit Hilfe einer zuflussabhängigen Kennlinie Aufteilung gemäß Betriebsregeln
Speicher Talsperren HWRB RRB	Zufluss optional: Niederschlag Verdunstung	Speicherinhaltskurve Speicheroberflächenkurve Leistungsfähigkeit der Betriebseinrichtungen Betriebsregeln Versickerungsverhalten ...	Abgaben Speicherinhalt	Berechnung der Seeretention unter Berücksichtigung nicht-linearer Abhängigkeiten Anwendung verschiedenster Steuerungsmöglichkeiten, z.B. speicherinhaltsabhängige Abgaben Lamellenplan Zuflussabhängige Abgaben Abgaben zur maximalen Energieerzeugung bei Turbinen Sonstige vom Anwender frei vorzugebende Betriebsregeln