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Erosion-3D - GeoGnostics

1. uuus44444202nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 82 24 EHeralil oeie 82 Allgemeine Eigenschaften 1 Allgemeine Eigenschaften Erosion 3D ist ein physikalisch begr ndetes Prozessmodell zur Prognose der durch einzelne oder Sequenzen von Niederschl gen verursachten Bodenerosion in Wassereinzugsgebieten Die theoretischen Grundlagen des Modells wurden von Schmidt 1991 entwickelt und zun chst in das auf einzelne Hangprofile anwendbare Prognosemodell Erosion 2D umgesetzt Darauf aufbauend entstand in den Folgejahren die Einzugsgebietsversion Erosion 3D von Werner 1995 Seit 1995 wird das Modell von der Firma Geognostics Berlin weiter entwickelt und im Rahmen gutachterlicher Boden und Gew sserschutzuntersuchungen angewendet Die Modelle Erosion 2D und Erosion 3D sind im Rahmen umfangreicher Feldversuche Bodenerosionsmessprogramm Sachsen in den Jahren 1992 bis 1996 in Zusammenarbeit mit der S chsischen Landesanstalt f r Landwirtschaft dem S chsischen Landesamt f r Umwelt und Geologie der TU Bergakademie Freiberg und der TU Karlsruhe validiert worden Beide Modelle werden seit 1996 in der landwirtschaftlichen Offizialberatung des Landes Sachsen eingesetzt und sind seitdem zur Erosionsabsch tzung in zahlreichen Projekten erfolgreich angewendet worden Das Einzugsgebietsmodell Erosion 3D ist bis zu einer Fl chengr e von etwa 400 km anwendbar Die maximale Aufl sung des durch Rasterzellen dargestellten Land
2. 56 18 2 Ausgabedateien aussen nennen 58 18 2 1 Tabellarische Daten neuen anne 58 1822 E e E A A 58 19 Langfrist Simulationsmodell 42444444400004n44nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 60 191 ltetal lellkas s rssssrenseeeenirssslsn see 60 19 2 SEQUENZEN 60 19 3 Kombination von Sequenzen und Iterationen 22222224442444000R nenn 60 19 4 Long term simulation Langfristsimulations Dialog 60 19 4 2 Long term options Langfrist Optionen Registerkarte 60 19 4 3 Sequence files Sequenz Dateien Registerkarte 63 19 5 AUs9abe Dalelen ns 64 1931 GNIS eek 64 20 R ckhaltebecken Model 422444440000444Rnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 66 20 1 Vorbereitung des DGM 2222444400000444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 66 20 2 Definieren der Eigenschaften des R ckhaltebeckens 66 203 All 9abe DaleleN u a 71 20 3 1 Relief Data sel 71 20 32 Ergebnis Data sel unten a 71 21 Kombination der Teilmodelle 2 2 42 u22 242e2 ee 73 21 1 Langikisimodelss seesse seen 73 21 2 Schneem delle e r e s na 73 21 3 R ckhaltebecken Modell uuuu444444244444BHnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 73 21 4 Kombination von Langfristmodell und Schneemodell 73 21 5 Kombination v
3. 58 Das Schneemodell melt Schmelzrate mm Zeitintervall we Simuliertes Wasser quivalent Summe von Fl ssigspeicher und Festspeicher mm 59 Langfrist Simulationsmodell 19 Langfrist Simulationsmodell Das Langfrist Simulationsmodul kann eine Vielzahl aufeinanderfolgender ereignisbezogener Simulationsrechnungen ausf hren Nach jedem Niederschlagsereignis wird das digitale Gel ndemodell in Abh ngigkeit des zellenbezogenen Erosions oder Depositionsbetrags angepasst Drei Arten der Langfristsimulation k nnen durchgef hrt werden 19 1 Iterationen Der Iterationswert bestimmt wie oft ein einzelnes Ereignis oder eine Sequenz von Ereignissen wiederholt wird 19 2 Sequenzen Eine Sequenz ist eine Anzahl von Niederschlagsereignissen die nacheinander berechnet werden Jedes Ereignis besteht aus den Niederschlagsdaten und den entsprechenden Bodendaten welche die saisonalen Bedingungen widerspiegeln Eine Sequenz kann den typischen Jahresverlauf mit seinen f r die Erosion relevanten Niederschlagsereignissen darstellen Referenzjahr 19 3 Kombination von Sequenzen und Iterationen Das Langfrist Simulationsmodul kann eine Sequenz mehrfach wiederholen Auf diese Weise kann das Modell Erosionsprozesse ber einen langen Zeitraum simulieren z B 100 Jahre 19 4 Long term simulation Langfristsimulations Dialog Long term simulation on off Langfristsimulation ein aus Mit diesem Schalter kann der Benutzer
4. uuuuunessnssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 19 12 2 Abfrage von Reliefparametern 2444040ssnn4s4 nn nnnnnnnnnnnnnnnnnnennnnnnnnnnnn 22 12 3 Relief options Relief Optionen uuus 4244444444H0nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 24 12 3 1 Flow routing Abflussverteilung Registerkarte 24 12 3 2 Slope computation Neigungsberechnung Registerkarte 25 12 3 3 Edit Grid Editier Grid Registerkarte uuu 2222444444Hnnnnnnenn nn 26 12 3 4 Pits and planes Hohlformen und Ebenen Registerkarte 27 12 3 5 Relief Ausgabe Dateien uunss44244snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 28 12 4 Drainage Network Vorfluternetz Dialog uussnsns rennen 30 13 B denBaramelit sessestnseee lenken 31 13 1 Erstellen eines Boden Data sets mit Eingangs Bodenparametern im Rasterlormat assises a erei eniai 31 13 2 Erstellen eines Boden Data sets unter Verwendung eines Landnutzungs Grids und einer Parameterdatei 0uuus4444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 32 13 3 Soil options Boden Optionen sssssssssseerneeesssererrnnrrnsserrrrrnnnnnnsserrrrnnnnn ne 35 13 4 Abfrage von Bodenparametern 2244444000n4444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 36 14 Meteorologische Parameter 444444444400Hnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 38 15 SIMAO Ma RE 38 15
5. 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 0 40 0 0 0 85 85 85 40 en aa o 85 85 85 23 en 0 85 85 25 E 0 0 p2 0 0 0 0 0 0 0 0 Vektorkarte Rasterkarte I Landuse 0 rand 1 wg 2 wiese 3 hecke 4 sg 5 wiese 7 wald 8 wald 9 see 10 wald 11 he Lookup Tabelle Nr Dens Org IM Rough Ero Cov C ft m gt fu mu gu fs ms gs G D amp nduse 1 1650 5 40 0 2 0 025 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 wi se 2 1400 7 40 0 2 0 025 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 hec 3 1400 10 40 1 0 01 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 wald 4 1000 0 0 1 1 0 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 see 5 1400 10 40 0 2 0 01 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 garten 6 2600 0 100 0 01 1 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 haus 7 2600 0 100 0 01 1 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 strasse 8 2000 0 25 0 05 0 025 50 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 feldweg 10 1460 2 35 0 1 0 01 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 wg 11 1430 1 75 35 0 1 0 01 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 sg 12 1530 175 35 0 019 0 0073 81 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 kart 13 1300 2 25 0 4 0 036 100 1 0 0 7 9 18 23 18 16 9 0 gehoelz 14 1500 0 0 1 1 0 1 0 0 0 100 0 0 0 0 0 0 rand Bodenparameter Datei Abbildung 18 Beziehung zwischen Landnutzungskarte Lookup Datei und Bodenparameter Datei 34 Bodenparameter W hlen Sie das Kommando Soil Landuse Create RDB data set Boden Landnutzung RDB Data set erstellen Bei dieser Methode ben tig
6. Matric potential Jk Clay TE m m P J kg 1 1985399 Hydr conductivity kg s Silt ho po hs y y kg rf0 0000687 Sad 5 p B a 0 173963 isplay Texture KA4 name Sud BZ Abbildung 21 Abfrage der Bodenparameter einer ausgew hlten Rasterzelle Im oberen Teil des Fensters werden die Koordinaten und die Gridposition angezeigt Display Schalter Nach dem Dr cken dieses Schalters ffnet sich ein Fenster in dem die normierte Infiltrationskurve angezeigt wird die sich aus den Bodenparametern ergibt Gleichzeitig werden die Werte mit einer Aufl sung von 10 min in eine Tabelle geschrieben die in der Datei Infil_d im Boden Data set gespeichert wird 37 Bodenparameter Infiltration x Infiltration rate 10 mm min 1 0 75 05 0 25 0 0 250 500 750 1000 1250 1500 Time min Abbildung 22 Infiltrationskurve 14 Meteorologische Parameter Da es kein allgemeines Dateiformat gibt das f r meteorologische Parameter verwendet wird benutzt Erosion 3D ein eigenes Format Meteorologische Parameterdateien von Erosion 3D werden in externen Software Produkten wie Texteditoren oder Tabellenkalkulationsprogrammen im CSV Format erstellt Das Dateiformat von Erosion 3D muss jedoch eingehalten werden vgl Kapitel 22 3 4 Meteorologische Parameter ben tigen kein Preprocessing und k nnen direkt vom Modell verwendet werden 15 Simulation 15 1 Starten eines Simulationslaufs
7. Geben Sie den Namen eines Data sets Pfadname an Alternativ k nnen Sie das Feld markieren und die rechte Maustaste dr cken Im Popup Men k nnen Sie Add data set file w hlen um ein Data set auszuw hlen Precipitation Niederschlag Geben Sie den Namen einer Datei einschlie lich Pfadname an Alternativ k nnen Sie das Feld markieren und die rechte Maustaste dr cken Im Popup Men k nnen Sie Add data set file w hlen um eine Datei auszuw hlen Save list Liste speichern Speichern der ausgew hlten Data sets bzw Dateien in einer Datei Ifs Load list Liste laden Laden einer zuvor gespeicherten Dateiliste f r die Langfristsimulation 63 Langfrist Simulationsmodell Append event Ereignis anf gen F gt hinter das Listenende ein neues Ereignis ein das aus einem Boden Data set und einer Niederschlagsdatei besteht Insert event Ereignis einf gen F gt vor der aktuellen Position des Cursors ein neues Ereignis ein das aus einem Boden Data set und einer Niederschlagsdatei besteht Delete event Ereignis l schen L scht das Ereignis an der aktuellen Position des Cursors Clear events Ereignisse l schen L scht die gesamte Liste Long term simulation xi IV Long term simulation on off Long term options Sequence files Relief Hydro P Load list Save list EC 177 7 o Append event Insert event Delete event Clear events Cancel Default Abbildung 38 Langfri
8. Transient zone for rain snow K TE Temperature limit for rain snow C oso Temperature limit snow melt C oo Degree day factor mm d C 550 Degree day factor without wind consideration mm l d C Degree day factor considering wind mm ld C m s oso Minimum radiation melt factor 1 50 Water equivalent Snow age Maximum radiation melt factor 2 50 IV Evaporation correction Storage capacity of the snow for water 0 05 Coefficient for refreezing fi DO Ok Cancel IE E SaveAs Default Abbildung 33 Snow model Schneemodell Dialog Snow settings Schnee Einstellungen Registerkarte Method Methode T index Temperatur Index Methode T U index Temperatur Wind Index Methode Transient zone for rain snow bergangszoneRegen Schnee bergangsbereich in dem Regen und Schnee gemischt fallen Tas diesem Bereich Default 1K Temperature limit for rain Grenztemperatur Regen Schnee Grenztemperatur Ta s Regen Schnee Grad Celsius Default 0 6 Temperature limit snow melt Grenztemperatur Schneeschmelze Grenztemperatur To f r das Einsetzen der Schneeschmelze Grad Celsius Default 0 0 51 Das Schneemodell Storage capacity of the snow for water Wasserspeicherkapazit t des Schnees Wasserspeicherkapazit t CWH des Schnees relativer Anteil Default 0 05 Dieser Wert findet Verwendung wenn kein Schneealter angegeben wird Coefficient for
9. Allgemeine Eigenschaften e der Planung und Bewertung von Flurordnungs und Hochwasserschutz Ma nahmen hinsichtlich ihres stofflichen und hydrologischen Retentionsverm gens e der Bewertung der Erosionsanf lligkeit gestalteter Landschaftsbereiche z B Rekultivierungsfl chen Deponieabdeckungen B schungen e von Emissions bzw Immissionsuntersuchungen sowie Stoffbilanzierungen und e der gew sser kologischen Sanierungs und oder Renaturierungsplanung Anwendungsgebiet Rechtsgrundlagen BBodSchG 8 17 Abs 2 Grundlagenbereitstellung f r Umsetzung der Grunds tze landwirtschaftlicher Bodennutzung die vorsorgende Fachberatung zur der guten fachlichen Praxis BBodSchV Untersuchung von Fl chen bei denen der Verdacht einer sch dlichen Bodenver nderung auf Grund von Bodenerosion durch Wasser vorliegt Spezifizierung und Anordnung von Ma nahmen zur Gefahrenabwehr im Bodenschutz Verbesserung des Erosionsschutzes f r Wasserschutz und berschwemmungsgebiete Ermittlung der signifikanten anthropogenen Belastung durch diffuse Quellen Auswahl vorrangiger Erhaltungsma nahmen f r Natura 2000 Anh 4 BbodSchG 10 Abs 1i V m 84 WHG 19 Abs 1 u 32 Abs 1 EU WRRL Anh 2 Abs 1 4 EU FFH RL Schutzgebiete Art 6 Untersuchung bodenschutzrelevanter Aspekte von Flurbereinigungs bzw Zusammenlegungspl nen FlurbG LwAnpG Tabelle 1 Potenzielle Anwendungsgebiete von Erosion 3D
10. Einheit m 28 Reliefparameter FCI Anzahl der Nachbarn von denen die aktuelle Zelle Zufluss erh lt Bereich 0 8 FDIR Die Fliessrichtung wird aus der Richtung des gr ten Gef lles innerhalb einer Zelle bestimmt Bereich 1 8 s u 718 1 6 2 514 3 Flowacc Die Anzahl der Zellen im Einzugsgebiet einer Zelle die nach Anwendung des D8 Algorithmus in die aktuelle Zelle entw ssern Flowdist 1 8 Der prozentuale Anteil des Abflusses der zu einem Nachbarn entw ssert positiver Wert oder der prozentuale Anteil des Abflusses der von einem der 8 Nachbarn zugeleitet wird negativer Wert Bereich 100 100 Flowpath Das Flie wege Grid definiert den Beginn und das Ende von Flie wegen Den Rasterzellen werden die folgenden Werte zugeordnet 0 f r eine Zelle mit undefinierter Abflussrichtung oder einer undefinierten H he 1 f r eine Zelle die das Ende eines Flie wegs ist 2 f r eine Zelle die der Anfang eines Flie wegs ist 3 f r eine Zelle die gleichzeitig Anfang und Ende eines Flie Bwegs ist 4 f r eine Zelle die einen Zufluss von oberhalb und einen Flie vektor aufweist der zu einer tiefer gelegenen Zelle gerichtet ist die ebenfalls einen Flie vektor besitzt Flowvect Identisch mit FDIR aber andere Z hlung Bereich 1 9 1 2183 4 56 7 8 9 Slope Dieses Grid repr sentiert den Betrag des maximalen Hangneigungswinkels d
11. Bearbeitung mit einem Geographischen Informationssystem mit weiteren Informationsschichten z B H henlinien Wasserscheiden Frucht Bodenarten unterlegt werden Die als Grid Dateien gespeicherten Simulationsergebnisse k nnen ber die GIS bzw Datenbankschnittstelle f r andere Anwendungen z B GIS Niederschlags Abfluss Gew sserqualit tsmodelle zur Verf gung gestellt werden Einzelzellenbezogene Parameter beliebige Fl chenzelle Einheiten Erosion Deposition Sedimentbilanz 1 kg m Abflussvolumen m Gerinnebezogene Parameter beliebige Zelle im Vorfluternetz Spezifisches Abflussvolumen aus dem Einzugsgebiet des Vorfluternetzes mm Spezifischer Sedimentzufluss in das Vorfluternetz kg m Nettoerosion im Einzugsgebiet des Vorfluternetzes 2 t ha Ton bzw Schluffanteil des eingetragenen Sediments Gew Einzugsgebietsbezogene Parameter beliebige Zelle im EZG Zufluss aus dem jeweiligen Einzugsgebiet m m Sedimentzufluss aus dem jeweiligen Einzugsgebiet 3 kg m Sedimentkonzentration kg m Ton bzw Schluffanteil des transportierten Sediments Gew Gesamtaustrag aus dem Zelleinzugsgebiet differenziert nach 9 Kornfraktionen kg m Gesamtaustrag aus dem Zelleinzugsgebiet Summe aller Kornfraktionen kg m Relative Gesamterosion innerhalb des jeweiligen Zelleinzugsgebietes t ha Relative Gesamtdeposition innerhalb des jeweiligen Zelleinzugsgebietes t ha Relative Nettoerosion innerhalb des jeweiligen Zelleinzugsgebietes t ha Ta
12. Die Eigenschaften aller Eingabe Grids m ssen identisch sein Aufl sung Zellgr e Eckkoordinaten Zeilen und Spalten Mehr Informationen ber Eingabedateien finden Sie in Kapitel 22 3 1 7 1 Reliefparameter Als Eingabeparameter dient eine Datei die ein digitales Gel ndemodell DGM in Form eines quadratischen Rasters enth lt 12 Eingabeparameter Relief Einheit x y z Koordinaten m Tabelle 2 Eingabeparameter zur Beschreibung des Reliefs in Erosion 3D Den Ablauf der Verarbeitung und die angewendeten Arbeitsschritte im Preprocessing zeigt Abbildung 4 Als Ergebnis des Preprocessings wird ein Data set gespeichert welches die einzelnen Parameter in Form von Grids enth lt 13 Eingabeparameter Reliefeingabe Digitales Gel nde modell Schwellwert CSA Erosion 3D HR gt Relief Data set Uparea Flowdirection Flow distribution Flow accumulation li Watershed Abbildung 4 Arbeitsschritte und Ablauf im Preprocessing der Reliefparameter 14 Eingabeparameter 7 2 Bodenparameter Die Bodeneigenschaften innerhalb eines Rasterelementes werden als homogen betrachtet F r jedes Element muss ein vollst ndiger Parameter Datensatz vorliegen ansonsten erhalten alle Ergebnisse den NODATA Wert Bodenparameter werden in Rasterform oder in Form einer Parametertabelle eingegeben Folgende Boden und B
13. Erosion und Deposition werden zuerst f r Rasterzellen mit Oberfl chenabfluss berechnet Abfluss und Sedimentfracht flie en jedoch nicht als Oberfl chenabfluss in benachbarte Rasterzellen sondern werden in das Vorfluternetz transportiert Valley line Tiefenlinie Diese Option wird z Zt nicht verwendet Flow distribution Abflussverteilung Das Abflussverteilungs Fenster enth lt 9 Quadrate Das mittlere Quadrat repr sentiert das gew hlte Rasterelement Die anderen 8 Quadrate sind die Nachbarn Negative Werte in Prozent zeigen an dass das aktuelle Element Abfluss von diesem Nachbarn erh lt Positive Werte bedeuten dass Abfluss zu diesem Nachbarn transportiert wird Wertebereich 100 100 12 3 Relief options Relief Optionen Im Relief Optionen Dialog Relief Hydro Relief options k nnen Sie zahlreiche Optionen f r das Pre und Post Prozessing Ihrer DGM Daten ausw hlen 12 3 1 Flow routing Abflussverteilung Registerkarte Der Benutzer kann unter zwei Methoden ausw hlen mit denen die Abflussverteilung durch Erosion 3D berechnet wird One neighbor Ein Nachbar D8 Methode Der gesamte Abfluss aus der aktuellen Rasterzelle wird dem tiefsten Nachbarn zugeleitet Diese Methode kann zu unrealistischen Ergebnissen f hren da der Abfluss nur in den 4 Hauptachsenrichtungen flie en kann Auf Grund der schnellen Konzentration des Abflusses in diesen Linien f hrt diese Berechnungsmethode zu berh hten Abtragssch tzunge
14. Zuerst m ssen Sie die drei notwendigen Parametergruppen ausw hlen e die Reliefdaten mit Relief Hydro Select relief data set Relief Hydro Relief Data set w hlen e die Bodendaten mit Soil lLanduse Select soil data set Boden Landnutzung Boden Data set w hlen Und zuletzt e die Niederschlagsdaten mit Meteo Select precipitation zones Rain data file Meteo Niederschlag Zonen w hlen Niederschlagsdaten Nachdem die Parametergruppen ausgew hlt worden sind k nnen Sie die Kenndaten mit Simulation Status berpr fen Falls keine Fehlermeldungen erfolgen k nnen Sie die Simulation mit Simulation Run Simulation Starten beginnen Das File format Dateiformat Fenster erscheint Dort k nnen Sie zwischen ASCII und Bin rformat w hlen Nachdem Sie Ok gedr ckt haben ffnet sich das Dialogfenster Save Result Data set Ergebnis Data set speichern Gehen Sie zu dem Verzeichnis in dem das neue Data set angelegt werden soll 38 Simulation Dr cken Sie den Neuer Ordner Schalter und geben Sie einen Namen f r das neue Data set an Ein neues Verzeichnis wird angelegt Dr cken Sie Ok um fortzufahren Die Statuszeile informiert Sie ber den aktuellen Stand der Bearbeitung Zuletzt erscheint ein Meldungsfenster Normal termination Normale Beendigung Die Berechnung kann durch Dr cken der Esc Taste unterbrochen werden 15 2 Simulationsoptionen Im Simulationsoptionen Dialog finden Sie zwei Reg
15. 1 2 Modellstruktur und komponenten Als geometrische Grundlage f r EROSION 3D dient ein gleichm iges quadratisches Raster Die Rasterstruktur bietet eine hinreichend genaue Beschreibung des Gel ndes Raster DGM Daten sind weltweit die am meisten verbreitete Form von H henmodellen Zwar weisen Dreiecks Strukturen TIN dem Raster gegen ber Vorteile auf erfordern aber ein komplexes externes System zur Datenverwaltung Durch die Verwendung des Rasters ist eine Unabh ngigkeit von anderen Software Systemen gew hrleistet Vektordaten m ssen daher immer zuerst in Rasterdaten umgewandelt werden Bei Bedarf kann nach der Simulationsrechnung eine Zur ck Konvertierung erfolgen z B um den mittleren Abtrag einer Nutzungsfl che zu erhalten Allgemeine Eigenschaften Das Modell besteht aus zwei Hauptkomponenten Die Preprocessing Komponente dient mit ihrem GIS Modul zur digitalen Reliefanalyse welche Voraussetzung zur Berechnung der Abflussbewegung im Gel nde ist Diese Komponente umfasst die folgenden Werkzeuge e Berechnung von topographischen Kenngr en aus den H hendaten des digitalen Gel ndemodells z B Neigung Exposition e Suche und Auff llung der durch Gel ndeoberfl chengl ttung eventuell k nstlich erzeugten Hohlformen e Berechnung der fl chenhaften Abflussverteilung bzw konzentrierten Abflussbahnen zu den tiefer liegenden Nachbarzellen e Berechnung der zu jeder Rasterzelle geh renden Einzugsgebietsfl che und Fli
16. 1 Starten eines Simblationslauis n ssn nsseen 38 15 2 Ssimulalionsaplianen senes eek ke ua erden 39 15 2 1 Parameters Parameter Registerkarte uuu ns444nnnnnnnennnnnnnnn 39 15 2 2 Save mode Speichermodus Registerkarte 244444 nn 39 16 Anzeigen und Abfrage von Data sets uuuusssssssssnnnnnnnnnennnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 40 16 1 Die Grafik Werkzeiigleistei nase a n 42 16 2 Legenden Dialdd ns ne 43 16 2 1 Diskrete Daten 224244444444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 43 16 2 2 Kontinuierliche Daten 2u2eu2u6e ee 44 16 3 Ergebnis Optionen au neuen 45 16 4 View Ansicht ass 46 16 5 View options Ansicht Optionen ussssssssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 46 16 5 1 Flow routing Abflussverteilung Registerkarte 46 16 5 2 Vector overlay file Vektordatei Registerkarte 47 16 6 View grid file Rasterdatei anzeigen seessesssnnnreeesseeeenrnnrnesserrrrrrnnn 48 17 Arbeiten mit ZONEN essen 48 18 Das Schneemodell areren 49 18 1 Schneemodell Dialog ee 49 18 1 1 Snow settings Schnee Einstellungen Registerkarte 49 18 1 2 Exposition Registerkarte uuun 4442444444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 52 18 1 3 Frozen soil Gefrorener Boden Registerkarte 55 18 1 4 Watch cell Zelle berwachen Registerkarte
17. Arc Info ASCII asc e Arc Info binary float flt hdr Beide Grid Formate werden durch eine Statistikdatei sta begleitet die folgendes Format besitzt Datentyp Float Integer Minimal Wert Maximal Wert Mittlerer Wert Standardabweichung Anzahl der g ltigen Zellen Summe der g ltigen Zellen Diskrete kategorische Daten Grids besitzen eine Wert Attribut Tabelle vat die die Anzahl der Zellen f r jeden diskreten Wert enth lt Das folgende Beispiel hat 15614 Zellen mit dem Wert 0 9 99900000000000E 0003 0 0 15614 1154 22 3 3 Bodendateien Parameterdateien ASCII Dateiformat CSV 80 Erosion 3D Dateien Das Erosion 3D ASCII Dateiformat besteht aus einer Kopfzeile auf welche die Datenzeilen folgen Die Datenzeilen haben 19 Spalten Die Spaltenzahl und reihenfolge darf nicht ver ndert werden Die Datenwerte sind durch Kommata getrennt Beispiel LfdNr DICHTE CORG ANFW G RAUH EROD BEDCK KORR ft mt gt fu mu gu fs ms gs Nstation Nutzung 1 1400 0 8 26 0 015 0 0008 33 0 4 0 4 0 10 20 15 45 4 2 0 Potatoes 2 1000 0 0 1 1 0 1 0 4 0 10 20 15 45 4 2 0 5112 DBase Dateiformat Die dBase Datei besteht aus 18 Datenfeldern Die Spaltenzahl und Reihenfolge darf nicht ver ndert werden Beispiel Density Corg Initial moisture Roughness Erodibility Canopy cover Skin factor Ft fine clay mt medium clay gt coarse clay fu fine silt mu medium silt gu coarse silt fs fine sand ms
18. Becken ID Zeile Spalte H he des Pixels m 10 Maximaler Wasserpegel Damm H he m 10 Abfluss Infiltrationsverlust Konstante Bounding box Spalte Westen Bounding box Spalte Osten Bounding box Zeile Norden Bounding box Zeile S den Pegel m 10 Volumen m 10 m Bedeckte Zellen Vorfluterabfluss ch_sum_q m m FI EI imp_wsd Arc Info Grid Grid Wert 0 Zelle geh rt nicht zu einem berflutungsbereich gt 0 Becken ID 20 3 2 Ergebnis Data set svlist X Leerzeichen getrennte Textdatei X Becken ID Pegel m 10 Volumen m 10 m Bed Zellen lake_covX asc Arc Info Grid Integer 71 R ckhaltebecken Modell X Intervall Grid Wert 0 Zelle ist nicht von Wasser bedeckt 1 Zelle ist von Wasser bedeckt imp_dep asc Arc Info Grid Float Grid Wert Deposition kg m imp_hyd csv Komma getrennte Textdatei im CSV Format Excel Becken ID Iteration Sequenz Intervall Pegel nach Input aber vor Output m Beckenvolumen nach Input und Output Abfluss Evaporation Infiltration m Beckenfl che nach Input aber vor Output m Kum Vorluter Input in das Becken m Abfluss m Kum Abfluss aus dem Becken m imp_sed csv Komma getrennte Textdatei im CSV Format Excel Becken ID Iteration Sequenz Intervall Zeit seit Sedimentationsbeginn s Ton Deposition im aktuellen Intervall kg Schluff Deposition im
19. Sediment ch_netero Vorfluter Nettoerosion t ha G sedconc Sedimentkonzentration kg m G clayfrac Ton Anteil im Sediment G siltfrac Schluff Anteil im G Sediment netero Nettoerosion t ha G totalero Erosion t ha G totaldep Deposition t ha G 22 2 4 Schneemodell Dateien werden in das Ergebnis Data set geschrieben Dateiname Beschreibung Einheit Format s_liquid Fl ssigspeicher mm G s_solid Festspeicher mm G q_snow Schneeabfluss mm min G melt Schmelzrate mm Zeitintervall G we Wasser quivalent mm G 22 2 5 Expositionsmodell Dateien werden in das Ergebnis Data set geschrieben Dateiname Beschreibung Einheit Format ex_corr Strahlungskorrektur G Faktor t corr Korrigierte Temperatur C G shape Abschattungswerte Gridcodes 1 f r theor G Abschattung O f r theor Keine Abschattung Tag vorausgesetzt SSD 1 0 22 2 6 Langfristmodell Dateien werden in das Ergebnis Data set geschrieben Dateiname Beschreibung Einheit Format Its_sedbudget kumulative kg m G Erosion Deposition f r 78 Erosion 3D Dateien Dateiname Beschreibung Einheit Format Rasterzelle Its_sum_sedvol kumulatives kg m G Sedimentvolumen ber ale Ereignisse und lterationen Its_ch_sum_sedvol kumulatives kg m G Sedimentvolumen im Vorfluter ber alle Ereignisse und lterationen 22 2 7 R ckhaltebecken Modell Datei
20. aktuellen Intervall kg Sand Deposition im aktuellen Intervall kg Kumulative Depositionssumme aller Korngr enfraktioenen kg Tonanteil der Sedimentmenge nach Deposition Schluffanteil der Sedimentmenge nach Deposition Sandanteil der Sedimentmenge nach Deposition Sedimentmenge nach Deposition kg Beckenvolumen nach Input aber vor Output Abfluss Evaporation Infiltration m Sedimentkonzentration Sedimentmenge Beckenvolumen nach Deposition kg m 72 Kombination der Teilmodelle 21 Kombination der Teilmodelle Bevor Sie die Teilmodelle von Erosion 3D kombinieren sollten Sie einige Vor berlegungen treffen Einerseits m ssen Sie sich vergegenw rtigen dass Erosion 3D Ereignis basiert und kein kontinuierliches Modell ist Auf der anderen Seite besitzen einige der Teilmodelle einen mehr oder weniger kontinuierlichen Charakter 21 1 Langfristmodell Das Langfristmodell besitzt zwei Anwendungsmodi e Iterationen sind ein oder mehrere Ereignisse die wiederholt werden e Sequenzen sind eine Kombination von Einzelereignissen Sowohl der Iterations als auch der Sequenzmodus addieren die Ergebnisse der Einzelereignisse auf und liefern eine akkumulierte Abtragsprognose die mit dem Ergebnis eines kontinuierlichen Modells vergleichbar ist e Alternative erlaubt Erosion 3D Ver 3 0 eine unbegrenzte Anzahl von Zeitintervallen und k nnte somit das Erosionsgeschehen ber lange Perioden simulieren obwohl
21. die grundlegende Modellstruktur hierf r nicht geeignet ist Die wichtigste Einschr nkung ist hierbei dass die zeitliche Ver nderung der Bodeneigenschaften des Bodenwasserhaushalts und des Pflanzenwachstums nicht durch entsprechende Teilmodelle automatisch angepasst werden 21 2 Schneemodell Das Schneemodell wurde f r Einzelereignisse entwickelt Da das Modell jedoch die Schneeakkumulation und Schneeschmelze f r eine unbegrenzte Zahl von Zeitintervallen simulieren kann ist auch das Schneemodell in der Lage l ngere Zeitabschnitte zu bearbeiten 21 3 R ckhaltebecken Modell Die Prozesse in einem Sedimentationsbecken sind kontinuierlich und laufen auch nach Beendigung des Niederschlagsereignisses ab Die Begrenzung der Simulation auf ein Ereignis k nnte das Fluten des Beckens die Deposition des Sandanteils und zumindest teilweise auch des Schluffanteils nicht aber das Sedimentieren des Tonanteils und den Abflussr ckgang nach Niederschlagsende beschreiben Andererseits wurde bei der Entwicklung dieser Simulationskomponente nicht versucht ein kontinuierliches Modell zu entwickeln welches die Einschr nkungen kompensiert die durch das Ereignismodell Erosion 3D vorgegeben sind Das Sedimentationsbecken Modell muss daher mit einer ausreichenden Zahl von Intervallen betrieben werden um die Deposition des mitgef hrten Tonanteils und den Abflussr ckgang zu ber cksichtigen 21 4 Kombination von Langfristmodell und Schneemodell Hier
22. ist wird auf die Basis Rasterkarte das gerasterte Vorfluternetz gezeichnet 46 Anzeigen und Abfrage von Data sets View options xi Flow routing Vector overlay file Show flow routing E Show drainage network D Abbildung 31 View options Ansicht Optionen Dialog Flow routing Abflussverteilung Registerkarte 16 5 2 Vector overlay file Vektordatei Registerkarte Show vector overlay Vektordatei anzeigen Wenn dieses Kontrollfeld ausgew hlt ist wird die Datei die mit File ausgew hlt wurde angezeigt File Datei Diese Option ffnet ein Dateiauswahlfenster in dem der Name einer Vektordatei z B mit Landnutzungsgrenzen eingegeben werden kann In der aktuellen Programmversion wird nur das ESRI Shape Format shp unterst tzt Color Farbe Bestimmt die Linienfarbe der Vektoren View options x Fow routing Veerei I7 Show vector overlay File Color E ndividuelt Cancel Abbildung 32 View options Ansicht Optionen Dialog Vector overlay file Vektordatei Registerkarte 47 Anzeigen und Abfrage von Data sets 16 6 View grid file Rasterdatei anzeigen Mit der Funktion View grid file Rasterdatei anzeigen k nnen Sie sich ein Grid das in einem der unterst tzten Dateiformate vorliegt in Kartenform darstellen lassen Der voreingestellte Datentyp sind kontinuierliche Daten falls nicht eine Werte Attributtabelle vat in einer fr heren Sitzung erstellt wurde Grids bz
23. lt Stellen Sie ggf das Dateiformat ein Jetzt werden Sie in den Feldern Name Rows Columns and Cell size ber die Grid Charakteristika informiert Fahren Sie mit den brigen Parametern fort Die Namens Konvention f r die Korngr enklassen sind wie folgt Es m ssen 9 Grids vorliegen welche die Korngr enklassen von Feinton 1 bis Grobsand 9 enthalten Die Nummer der Korngr enklasse wird an den Dateinamen angeh ngt z B grain1 asc grain2 asc In dem Dialog w hlen Sie nur die Datei aus welche die erste Korngr enfraktion enth lt z B graini asc Korngr en Grids sind Integer Grids d h ganzzahlig Die Summe aller Klassen f r eine Zelle muss 100 betragen 31 Bodenparameter Soil input files x Name Rows Columns Cell size Erodibility no file selected 0 0 i Roughness no file selected 0 7 i Cover no file selected 0 0 5 Particle no file selected 0 0 i Bulk density no file selected 0 0 0 no file selected 0 0 0 ee no file selected 0 0 D EEO no file selected 0 0 0 KEREKE i Cancel Abbildung 17 Soil input files Boden Eingabedateien Dialog mit Bodenparameter Eingabegrids Dr cken Sie zuletzt den Create output data set Ausgabe Data set erstellen Schalter Das File format Dateiformat Fenster erscheint Dort k nnen Sie zwischen ASCII und Bin rformat w hlen Wenn Sie Ok dr cken ffnet sich das Dialogfenster Save Soil Data set Boden Data set
24. medium sand gs coarse sand Nstation obsolete not used Join item Lookup Tabellen Datei ASCII file format Die Lookup Tabelle besteht aus zwei durch Kommata getrennten Spalten Den Daten voran steht eine Kopfzeile Die Spalten sind ID number Join item dBase file format Die Lookup Tabelle besteht aus zwei Feldern Die Felder sind ID number Join item 81 Erosion 3D Dateien 22 3 4 Dateien mit meteorologischen Daten Eine Datei mit meteorologischen Daten besteht aus einem f nfzeiligen Dateikopf und einem Datenabschnitt Die Spalten sind durch Kommata getrennt Das Dezimaltrennzeichen ist der Dezimalpunkt Die ersten f nf Zeilen des Dateikopfes sind in der aktuellen Version nicht signifikant m ssen aber vorhanden sein Die erste Zeile enth lt die Stations ID Nummer Die ID Nummern beginnen mit O und sind durchlaufend nummeriert F r jede ID im Meteo Zonen Grid muss eine entsprechende ID in den meteorologischen Dateien vorhanden sein Die zweite Zeile enth lt die H he der Station optional Die dritte und vierte Zeile zeigen die Koordinaten optional Der Stationsname kann in Zeile 5 eingegeben werden Datenzeilen beginnen mit der Datums und Zeitinformation gefolgt von den meteorologischen Daten Dateistruktur Y M D H M ID1 1D2 Y M D H M H he1 H he2 Y M D H M x Koordinate1 x Koordinate2 Y M D H M y Koordinate1 y Koordinate2 Y M D H M Name1 Name2 Jahr Monat Tag Stunde Minute Daten1 Daten2 Bei
25. niedrigen Wasserpotenzials nicht gefroren und erlaubt die Infiltration des Schmelz und eventuellen Niederschlagswassers Ungefrorenes Wasser ist bis zu einer Temperatur von minus 12 C im Boden vorhanden Abh ngig vom Wassergehalt sind gro e Poren des Bodens wegen der Wirkung der Oberfl chenspannung mit Luft gef llt In diesen Poren kann das Wasser so lange perkolieren bis das Wasser gefriert und diese Poren verstopft Die verminderte Infiltrationskapazit t steigert die Menge des Oberfl chen Abflusses und der Erosionsrate Daher bietet Erosion 3D die Option ob der Boden gefroren ist oder nicht F r teilweise gefrorenen Boden kann der Benutzer den als fl ssige Phase infiltrierenden Anteil des Schmelz und oder Niederschlagswassers festlegen 55 Das Schneemodell Snow model Ea V Snow module on off Snow settings Exposition Frozen soil watch cell IV Frozen soil Fraction of infiltration 0 0 0k Cancel ii i Save s Default Abbildung 35 Snow model Schneemodell Dialog Frozen soil Gefrorener Boden Registerkarte Frozen soil Gefrorener Boden Wenn dieses Kontrollk stchen aktiviert ist wird der Wert f r den Anteil der Infiltration Fraction of infiltration in die Berechnung des Oberfl chenabflusses mit einbezogen Fraction of infiltration Infiltrationsanteil Dieser Parameter bestimmt wie viel Wasser im Vergleich zu den Bedingungen ohne Schneedecke in den Boden infiltrieren kann Wertebe
26. refreezing Koeffizient f r das R ckgefrieren Koeffizient CRFR f r das R ckgefrieren Default 1 0 Degree day factor Tagesgradfaktor Temperaturabh ngiger Schmelzfaktor CO f r die T Index Methode mm d C Default 2 2 Degree day factor without wind consideration temperaturabh ngiger Tagesgradfaktor Temperaturabh ngiger Schmelzfaktor C1 bei der T U Index Methode mm d C Default 1 0 Degree day factor considering wind windabh ngiger Tagesgradfaktor Windabh ngiger Schmelzfaktor C2 bei der T U Index Methode mm d C m s Default 0 8 Minimum radiation melt factor Min strahlungsabh ngiger Schmelzkoeffizient Minimaler strahlungsabh ngiger Schmelzkoeffizient RMFMIN mm d C bei der kombinierten Methode Default 1 5 Maximum radiation melt facto Max strahlungsabh ngiger Schmelzkoeffizient r Maximaler strahlungsabh ngiger Schmelzkoeffizient RMFMAX mm d C bei der kombinierten Methode Default 2 5 Evaporation correction Verdunstungskorrektur Wenn das Kontrollk stchen f r die Verdunstungskorrektur ausgew hlt ist wird in Abh ngigkeit von Datum und Uhrzeit ein konstanter Verdunstungswert vom Wasser quivalent der Schneedecke abgezogen 18 1 2 Exposition Registerkarte Das Expositionsmodell kann nur dann funktionieren wenn ein Meteo Zonengrid und eine Datei mit Daten zur Sonnenscheindauer angegeben werden Das Modell wird durch Auswahl des Schalters Perform exposition correction Exp
27. und Meteo Zone Die Wind Datei wird au er f r die T Index Methode f r alle Berechnungsverfahren der Schneeschmelze ben tigt Water equivalent Wasser quivalent Mit der Dropdown Liste w hlen Sie zuerst den Datentyp None Keine die aktuelle Auswahl wird gel scht Table Tabelle Die Wasser quivalentdaten liegen im CSV Tabellenformat vor welches mit Erosion 3D kompatibel ist Die Wasser quivalent Datei enth lt je einen Wert mm pro Meteo Zone Grid Die Wasser quivalentdaten liegen als Grid vor Wenn keine Datei f r das Wasser quivalent angegeben wird kann die Schneeakkumulation vom Modell simuliert werden Snow age Schneealter Mit der Dropdown Liste w hlen Sie zuerst den Datentyp None Keine die aktuelle Auswahl wird gel scht Table Tabelle Die Schneealterdaten liegen im CSV Tabellenformat vor welches mit Erosion 3D kompatibel ist Die Schneealter Datei enth lt je einen Wert d pro Meteo Zone Wenn keine Datei f r das Schneealter angegeben wird verwendet das Modell stattdessen die Konstante Wasserspeicherkapazit t des Schnees CWH s u 50 Das Schneemodell Snow model xi IV Snow module onoff Snow settings Exposition Frozen soil Watch cell Inv R Sta C Res Type Temperature indataysnowhs1 t_s1_kl csv 289 1 10 Tabie Wind no file selected 0 0 i None indatahsnow we_si_kl csv 1 1 0 Tabie indata sno age_si_kl csv 1 1 0 Tabe Method Tea 0
28. Classification method Equal interval v 465 54 472 26 Digits 2 a 472 26 473 38 Number of classes BO 478 98 485 69 485 69 492 41 492 41 499 13 Theme Elevation m Color scheme Hypsography B i Cancel gt Load Save Abbildung 28 Legendenklassifikation kontinuierliche Daten Define Custom Colors gt gt Abbildung 29 Dialog f r die Farbenbearbeitung 16 3 Ergebnis Optionen In der View data Daten anzeigen Registerkarte k nnen Sie denjenigen Parameter ausw hlen der mit dem Men befehl View result data set Ergebnis Data set anzeigen dargestellt wird 45 Anzeigen und Abfrage von Data sets Data Sediment budget cell Gverland Hoss channel Hoss Runoff Runoff C Sediment volume C Sediment volume Sediment concentration C Net erosion C Clay C Clay C Silt C Sit C Erosion C Deposition Net erosion Cancel Help Default Abbildung 30 Ergebnis Optionen View data Registerkarte 16 4 View Ansicht 16 5 View options Ansicht Optionen 16 5 1 Flow routing Abflussverteilung Registerkarte Show flow routing Abflussverteilung anzeigen nur verf gbar f r Relief Data sets Wenn diese Funktion aktiviert ist wird auf jede Rasterzelle ein Pfeil gezeichnet der die Hauptabflussrichtung D8 anzeigt Show drainage network Vorfluternetz anzeigen nur verf gbar f r Relief und Ergebnis Data sets Wenn diese Funktion aktiviert
29. Erosion 3D Ver 3 0 Benutzerhandbuch GeoGnostics Software Das Titelblatt zeigt eine durch EROSION S3D erstellte Erosionsprognosekarte f r einen Landschaftsausschnitt mit einer Fl che von rund 720 km2 Die r umliche Aufl sung betr gt 20 m 1500 1200 Rasterzellen Dieses Buch ist als Ganzes oder in Teilen urheberrechtlich gesch tzt Jegliche Vervielf ltigung Nachdruck bersetzung Verwendung der Abbildungen Reproduktion auf Mikrofilm und Speicherung in Datenbanken sind ohne Erlaubnis des Autors unzul ssig und strafbar Zuwiderhandlungen werden nach dem Deutschen Urheberrechtsgesetz verfolgt Erosion 3D Benutzerhandbuch Ver 3 0 Revision 0 87 26 11 2002 2002 Michael von Werner Berlin Inhalt 1 Allgemeine Eigenschaften 244444400snnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nenn 6 1 1 Anwendungsbereiche 4444444444000nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 6 1 2 Modellstruktur und Komponenten u 4444444444B0nnnnnnnnnnn nenne 7 1 3 Bellenihge rssssnree ebenen 8 1 4 Mabeinheltenssu seen een 9 1 9 Koordinaten see een 9 1 6 Neuerungen in Version 3 uuussss44nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 9 2 Hardware und Software Voraussetzungen uussssssssssssnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 9 3 1 gt 1 72 gt 11 31 1 WORPRRRERENRERRNEHHERSEERTEHREEFENEESUREREHETEREURTERERNECTEEREHERERNENNERTEETERERFERERHE
30. Polygons nur bei geladener Vektordatei verf gbar Zoom vergr ern 2x Zoom verkleinern 2x Verschieben Verschiebt die Zeichnung Der gew hlte Punkt wird das Zentrum des dargestellten Bereichs Zoom Auswahlfenster Ein Ausschnitt wird angezeigt der durch ein rechteckiges Fenster festgelegt wird Zoom Grenzen Zoomt zur Darstellung der Kartengrenzen und aller Objekte Legende ffnet den Legenden Dialog 42 Anzeigen und Abfrage von Data sets Grafik kopieren Kopiert die Rasterkarte in die Zwischenablage Grafik speichern Speichert die Rasterkarte in eine BMP Datei Drucken Druckt die aktuell angezeigte Grafik auf einem Drucker aus Grafik schlie en Beendet die Kartenansicht und kehrt zum Hauptmen zur ck 4 Pour point nur verf gbar beim Speicherbecken Modell xPRR 16 2 Legenden Dialog R umliche Daten k nnen in zwei Datentypen untergliedert werden Ein Datentyp wird als diskret bezeichnet wenn nur eine finite Anzahl von Werten m glich ist Diese Daten beziehen sich auf Fl chen mit definierten Grenzen z B Seen Landnutzungseinheiten Linien z B Stra en Eisenbahnschienen oder Punkten z B Bohrl cher Kontinuierliche Karten enthalten Werte die ein Kontinuum sowohl numerisch als auch geographisch umfassen wie z B H hen oder Erosionsdaten Der Wertebereich der Kartendaten wird in Werteklassen unterteilt wobei jeder Klasse z B eine Farbe zugeordnet wird Wenn die Daten Dezimalzahlen e
31. UFELETFERTRERERER 10 4 Registrierung und Aktivierung 244444ssunnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nennen 10 4 1 DEMO Versl Nan reellen 10 2 2 VOIVETSIOM Sn 10 3 Pl gramimablallb sccssssssetseensteeeeeentereeeheeneeeee ren ira 11 6 Dala SCIS aussteigen 12 7 Eingabeparamelar susanne denen 12 7 1 Rellel arameier nn see 12 7 2 Bodenparameter ana 15 7 3 Niederschlagsparameter 2444444440nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn nn 16 8 A sgabepar ameter sns aa kr aaa EEE A aa E EE ERa 17 9 Piojekt Daleiehi nosean220ReRere re 18 9 1 Projektdatei des Hauptmoduls uus 4444244444400Rnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 18 9 2 Projektdateien der Teilmodelle nn ense 18 10 Konvertierung von Dateien alter Modellversionen Version 1 18 10 1 Reliefparameter 44400000444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 19 10 2 Bodenparameter 2 uses0ner ee een 19 10 3 Niederschlagsparameter u 44444444440Hnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 19 11 GHIdHO ls ee E E E E A E 19 11 1 Grid calculator Grid Rechner anna 19 11 2 Zonal statistics Zonale Statistik uuununsnnnennnnnnnnnnnnnnsnnnnnnnnnnnnn 19 11 3 Create hillshade Schummerung berechnen 4442444444n0n gt 19 12 Relieiparameter une 19 12 1 Erzeugung eines Relief Data sets
32. Zu diesem Zweck k nnen die H henwerte von einer oder von zwei Zellen am Auslass erniedrigt werden Relief options x Flow routing Slope computation Edit gid Pits and planes V Fill depressions IV Treat flat areas Resolution m 10 2 3 Breaching no breaching breaching with 1 cell C breaching with 2 cells j Cancel Help Default Abbildung 14 Relief options Relief Optionen Dialog mit der Registerkarte Pits and planes zur Behandlung von Hohlformen und Ebenen 12 3 5 Relief Ausgabe Dateien Aspect Exposition Dateiname aspect Der aspect Expositions Wert gibt die Richtung des gr ten Gef lles einer Zelle an gemessen im Uhrzeigersinn von Norden Einheit Grad Wertebereich 0 360 Catchment Einzugsgebiet Dateiname catch Der catchment Einzugsgebiets Wert ist die akkumulierte Flie l nge im Zelleinzugsgebiet die sich aus dem D8 Algorithmus ergibt Einheit Meter Wenn Sie diesen Wert mit der Zellgr e multiplizieren erhalten Sie die Einzugsgebietsfl che der Zelle Channel Vorfluter Dateiname channel Dieses Grid ist die Raster Repr sentation des Abfluss Netzwerks das sich aus dem CSA Wert ergibt m gliche Werte 0 kein Vorfluter 1 Vorfluter DEM DGM Dateiname fill Dieses Grid repr sentiert das DGM nach Auff llung der Hohlformen Einheit m DEM nach Behandlung der Ebenen Dieses Grid repr sentiert das DGM nach der Behandlung der Ebenen
33. bei m ssen die drei Langfristoptionen ber cksichtigt werden e Iterationen und Schnee Diese Kombination ist m glich ein Einzel Schneeereignis wird mehrere Male wiederholt 73 Kombination der Teilmodelle Sequenzen und Schnee Diese Kombination ist nicht m glich da jedes Schneeereignis einen vollst ndigen Schneeparameter Datensatz ben tigen w rde Unbegrenzte Anzahl von Intervallen und Schnee Diese Kombination ist m glich F r die Simulation der wiederholten Schneeakkumulation und schmelze m sste eine entsprechende Kalibrierung durchgef hrt werden 21 5 Kombination von Langfristmodell und R ckhaltebecken Modell Auch hier m ssen die drei Langfristoptionen ber cksichtigt werden Iterationen und R ckhaltebecken Modell Diese Kombination ist m glich Ein einzelnes Niederschlagsereignis wird mehrfach wiederholt Die Topographie innerhalb des Sedimentationsbeckens wird nicht entsprechend der Deposition des Materials angepasst das durch den Vorfluter eingetragen wird Sequenz und R ckhaltebecken Modell Diese Kombination ist nicht m glich da das hydrologische Verhalten des Sedimentationsbeckens nicht mit Einzelereignissen beschrieben werden kann Unbegrenzte Anzahl von Intervallen und R ckhaltebecken Modell Diese Kombination ist m glich 21 6 Kombination von Schneemodell und R ckhaltebecken Modell Die Kombination von Schneemodell und R ckhaltebecken Modell mit einem Einzelereignis das aus einer ausreic
34. belle 5 Ausgabeparameter f r Erosion 3D Anmerkungen 1 Die Sedimentbilanz ist der aus den gesamten Umlagerungsprozessen innerhalb einer Rasterzelle resultierende Erosions oder Depositionsbetrag f r eine Zelle Die Darstellung dieses Wertes in Kartenform erleichtert die Identifizierung kritischer Bereiche 17 Ausgabeparameter 2 Wenn Sie den Wert der Nettoerosion eines Vorfluterelementes am Ausgang des Einzugsgebietes abfragen erhalten Sie den Erosionsbetrag des Einzugsgebietes in Tonnen pro Hektar 3 Ein weiterer wichtiger Parameter ist der Sedimentaustrag Wenn Sie diesen Parameter am Ausgang des Einzugsgebietes abfragen erhalten Sie den Sedimentaustrag in Kilogramm pro Einheitsbreite Durch Multiplikation dieses Wertes mit der Zellbreite erh lt man den gesamten Sedimentaustrag Hinweis Nicht alle Parameter werden nach Beendigung eines Simulationslaufs automatisch gespeichert vgl Simulation Simulation options Save mode 9 Projekt Dateien Erosion 3D verwendet eine spezielle Projektdatei e3d in welche die voreingestellten Werte f r zahlreiche Parameter enth lt Wenn Sie den Default Schalter in einem Dialogfenster dr cken werden dessen Werte in die Datei e3d in gespeichert Projektdateien existieren f r das Hauptmodul und f r die Teilmodelle Schneemodell und Langfristmodell 9 1 Projektdatei des Hauptmoduls Mit dem Men eintrag File Open Project kann die Projektdatei des Hauptmoduls ge ff
35. cel Help Default Abbildung 13 Dialogfensters Relief options Relief Optionen Registerkarte Edit grid zur Auswahl des angezeigten Reliefparameters 12 3 4 Pits and planes Hohlformen und Ebenen Registerkarte Fill depressions Hohlformen auff llen K nstlich erzeugte Gel nde Hohlformen und Spitzen sind h ufig Fehler in DGM Daten die durch die geringe Aufl sung der H hendaten oder durch Rundung auf die n chstliegende Ganzzahl entstehen Hohlformen sollten aufgef llt werden um eine fehlerfreie Ableitung des Einzugsgebietes und des Gew ssernetzes zu gew hrleisten Wenn Hohlformen nicht gef llt werden kann ein aus dem DGM abgeleitetes Gew ssernetz k nstlich unterbrochen sein Treat flat areas Ebenen behandeln Diese Funktion modifiziert das DGM derart Diese Funktion modifiziert das DGM derart dass der Abfluss ber ebene Fl chen hinweg zu tiefer gelegenen Gel ndebereichen geleitet werden kann Resolution DGM Genauigkeit Dieser Wert bestimmt die Genauigkeit mit der der Pr prozessor die DGM Daten behandelt Die Zahl gibt den Exponenten der Aufl sung an z B bedeutet 2 eine Aufl sung von 1 cm Breaching Durchbr che Wenn breaching ausgew hlt ist berpr ft das Programm den Auslass einer geschlossenen Hohlform Depression im DGM um diese eventuell zu beseitigen deren Gr e zu verringern oder die Durchg ngigkeit eines Abflussweges zu 27 Reliefparameter gew hrleisten
36. das Langfrist Simulationsmodul an und ausschalten 19 4 2 Long term options Langfrist Optionen Registerkarte Iterations Iterationen Mit dem Iterations Wert wird festgelegt wie oft ein Einzelereignis oder eine Sequenz von Ereignissen wiederholt simuliert wird Result Smooth passes Gl ttungsdurchl ufe Nach der Simulation k nnen die berechneten Abtragsergebnisse innerhalb eines rechteckigen Fensters gegl ttet werden Das Modell ermittelt das Mittel der Werte innerhalb einer spezifizierten Nachbarschaft deren Gr e in Smooth radius angegeben wird und sendet sie an die entsprechende Zellposition des Ausgabe Grids Der Parameter Smooth passes Gl ttungsdurchl ufe bestimmt wie oft diese Funktion wiederholt wird Ein Wert von 0 bedeutet dass keine Gl ttung durchgef hrt wird Voreinstellung Das modifizierte Ergebnisgrid wird in die Datei sedbudget_sm gespeichert 60 Langfrist Simulationsmodell Smooth radius Gl ttungsradius Der Wert Smooth radius Gl ttungsradius bestimmt die Gr e des Gl ttungsfensters Ein Radius von 1 bedeutet ein 3x 3 Rechteck 2 bedeutet ein 5x5 Rechteck usw Save result at the end of Ergebnisse speichern am Ende von Bei einer Langfristsimulation sind drei Modi m glich 1 Iterationen eines Ereignisses ohne Sequenz 2 Sequenz ohne Iterationen 3 Sequenz mit Iterationen In Abh ngigkeit von der Auswahl der angebotenen Optionen werden unterschiedliche Ergebnis
37. dell a Erosion 3D basinwsd asc Fie Hesult View Help e al Aamlala S Bla x Current 4588231 5624741 Z Abbildung 42 Maximale Ausdehnung des berflutungsbereichs Das R ckhaltebecken Modell wird in Relief Hydro Check dam model Check dam options mit dem Kontrollk stchen Run model Modell verwenden aktiviert Die eigentliche Simulation wird ganz normal mit Simulation Run gestartet W Check dam options iof x V Run model IV Save stage volume list nnenssussnssnssnssunsnnssnsununnnnnent V Save hydro data IV Save sediment data Cancel Defaut Abbildung 43 Check dam options R ckhaltebecken Optionen Save stage volume list Pegel Volumen Liste speichern Wenn diese Option gew hlt ist wird die Pegel Stauvolumen Liste f r jedes Becken im Ergebnis Data set gespeichert 70 R ckhaltebecken Modell Save lake cover Wasserbedeckung speichern Wenn diese Option gew hlt ist wird die Wasserbedeckung f r jedes Zeitintervall gespeichert Save hydro data Hydrologische Daten speichern Wenn diese Option gew hlt ist werden Pegel Volumen und Abfluss f r jedes Becken und Intervall gespeichert Save sediment data Sedimentationsdaten speichern Wenn diese Option gew hlt ist werden die Sedimentationsdaten Deposition Sedimentmenge Sedimentkonzentration f r jedes Becken und Intervall gespeichert 20 3 Ausgabe Dateien 20 3 1 Relief Data set pourpt dat
38. e erhalten werden Die abgefragten Werte k nnen durch Dr cken des Copy Kopieren Schalters in die Zwischenablage kopiert werden Folgende Werte werden kopiert e X Koordinate e Y Koordinate e Sedimentbilanz e Abflussh he e Sedimentmenge e Sedimentkonzentration e Ton e Schluff e Giesamterosion e Gesamtdeposition e Nettoerosion e Abflussh he im Vorfluter e Sedimentmenge im Vorfluter e Nettoerosion im Vorfluter 41 Anzeigen und Abfrage von Data sets Ton im Vorfluter Schluff im Vorfluter Die Werte sind durch Kommata getrennt Zum Beenden der Rasterkarten Ansicht dr cken Sie den X Werkzeugschalter oder w hlen Sie View Close graphics Ansicht Grafik schlie en x Data for selected cell Iof xi 4597064 000 Y 5623548 000 Gol aZ Row 131 Cell data overland flow Upslope data overland flow l Erosion 0 000 kan Erosion 0 260 t ha Runoff 0 000 mm Deposition 0 260 t ha Sediment volume 0 000 kg m Net Erosion 0 000 t ha Sediment concentration 0 000 kg m Upslope data channel flow El 0 a Runoff 19 116 r m Silt 0 i Sediment volume 11326 105 kg m SCHERE SEEREHEERER annann INBLETOSIOR 1 669 tha Clay E Silt 86 Abbildung 26 Abfrage von Data sets 16 1 Die Grafik Werkzeugleiste ip D 309 c Abfrage Abfrage von Daten einer Rasterzelle abh ngig vom gew hlten Parametertyp Ausw hlen Auswahl eines
39. e wegl nge Abflusskonzentration e Schwellenwertberechnung zur Bestimmung des Anfangs konzentrierter Abflussbahnen Vorfluter und e Bestimmung der Wasserscheidenlage und des Einzugsgebietsauslasses Durch das GIS Modul wird insbesondere auch die Schnittstelle zu anderen Informationssystemen hergestellt und die Bearbeitung der Eingabe und Ergebnisdaten mit Hilfe dieser Systeme gew hrleistet Die Processing Komponente von Erosion 3D f hrt die eigentlichen Simulationsrechnungen durch und ber cksichtigt u a die folgenden Teilprozesse der Bodenerosion e Niederschlagsinfiltration Green Ampt Ansatz e Abflussbildung Infiltrations berschuss und Muldenr ckhalt e Abl sung der Bodenteilchen von der Bodenoberfl che e Partikel und daran gebundener Schadstofftransport sowie Deposition differenziert nach 9 Korngr enklassen des Feinbodens in Abh ngigkeit von der Transportkapazit t des Oberfl chenabflusses e Partikelanreicherung entlang des Transportweges sowie Sedimentr ckhalt in Stauhaltungen e Wintererosion Bodengefrornis und Wasserhaushalt der Schneedecke e Langfristige Relief nderung durch Bodenabtrag 1 3 Bedienung Erosion 3D verf gt ber eine graphische Benutzeroberfl che von der aus s mtliche Befehle ber Pull Down Men s und Dialoge aufgerufen werden ber diese k nnen ebenfalls die durch die mit Hilfe eines Geographischen Informationssystems z B Arcinfo ArcView GRASS extern erzeugten Eingabedateien aufgerufen
40. earbeitungsparameter gehen in das Modell ein Parameter Einheit Bestimmung ber DATENFINDER Eingabeprogramm 1 Bodenart KA4 Name Landnutzungsart div Kategorien Monat Name Bodenbearbeitungsart div Kategorien Anfangswassergehalt niedr mittel normal Bodenzustand norm verd gelock Entwicklungszustand des qgut l ckig dicht Pflanzenbestandes Mulchgehalt Gew Parameter Manuelle Eingabe Lagerungsdichte Anfangswassergehalt Organischer Kohlenstoffgehalt Erosionswiderstand Hydraulische Rauhigkeit n Bodenbedeckungsgrad z B Pflanzen Steine Mulch Korngr enverteilung f r 9 Kornfraktionen Feinton bis Grobsand gem DIN Skinfaktor zur boden und landnutzungs abh ngigen Kalibrierung der hydraulischen Leitf higkeit Tabelle 3 Eingabeparameter zur Beschreibung der Bodeneigenschaften in Erosion 3D 1 in Ver 3 0 noch nicht implementiert Den Ablauf des Preprocessings der Bodenparameter zeigt Abbildung 5 Einheit kg m Vol N m s m Gew 15 Eingabeparameter Bodendaten Boden Data set Erosion 3D Erosions widerstand Erosions widerstand Bedeckung gt Bedeckung j Landnutzung und f f f f f f f f l l l Textur gt Griderstellung aus Lagerungs Bodendaten La
41. ef Optionen Editier Grid sehen Sie eine Karte mit dem gew hlten Reliefparameter W hlen Sie nun das Abfrage Werkzeug aus der Symbolleiste Markieren Sie die Rasterzelle die Sie abfragen wollen mit dem Fadenkreuz Cursor Ein Dialogfenster erscheint in welchem die wichtigsten Reliefparameter f r die Zelle angezeigt werden 22 Reliefparameter ra Data for selected cell Biel Es x 4587139 000 Y 5623995 000 Col 45 Row 86 grsuzesssasssnagene Tassnenasensunsnssa Altitude m 471 41000 Flow type Slope 5 040 Dverland flow Area m 100 550 C Channel flow Upslope area r 1497 9 Walley line Flow distribution m m 4 BAr 1 12 ty a ee e Abbildung 10 Abfrage von Reliefparametern Im oberen Teil des Fensters werden die Koordinaten X und Y und die Grid Position Row Zeile und Col Spalte der markierten Rasterzelle angezeigt Altitude H he H he in m Slope Neigung Hangneigung Wertebereich 0 90 Area Fl che Die wahre geneigte Fl che der Rasterzelle in m Upslope area Einzugsgebietsfl che Die Einzugsgebietsfl che einer Zelle in m Flow type Abflusstyp Overland flow Oberfl chenabfluss In der ausgew hlten Zelle findet nur Oberfl chenabfluss ab 23 Reliefparameter Channel flow Vorfluter Abfluss Die Rasterzelle enth lt einen Vorfluter in den der Oberfl chenabfluss entw ssern kann
42. elldateien neu zu erstellen 18 Konvertierung von Dateien alter Modellversionen Version 1 10 1 Reliefparameter W hlen Sie File Convert TP to Relief data set Datei Umwandeln TP in Relief Data set zum Konvertieren einer Version 1 Reliefparameterdatei tp in ein Relief Data set 10 2 Bodenparameter W hlen Sie File Convert SL to Soil data set Datei Umwandeln SL in Boden Data set zum Konvertieren einer Version 1 Bodenparameterdatei s in ein Boden Data set 10 3 Niederschlagsparameter W hlen Sie File Convert Precipitation to CSV Datei Umwandeln Niederschlag in CSV zum Konvertieren einer Erosion 2D reg oder Erosion 3D pr Niederschlagsparameter Datei in eine CSV Datei Bei Dateien im Erosion 2D Format wird das Datum in die neue Datei bernommen Dateien von Erosion 3D besitzen jedoch keine Zeitinformation so dass das Startdatum f r die Ausgabedatei auf 1 1 2000 gesetzt wird Bei beiden Formaten wird die Startzeit auf 12 00 gesetzt 11 Grid tools 11 1 Grid calculator Grid Rechner Der Grid Rechner erm glicht die Addition Subtraktion Multiplikation oder Division eines Grids mit einem anderen Grid oder mit einem konstanten Wert Ein Anwendungsbeispiel ist die Berechnung der Topographiever nderung nach einer Langfristsimulation 11 2 Zonal statistics Zonale Statistik Diese Funktion errechnet f r jede Zone das Mittel Minimum Maximum Wertebereich Summe Standardabweichu
43. en Sie 3 Dateien f r die Erstellung eines Boden Data sets Dr cken Sie Raster file Rasterdatei um ein Grid zu ffnen das f r jede Rasterzelle einen numerischen ID Code enth lt Dr cken Sie Lookup table file bersetzungstabellen Datei um eine Lookup Tabelle zu ffnen die den Zellcode der Grid Datei in einen numerischen oder alphanumerischen Code der Bodenparameterdatei bersetzt Dr cken Sie Soil data file Bodenparameterdatei um eine Datei zu ffnen die die tats chlichen Bodenparameter f r jede Nutzungsart enth lt File Name Rows Columns Cell size Raster file no file selected 0 0 0 File Name Records Soil data file no file selected 0 Lookup table file no file selected 0 Cancel Abbildung 19 Soil input files Dialog Landnutzungsgrid und Parameterdatei Dr cken Sie zuletzt den Create output data set Ausgabe Data set erstellen Schalter Das File format Dateiformat Fenster erscheint Dort k nnen Sie zwischen ASCII und Bin rformat w hlen Wenn Sie Ok dr cken ffnet sich das Dialogfenster Save Soil Data set Boden Data set speichern Gehen Sie zu dem Verzeichnis in dem das neue Data set angelegt werden soll Dr cken Sie den Neuer Ordner Schalter und geben Sie einen Namen f r das neue Data set an Ein neues Verzeichnis wird angelegt Dr cken Sie Ok um fortzufahren 13 3 Soil options Boden Optionen Im Soil options Boden Optionen Dialog Soil landuse Soil options k nne
44. en werden in das Relief Data set geschrieben Dateiname Beschreibung Einheit Format pourpt dat Pour point Beschreibung T imp_wsd Einzugsgebiet des Pour Sedimentationsbecken ID G points Dateien werden in das Ergebnis Data set geschrieben Dateiname Beschreibung Einheit Format pourpt dat Pour point Beschreibung T lake_covX Einzugsgebiet des Pour Sedimentationsbecken ID G points f r spezif Intervall imp_dep Deposition im kg m G Sedimentationsbecken imp_hyd csv Hydrodaten T imp_sed csv Sedimentdaten T svlist Pegel Volumen Bedeckte T Zellen G Grid T Tabelle o optional 79 Erosion 3D Dateien 22 3 Dateiformate Allgemeine Hinweise Wenn Sie Werte in Dialogfenstern angeben m ssen Sie diese so eingeben wie es in den regionalen Einstellungen L ndereinstellungen f r Zahlen in Windows eingestellt ist Wenn bei Ihren regionalen Einstellungen das Komma als Dezimaltrennzeichen angegeben ist m ssen Sie auch in den Dialogfenstern das Komma verwenden Bei Eingabedateien m ssen Sie jedoch unabh ngig davon immer den Punkt als Dezimaltrennzeichen verwenden Das Listentrennzeichen f r Eingabedateien mit csv Endung ist das Komma unabh ngig von den regionalen Einstellungen 22 3 1 Eingabe Grid Dateien Unterst tzte Formate f r Eingabe Grids sind e Arc Info ASCII e Arc Info binary float e Surfer 6 ASCll Binary e Grass 22 3 2 Ausgabe Grid Dateien Unterst tzte Formate f r Ausgabe Grids sind e
45. enscheindauer SSD T 22 1 7 R ckhaltebecken Modell Datentyp Beschreibung Einheit Format Float R ckhaltebecken Geometrie m G Niederschlagsdaten T 22 2 Ausgabedateien 22 2 1 Relief Dateinamen Dateiname Beschreibung Einheit Format catch Einzugsgebiet der Zelle m G etype D8 Flie richtung e3d amp G Vorfluter channel Vorfluternetz 0 G Vorfluter 1 Vorfluter fdir D8 ESD Flie richtung G Gridcode 1 8 flowdist FD8 Abflussverteilung G NE N slope Hangneigung 9 G surface Zellfl che m7 G aspect Aspect 9 G flowdir D8 Flie richtung JIH G 1 128 flowacc Abflusskonzentration Anzahl G uparea Einzugsgebiet der Zelle Anzahl G dem fill DGM nach Verf llung der m G Hohlformen flowpath Flie wege 0 f r eine Zelle mit G unbestimmter Flie richtung oder unbestimmter H he 1 Zelle die das Ende eines Flie weges ist 2 Zelle die der eines Flie weges ist 3 Zelle die gleichzeitig Anfang und Ende eines Flie weges ist 4 Zelle die einen Zufluss hat und deren Flie vektor zu Beginn 76 Erosion 3D Dateien Dateiname Beschreibung Einheit Format einer tiefer gelegenen Zelle zeigt die ebenfalls einen definierten Flie vektor hat flowvect Flie vektoren TOPAZ G dem_re DGM nach Berechnung m G der Flie richtun
46. er aus der H hendifferenz zwischen einer Zelle und ihren Nachbarn ermittelt wird Einheit Grad Bereich 0 90 Surface Reale geneigte Fl che einer Zelle Einheit m 29 Reliefparameter Uparea Identisch mit flowaccumulation Flowacc s o 12 4 Drainage Network Vorfluternetz Dialog Drainage Network Generation Automatic creation Fr Critical source area m eo Cancel Help 4 Default E el Abbildung 15 Drainage network Dialog Vorfluternetz Automatic Automatisch Das Programm bestimmt automatisch unter Ber cksichtigung des CSA Schwellenwertes s u die Ausdehnung bzw Dichte des Gew ssernetzes wenn dieses Feld grau unterlegt ist Wenn das Feld aktiviert ist kann das Gew ssernetz aus einer Rasterdatei geladen werden die durch die Schaltfl che unterhalb ausgew hlt werden kann Critical source area CSA Kritische Einzugsgebietsfl che Das Programm vergleicht die Abflusskonzentraiion mit dem gew hlten Schwellenwert CSA critical source area um die Ausdehnung bzw Dichte des Vorfluternetzes zu bestimmen Der Schwellenwert bestimmt die Mindest Einzugsgebietsfl che in m die notwendig ist um einen Vorfluter auszubilden Einem Rasterelement werden die Eigenschaften einer Vorfluterzelle automatisch zugeordnet wenn die aus der Abflusskonzentration berechnete Teileinzugsgebietsfl che gr er als der Schwellenwert ist Je kleiner der Schwellenwert gesetzt wird umso dichter wi
47. et hoch aufgel ste Abfluss und Sedimentmessungen verf gbar sein um das Modell kalibrieren zu k nnen Ein bersichtsschema des Programmablaufs von Erosion 3D zeigt Abbildung 3 Data sets Eingabedaten Erosion 3D Ergebnis Data set Erosion Deposition Relief Data set Sediment menge Boden Data set Sediment konzentration Kornverteilg des transp Nieder Sediments schlagsdaten Nettoaustrag Abbildung 3 bersichtsschema des Programmablaufs von Erosion 3D 6 Data sets Ein Data set ist ein Verzeichnis mit einer Sammlung von Grids und Tabellen die durch das Erosionsmodell erzeugt werden Data sets existieren f r Reliefparameter Bodenparameter und f r Modellergebnisse Data sets k nnen in zwei Formaten gespeichert werden als Arc Info Asciigrid und als Arc Info bin res Floatgrid Format Die Verwendung des Floatgrid Formates spart etwa 1 3 Festplatten Speicherplatz ein Ein Data set sollte nicht in einem vorhandenen Verzeichnis angelegt werden Stattdessen sollte ein neues Verzeichnis angelegt werden oder ggf ein altes berschrieben werden Ein Data set enth lt jeweils eine Datei mit der Endung log Beim Speichern wird der Name dieser Datei lIog vom Modell gew hlt und darf nicht ver ndert werden Beim ffnen eines Data sets sucht das Modell nach der log Datei und kann das Data set nur verwenden wenn diese Datei vorhanden ist 7 Eingabeparameter
48. etes Center meridian according to the time zone e g Central Europe 15 Mittelmeridian der Zeitzone z B Mitteleuropa 15 Time difference between Meteo data time and local time Zeitunterschied zwischen Meteo Daten Zeit und Ortszeit Dieser Wert gibt die Zeitdifferenz der Meteo Daten Zeit im Verh ltnis zur wahren Ortszeit mittlere Sonnenzeit an Beispiel Wenn die Meteo Daten in UTC Zeit angegeben sind und der Zeit Meridian ist 15 Grad Ost Mitteleuropa dann ist die lokale Zeit gegen ber der Meteo Daten Zeit um eine Stunde voraus Daher muss zu der zu den Daten geh renden Uhrzeit in dieser Datei eine Stunde hinzu addiert werden Dies ist wichtig f r die Berechnung der Sonnenscheindauer und Strahlung SSD file Sonnenscheindauer Datei Mit der Dropdown Liste w hlen Sie zuerst den Datentyp None Keine die aktuelle Auswahl wird gel scht Table Tabelle Die Sonnenscheindauer Daten liegen im CSV Tabellenformat vor welches mit Erosion 3D kompatibel ist Die Sonnenscheindauer Datei enth lt je einen Wert pro Zeitintervall und Meteo Zone Der Wert repr sentiert die relative Sonnenscheindauer Wertebereich zwischen 0 und 1 Das Expositionsmodell funktioniert nur mit gew hlter SSD Datei Save corrected temperatures korrigierte Temperaturen speichern Die korrigierten Temperaturen C k nnen in eine Grid Datei geschrieben werden Die Optionen sind Never Nie Es wird kein Ausgabe Grid geschrieben Every interva
49. gen fci Anzahl der Nachbarn mit Anzahl G Abfluss in die Zelle plough Bearbeitungsrichtung Al G 1 128 wsdoutlet dat Position des T Einzugsgebietsausgangs 22 2 2 Boden Dateinamen Dateiname Beschreibung Einheit Format density Lagerungsdichte kg m G corg Org Kohlenstoffgehalt G initmoist Anfangswassergehalt G corr Skinfaktor G matrix Matrixpotential J kg G conduct Hydraul Leitf higkeit kg s m G rough Rauheit s m G deltawc delta Wassergehalt G intern ero Erodierbarkeit kgms G cover Bedeckungsgrad G texture Textur G nstation nstation obsolete Stations ID G 22 2 3 Ergebnis Dateinamen Dateiname Beschreibung Einheit Format sedbudget Erosion Deposition f r kg m G Rasterzelle sum q kumulativer Abfluss m m G sedvol Sedimentmenge pro kg m G Korngr enklasse sum_sedvol Sedimentvolumen f r alle kg m G Korngr enklassen sum_sedvol_b Erosion f r alle kg m G Korngr enklassen im Zelleinzugsgebiet interner Parameter ch_sum_q kumulativer Abfluss m m G 77 Erosion 3D Dateien Dateiname Beschreibung Einheit Format Vorfluter ch_sum_sedvol Sedimentmenge f r alle kg m G Korngr enklassen Vorfluter ch_t Ton Anteil im Vorfluter G Sediment ch_u Schluff Anteil im G Vorfluter
50. generiert von dem aus das Programm installiert wurde nicht f r das Netzwerk Laufwerk Daher wird Erosion 3D nur von dem urspr nglichen Computer aus funktionieren Enter the registration name and key below exactly as given to you Hardware fingerprint 8889 8888 Name Key Canoe Abbildung 2 Registrierungs Dialog zur Installation der Vollversion von EROSION 3D Wenn Sie Erosion 3D zum ersten Mal starten wird der Registrierungs Dialog angezeigt Notieren Sie sich den Hardware fingerprint z B 8888 8888 und senden Sie diese Information an den Autor siehe Lizenzvertrag Sie erhalten daraufhin die in Abbildung 2 gezeigten Daten f r die Name und Key Eingabefelder Starten Sie Erosion 3D erneut und geben die Registrierungsdaten genauso ein wie Sie sie bekommen haben Das Programm l uft nun im unbegrenzten registrierten Modus 5 Programmablauf Erosion 3D ben tigt den folgenden Mindestumfang an Daten f r die Simulation eines Einzelregens F r die Relief Hydro Parameter e Digitales Gel ndemodell z B digitalisierte TK ATKIS DGM F r die Soil Landuse Parameter e Digitale Bodenkarte z B BK50 e Digitale Landnutzungskarte z B ALK ATKIS DLM digitalisierte TK Orthophotos mit Nutzungsgrenzen und nutzungsbezogenen Sachdatens tzen F r die Meteo Parameter e Regenschreiberaufzeichnungen Intensit t Dauer Intervale mit einer Aufl sung von 10 min oder h her Idealerweise sollten f r das Untersuchungsgebi
51. gerungs dichte dichte Org Kohlen Org Kohlen stoffgehalt stoffgehalt Anfangs l Anfangs wassergehalt wassergehalt Skinfaktor Matrix potential Hydraul Leitf higkeit Wasserge haltsdifferenz Abbildung 5 Preprocessing der Bodenparameter 7 3 Niederschlagsparameter Die Niederschlagsparameter werden durch folgende Eigenschaften definiert Niederschlag Einheit Niederschlagsdauer min Niederschlagsintensit t mm min Anzahl der Niederschlagsstationen Tabelle 4 Eingabeparameter zur Bestimmung der Niederschlagseigenschaften in Erosion 3D 16 Eingabeparameter Alle Dateien mit meteorologischen Daten m ssen bez glich des Startdatums und der Zeit identisch sein Alte Erosion 2D 3D Niederschlagsdateien k nnen wegen mangelnder Zeitinformation nicht mit anderen meteorologischen Dateien kombiniert werden 8 Ausgabeparameter F r jede Rasterzelle des Untersuchungsgebietes berechnet Erosion 3D die in Tabelle 5 aufgef hrten Ausgabeparameter Die Ergebnisse k nnen durch Auswahl einer beliebigen Rasterzelle per Maus auf der Erosionsprognosekarte abgerufen werden die von Erosion 3D nach Beendigung eines Simulationslaufes direkt am Bildschirm ausgegeben werden kann Auch die anderen Ausgabeparameter k nnen in Kartenform dargestellt werden F r weiterf hrende Auswertungen kann die Kartendarstellung nach Export und
52. henden Zahl von Intervallen besteht ist m glich 74 Erosion 3D Dateien 22 Erosion 3D Dateien 22 1 Eingabedateien 22 1 1 Relief Datentyp Beschreibung Einheit Format Float Digitales Gel ndemodell m G 22 1 2 Boden A Bodenparameter Eingabe Grids Datentyp Beschreibung Einheit Format Integer Lagerungsdichte kg m G Float Org Kohlenstoffgehalt G Float Anfangswassergehalt G Float Skin Faktor G Float Rauheit s m G Float Erodierbarkeit kgms G Integer Bedeckungsgrad G Integer Textur G B Mit Landnutzungs Grid und Parameter Datei Datentyp Beschreibung Einheit Format Integer Landnutzung G Bodenparameter Datei T Lookup Tabelle T 22 1 3 Niederschlag Datentyp Beschreibung Einheit Format Integer Meteo Zone G Niederschlagsdaten T 22 1 4 Langfristmodell Das Langfristmodell besitzt keine spezifischen Eingabedateien 22 1 5 Schneeschmelzmodell Datentyp Beschreibung Einheit Format Integer Meteo Zone G Temperatur C T Wind m s T Wasser quivalent mm T Schneealter d T 75 Erosion 3D Dateien 22 1 6 Expositionsmodell Datentyp Beschreibung Einheit Format Integer Meteo Zone G Sonn
53. ialog nur Informationen ber das Eingabe Grid Create file x Data set North 5524854 West 4586700 4587770 East 5623400 South Number of cells Columns 108 Cell size m jo 0 Rows 146 Nodata 9999 OK Cancel Help Abbildung 8 Dialog zur Erzeugung eines Relief Data sets Create file Zum Fortfahren dr cken Ok Das Programm beginnt daraufhin mit der Berechnung zahlreicher Parameter Die Statuszeile informiert Sie ber den aktuellen Bearbeitungsstand Ihrer Daten Zuletzt zeigt das Programm eine Rasterkarte des Abflussnetzes an das aus dem DGM abgeleitet wurde 21 Reliefparameter i Close graphics to continue Abbildung 9 Aus dem DGM abgeleitetes Vorfluternetz Die Dichte des Netzes h ngt vom CSA Wert critical source area Kritische Einzugsgebietsfl che ab der im Men Relief Hydro Drainage network Relief Hydro Abflussnetz ge ndert werden kann Fahren Sie mit der Berechnung fort indem Sie View Close graphics Ansicht Grafik schlie en w hlen oder die Taste X dr cken Das Data set ist fertig gestellt wenn das Fenster mit der Meldung Normal termination erscheint 12 2 Abfrage von Reliefparametern Nachdem Sie ein Relief Data set erzeugt haben die rasterzellenbezogenen Reliefparameter abfragen W hlen Sie Relief Hydro View relief data set Relief Hydro Relief Data set anzeigen In Abh ngigkeit der Einstellungen in Relief options Edit grid Reli
54. igt werden Temperatur Wasser quivalent und Schneealter F r diese Parameter wird zus tzlich ein Meteo Zonen Grid ben tigt das Sie zuvor unter Meteo Select precipitation zones Zone grid file Meteo Niederschlag Zonen w hlen Zonen Grid Datei ausgew hlt haben Wenn Sie die Temperaturen in Abh ngigkeit von der Gel ndeexposition zur Sonne korrigieren lassen m chten fahren Sie mit der Expositions Registerkarte fort und markieren Sie das Kontrollfeld Perform exposition correction Expositionskorrektur durchf hren Sie m ssen mehrere geographische Angaben ber das Untersuchungsgebiet machen Zus tzlich muss die Sonnenscheindauer als meteorologische Datei angegeben werden 18 1 1 Snow settings Schnee Einstellungen Registerkarte Temperature Temperatur Mit der Dropdown Liste w hlen Sie zuerst den Datentyp None Keine die aktuelle Auswahl wird gel scht 49 Das Schneemodell Table Tabelle Die Temperaturdaten liegen im tabellarischen Erosion 3D CSV Format vor Die Temperatur Datei enth lt je einen Wert C pro Zeitintervall und Meteo Zone Das Schneemodul funktioniert nur wenn eine Temperaturdatei geladen wird Wind Wind Mit der Dropdown Liste w hlen Sie zuerst den Datentyp None Keine die aktuelle Auswahl wird gel scht Table Tabelle Die Winddaten liegen im CSV Tabellenformat vor welches mit Erosion 3D kompatibel ist Die Wind Datei enth lt je einen Wert m s pro Zeitintervall
55. isterkarten 15 2 1 Parameters Parameter Registerkarte Deposition coefficient Depositionskoeffizient Der Depositionskoeffizient ist ein dimensionsloser Faktor der den relativen Anteil der vertikalen Impulsstromkomponente im Verh ltnis zum Gesamtimpulsstrom bestimmt Eine Ver nderung dieses Wertes beeinflusst die Korngr enverteilung des transportierten Sediments Der voreingestellte Wert ist 1000 Simulation options x Deposition coefficient fi 000 Cancel Help Default Abbildung 23 Simulationsoptionen Parameter Registerkarte 15 2 2 Save mode Speichermodus Registerkarte Auf der Save mode Speichermodus Registerkarte k nnen Sie die Frequenz zur Speicherung ausgew hlter Ausgabeparameter einstellen EROSION 3D speichert als Voreinstellung die folgenden Parameter am Ende des Niederschlagsereignisses e Erosion Deposition e Runoff Abfluss e Sediment volume Masse des ausgetragenen Sediments 39 Simulation Die folgenden Parameter werden nicht per Voreinstellung gespeichert e Sediment concentration Sedimentkonzentration e Clay fraction of transported sediment Tonanteil des transportierten Sediments e Silt fraction of transported sediment Schluffanteil des transportierten Sediments Net erosion Nettoerosion Total erosion Gesamterosion Total deposition Gesamtdeposition Channel Net erosion Nettoerosion im Vorfluter Simulation options x Parameters Save mode Data Sedi
56. l Jedes Intervall Das Ausgabe Grid wird nach jedem Zeitintervall bestimmt durch das Intervall der SSD Datei gespeichert Last interval Letztes Intervall Das Ausgabe Grid wird nach dem letzten Zeitintervall gespeichert Save correction factors for the direct radiation Korrekturfaktor f r direkte Strahlung speichern Der Korrekturfaktor kann in ein Grid gespeichert werden F r die verf gbaren Optionen siehe korrigierte Temperaturen Save shadow Abschattung speichern Die Abschattungswerte k nnen in ein Grid gespeichert werden 54 Das Schneemodell Die verwendeten Gridcodes sind Voraussetzung bei Tag und SSD 1 0 1 f r theor Abschattung 0 f r theor keine Abschattung Die Speicher Optionen entsprechen denen f r korrigierte Temperaturen speichern s 0 Die Ausgabe Grids sind benannt shape lt Datum gt lt Zeit gt asc 18 1 3 Frozen soil Gefrorener Boden Registerkarte In der Frozen soil Registerkarte k nnen Sie festlegen ob der Boden gefroren ist und welcher Wasseranteil im Vergleich zur normalen Infiltration in den Boden eindringen kann Unter winterlichen Bedingungen k nnen Frost und Eis im Boden die Fliesswege des Wassers ver ndern Unter teilweise gefrorenen Bedingungen teilen sich die 3 Phasen Luft Wasser und Eis den Porenraum des Bodens Die Bildung von Eis f hrt zur Blockierung der Poren und zu einer Verminderung der Infiltrationskapazit t In den kleinen Poren ist das Wasser wegen des
57. l size Rastergr e die Kenndaten des Grids angezeigt Dr cken Sie den Create output data set Data set erzeugen Schalter Das File format Dateiformat Fenster erscheint Dort k nnen Sie zwischen ASCII und Bin rformat w hlen Wenn Sie Ok dr cken ffnet sich das Dialogfenster Save Relief Data set Relief Data set speichern W hlen Sie das das Verzeichnis in dem das neue Data set angelegt werden soll Dr cken Sie den Neuer Ordner Schalter und geben Sie einen Namen f r das neue Data set an Ein neues Verzeichnis wird angelegt Dr cken Sie Ok um fortzufahren Browse for Folder 21x Please choose directory 3 Floppy amp E Wwindows38 C My Documents C Ncedtree Program Files Temp Ut E wings windows 3 My Documents Bg Network Neighborhood Abbildung 7 Dialogfenster zur Auswahl des Ablageordners f r ein Data set Browse for folder 20 Reliefparameter Wenn Sie ein bereits vorhandenes Data set berschreiben wollen gehen Sie zu diesem Verzeichnis und dr cken Sie den Ok Schalter Die Frage ob das vorhandene Data set berschrieben werden soll beantworten Sie mit Ja Daraufhin ffnet sich der Create file Datei erzeugen Dialog Wenn Ihre DGM Eingabedatei vom Typ ASCII file ohne Informationen in der Kopfzeile war m ssen Sie die Grid Eigenschaften hier angeben In allen anderen F llen bietet dieser D
58. ment budget cell L astinterval 7 Ayverland Koss Channel Hoss Runoff Lastinterval m Runoff Last interval Sediment volume Lastintervat Sediment volume Last interval Sediment concentration Never Net erosion Never Clay Never om a Lastinterval Sit Never x Sit Lastinteval m Erosion Never Deposition Never a Net erosion Never i Cancel Help Default Abbildung 24 Simulationsoptionen Save mode Speichermodus Registerkarte 16 Anzeigen und Abfrage von Data sets Wenn Sie Ihre Simulationsergebnisse in Kartenform betrachten wollen w hlen Sie Result View result data set Ergebnisse Ergebnis Data set anzeigen W hlen Sie das gew nschte Data set im Open result data set Ergebnis Data set w hlen Dialog Das Programmfenster zeigt nun eine Rasterkarte mit der r umlichen Verteilung der Erosions bzw Depositionswerte an Ma einheit kg m 40 Anzeigen und Abfrage von Data sets 2 Erosion 3D E result View Help el alavalla Hels Current 4587276 5624777 Abbildung 25 Anzeige von Data sets im Kartenform In der Abbildung wird die Erosion von gelb nach rot zunehmende Erosion bzw Deposition von hellgr n bis dunkelblau zunehmende Deposition f r jede Rasterzelle dargestellt Detaillierte Berechnungsergebnisse f r jede Rasterzelle k nnen durch Auswahl des Abfrage Werkzeug Schalters und Selektieren der zu untersuchenden Rasterzell
59. meter smooth passes bestimmt wie oft diese Funktion 62 Langfrist Simulationsmodell wiederholt wird Ein Wert von O Voreinstellung bedeutet dass keine Gl ttung stattfindet Smooth radius Gl ttungsradius Der Wert smooth radius bestimmt die Gr e des Gl ttungsfensters Ein Radius von 1 bedeutet ein 3x 3 Rechteck 2 bedeutet ein 5 x 5 Rechteck usw Save relief result at the end of Relief speichern am Ende von e Long term simulation Ein Data set mit Namen LTS wird dem urspr nglichen Relief Data set hinzugef gt e Each iteration Nach jeder Iteration wird ein Data set Ix zum urspr nglichen Relief Data set hinzugef gt mit x Iterationsschritt e Each sequence Nach jeder Iteration und jeder Sequenz wird ein Data set IxSy zum urspr nglichen Relief Data set hinzugef gt mit x Iterationsschritt und y Sequenzschritt Der Benutzer kann bestimmen wie oft das modifizierte Relief Data set gespeichert werden soll 19 4 3 Sequence files Sequenz Dateien Registerkarte In der Sequenz Dateien Registerkarte kann der Benutzer die Data sets oder Dateien die Teil einer Sequenz sind eingeben F r jedes Boden Data set muss eine Niederschlagsdatei eingegeben werden Relief Hydro Geben Sie den Namen eines Data sets Pfadname an Alternativ k nnen Sie das Feld markieren und die rechte Maustaste dr cken Im Popup Men k nnen Sie Add data set file w hlen um ein Data set auszuw hlen Soil Boden
60. n Sie den Boden Parameter ausw hlen der in der Kartenansicht bei der Abfrage von Bodenparametern dargestellt werden soll 35 Bodenparameter Soil options x geosgpeoegeseeseseseesosl Edit grid Tusnnssssunenssnnsunene Parameter Density C Roughness Erodibility C Canopy cover C Texture C C rg C c Initial moisture Skin factor Cancel Abbildung 20 Soil options Boden Optionen Dialog Edit grid Editier Grid Registerkarte 13 4 Abfrage von Bodenparametern Nachdem Sie ein Boden Data set hergestellt haben k nnen Sie die Werte der Rasterzellen abfragen W hlen Sie Soil Landuse View soil data set Boden Landnutzung Boden Data set anzeigen In Abh ngigkeit der Einstellungen in Soil options Edit grid Boden Optionen Editier Grid sehen Sie eine Karte mit dem spezifizierten Bodenparameter W hlen Sie das Abfrage Werkzeug aus der Werkzeugleiste Mit dem Fadenkreuz Cursor selektieren Sie die Rasterzelle die Sie abfragen m chten Ein Dialogfenster erscheint das die wichtigsten Bodenparameter der gew hlten Zelle enth lt 36 Bodenparameter x Data for selected cell iof xi 4587178 000 Y 5623944 000 Col 49 Row 92 Erodibility kg m s 2 0 0030000 Infiltration Surface roughness o o 6000 Bulk density kgr fi 500 0 Canopy cover 65 C rg contents 0 20 a Initial moisture 26 00 Skin factor fo 26 fine medium coarse
61. n Zelle zu ihren Nachbarn besser repr sentiert In den meisten F llen liefert die 8 Nachbar Methode geringere Neigungswerte durch die st rkere Mittelung 8 neighbors weighted 8 Nachbarn gewichtet Diese Methode stellt einen Mittelweg zwischen den zuvor beschriebenen Verfahren dar Alle 8 Nachbarn werden bei der Berechnung verwendet Die 4 Nachbarn der beiden Hauptachsenrichtungen werden doppelt gewichtet 25 Reliefparameter Relief options x Flow routing Slope computation Edit grid Pits and planes E E E 4 neighbors C 8 neighbors C 8 neighbors weighted F Cancel Help Default Abbildung 12 Dialog Relief options Relief Optionen mit der Registerkarte zur Auswahl der Neigungsberechnung slope computation 12 3 3 Edit Grid Editier Grid Registerkarte Mit den Schaltern auf dieser Registerkarte k nnen Sie den Reliefparameter ausw hlen der im Grafikfenster ausgegeben werden soll wenn Sie Relief Hydro View relief data set Relief Hydro Relief Data set anzeigen w hlen Hinweis Beim Erzeugen eines Relief Data sets zeigt das Programm immer das Vorfluternetz an unabh ngig von den hier gew hlten Einstellungen 26 Reliefparameter Relief options x Flow routing Slope computation Edit grid Pits and planes Parameter C Elevation Slope Upslope area Flow direction Flow accumulation 2 0 8 E Inflow count Oo Channel network C Aspect j Can
62. n und sollte nicht f r Erosions Simulationen verwendet werden Divergent Divergent FD8 Methode Bei der divergenten Methode wird der Oberfl chenabfluss in Abh ngigkeit von der relativen H hendifferenz zwischen dem betrachteten und den angrenzenden tiefer liegenden direkten Nachbarn verteilt Aufgrund der eindeutigen Zuordnung einer Abflussrichtung wird bei Vorfluterelementen jedoch automatisch die D8 Methode verwendet W hlen Sie Divergent f r eine realistische Abflussverteilung 24 Reliefparameter Relief options x Flow routing Slope computation Edit grid Pits and planes H divergent one neighbor j Cancel Help Default Abbildung 11 Relief Optionen Relief options Dialog mit der Registerkarte zur Auswahl der Abflussverteilung Flow routing 12 3 2 Slope computation Neigungsberechnung Registerkarte 4 Neighbors 4 Nachbarn Bei dieser Methode werden zwei Vektoren berechnet Ein Vektor verl uft von S d nach Nord und der andere von West nach Ost Der Winkel zwischen einem Vektor der senkrecht auf diesen zwei Vektoren und einem zweiten Vektor der senkrecht auf der XY Ebene steht bildet die Hangneigung einer Rasterzelle 8 Neighbors 8 Nachbarn Diese Methode ist der 4 Nachbar Methode recht hnlich Statt einem Vektor pro Richtung wird hier das Mittel aller drei Vektoren pro Richtung verwendet Gegen ber der 4 Nachbar Methode wird die Nachbarschaftsbeziehung der untersuchte
63. net werden die die gew hlten Relief und Boden Data sets enth lt sowie eine Niederschlagsdatei und alle Programmeinstellungen Je nachdem welche Teilmodelle gew hlt wurden werden weitere Parameter in der Projektdatei gespeichert File Save Project as Datei Projekt speichern unter speichert die aktuellen Einstellungen des Erosionsmodells und der Teilmodelle 9 2 Projektdateien der Teilmodelle Die Projektdateien der Teilmodelle enthalten lediglich die Parameter oder Szenarien f r das jeweilige Modul aber keine allgemeinen Programmparameter F r Details lesen Sie bitte die Abschnitte zu den Teilmodellen 10 Konvertierung von Dateien alter Modellversionen Version 1 In der Version 1 von Erosion 3D wurden Relief und Bodenparameter in bin ren Dateien abgespeichert Die Vorteile waren der einfache und schnelle Zugriff auf Datens tze einzelner Rasterzellen und ein geringer Platten Speicherbedarf Nachteilig ist jedoch dass der Benutzer nicht mit anderer Software auf diese Daten zugreifen kann und dass die Dateien nicht f r die Eingabe und Ausgabeparameter neuer Teilmodelle erweitert werden konnten Alte Niederschlagsdateien trugen keine Zeitinformation die f r zahlreiche neue Module von Bedeutung sind Konvertierte Dateien sind nicht kompatibel mit dem Langfris und dem R ckhaltebecken Modul Zur Sicherstellung der Weiterverwendbarkeit von bereits vorliegenden Eingabedaten wird empfohlen die Data sets aus den urspr nglichen Qu
64. ng Varianz Mehrheit und Median der Werte aller Zellen in einem Werte Grid Zonen werden durch Zellwerte im Eingabe Zonengrid definiert Die Ergebnisse werden in einer CSV Datei abgespeichert Mit Hilfe dieser Funktion k nnen beispielsweise die mittleren Abtr ge aller Fl chen berechnet werden 11 3 Create hillshade Schummerung berechnen Diese Funktion erzeugt ein geschummertes Relief Grid aus einem digitalen Gel ndemodell nachdem der Benutzer Azimuth und Richtungswinkel des Sonnenstandes eingeben hat Das Ergebnis Grid hs wird im Relief Data set gespeichert 12 Reliefparameter 12 1 Erzeugung eines Relief Data sets W hlen Sie den Befehl Relief Hydro Create relief data set Relief Hydro Relief Data set erzeugen Reliefparameter Relief input file x File Name Rows Columns Cell size DEM file no file selected 0 0 0 Info Abbildung 6 Relief input file Relief Eingabedatei Dialog Dr cken Sie den DEM file DGM Datei Schalter Der Open file Datei ffnen Dialog wird angezeigt W hlen Sie die DGM Datei und ggf das Dateiformat Wenn das Dateiformatfenster auf All files gesetzt ist versucht das Programm das Dateiformat automatisch zu ermitteln Arc Info ASCII Surfer Grass Falls das Programm das Dateiformat nicht erkennen kann wird der Benutzer aufgefordert den Dateityp auszuw hlen Nun werden Ihnen in den Feldern Name Rows Zeilen Columns Spalten und Cel
65. nning before continuing This will help prevent any conflicts during the installation process Click Next to continue or Cancel to exit Setup Abbildung 1 Installationsprogramm Beim Setup k nnen Sie zwischen drei Installationsoptionen w hlen e Full ein vollst ndiges Setup einschlie lich aller Komponenten e Compact nur solche Komponenten die zur Ausf hrung des Programms notwendig sind e Custom erlaubt dem Benutzer zu w hlen welche Komponenten installiert werden 4 Registrierung und Aktivierung 4 1 Demo Version Wenn Sie Erosion 3D starten l uft das Programm im Demo Modus Dies bedeutet dass das Programm nur mit dem mitgelieferten Beispieldatensatz funktioniert Zus tzlich ist die Laufzeit der Software auf eine bestimmte Testperiode eingeschr nkt und nicht alle Funktionen sind verf gbar Je nach Version kann eine Demoversion nach der Lizenzierung der Software in eine Vollversion umgewandelt werden 4 2 Vollversion Erosion 3D erzeugt eine ger tebezogene Kennzahl Hardware fingerprint aus verschiedenen Hardware Informationen Ihres Computers Daher kann das 10 Programmablauf Programm nicht auf andere Computer bertragen werden ohne dass eine erneute Registrierung erforderlich wird Auch Hardware oder Betriebssystem nderungen k nnen eine erneute Registrierung erfordern Wenn Sie Erosion 3D auf einem Netzwerk Laufwerk installieren wird die Registrierungs Information f r den lokalen Rechner
66. ns Sequence files Iterations 3 Result Relief Modify relief V Smooth passes jo Relief radius B Smooth radius f Smooth passes jo Smooth radius Save result at the end of Save relief at the end ol longterm simulation longterm simulation each iteration each iteration C each sequence each sequence 0k Cancel Abbildung 37 Langfristsimulations Dialog Langfristoptionen Registerkarte Relief Modify relief Relief ver ndern Wenn dieses Kontrollk stchen markiert ist wird das Relief in Abh ngigkeit vom Erosions bzw Depositionsbetrag modifiziert Falls die Modifikation des DGM nicht erfolgreich war erfolgt ein Eintrag in die Datei ab_err die im Ergebnis Data set gespeichert wird Das Format der Datei lautet Zeile Spalte H hendifferenz m 10 Das modifizierte und gegl ttete DGM wird in das Grid dem _sm gespeichert Relief radius Reliefradius Der Reliefradius bestimmt die Gr e eines quadratischen Fensters in dem das DGM in Abh ngigkeit vom prognostizierten Betrag der Erosion bzw Deposition ver ndert werden kann Wertebereich 1 10 Zellen Smooth passes Gl ttungsdurchl ufe Nach der Modifikation des Reliefs kann das DGM innerhalb eines quadratischen Fensters gegl ttet werden Das Programm findet den Mittelwert der Werte innerhalb einer festgelegten Nachbarschaft und sendet ihn zur entsprechenden Zellposition des Ausgabe Grids Der Para
67. nthalten handelt es sich gew hnlich um kontinuierliche Daten Die meisten Modelldaten sind kontinuierlich Wenn jedoch Bodendaten f r Landnutzungseinheiten oder andere diskrete Grenzen eingegeben werden macht es Sinn diese Karten wie kontinuierliche Daten zu behandeln Das Aussehen und die Anzahl der Elemente des Legenden Dialogs h ngen von der Art der dargestellten r umlichen Daten ab Das Feld Theme Thema zeigt den Namen des Parameters oder der Grid Datei an die gerade dargestellt wird Color scheme Farbschema In der color scheme Auswahlbox k nnen Sie aus einer Anzahl vordefinierter Farbschemata w hlen Sie k nnen die Farben in der Farben Werte Tabelle ver ndern 16 2 1 Diskrete Daten Die Farben Werte Tabelle auf der linken Seite zeigt die Werte die entsprechenden Anzahlen der Rasterzellen und die Farben Ein Doppelklick auf das Farbfeld ffnet den Farben Dialog 43 Anzeigen und Abfrage von Data sets Legend classification xi Nodata 482 Data type 973 E C Continuous Discrete 2653 2952 3227 3308 1714 459 zZ oO fe u u Color scheme OO aa an kb U N lt Load Save Abbildung 27 Legendenklassifikation Diskrete Daten 16 2 2 Kontinuierliche Daten Die Farben Werte Tabelle auf der linken Seite zeigt die Werteklassen und die entsprechenden Farben Ein Doppelklick auf das Farbfeld ffnet den Farben Dialog Die mittlere Spalte zeigt die untere und die rech
68. on Langfristmodell und R ckhaltebecken Modell 74 21 6 Kombination von Schneemodell und R ckhaltebecken Modell 74 22 Erosi n 3D Datel N 2225er aaie u enaa E E Eea aiaa 75 22 1 Eingabedateien career Berker ekarkkark 75 22 1 1 Rele ana 75 222 012 gt 1 PREREUEHEBEREEEHEDIREDEDEEEREBEREURBEUEDFEEEENEDEETTEUEDEEFERBEHFUFEEDFDEEFERBEHFEFEEDFDEEFERDERES 75 22 123 Niedeiseniag 040 Reese 75 22 1 4 Langlisimodellesens eni n ee Eii 75 22 1 5 Schneeschmelzm delle n enaee 75 22 1 6 Exp sitionsmodell rmennn een 76 22 1 7 R ekhallebecken Modell 2 2 u2u 2u2s0n 76 222 Ausgabedateien u a ein 76 22 2 1 ReliefDateinamen nnn nennen 76 222 2 Boden Dateinamen n nn 77 22 2 3 Ergebnis Dateinamen uu 44444444nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 77 222 4 Schneemodell HER 78 22 2 5 Exposilionsmodelle 2urr 2n222 0r0r 222er 78 22 2 6 Lang simedellis zessssaeeee ee ae 78 2227 Ruekhallebecken Modbll ue une 79 223 Dalell nmale u eseeeee aa a a ea E a aa Naa aara iNe 80 22 3 1 Eingabe Grid Dateien eoessseeeneeeeeeetnttrrtreeeerrtrrnnnnrneserrnrnnnnnnnene 80 22 3 2 Ausgabe Grid Dateien 44444444440nnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnnn 80 22 3 3 BOdendalelen nassen eekeieeiee 80 22 3 4 Dateien mit meteorologischen Daten 444444440nnnnnnn nennen 82 23 Datenquellen der Beispieldaten
69. ositionskorrektur durchf hren aktiviert F r die Berechnung des Sonnenstandes ist die genaue Angabe der geographischen Position erforderlich 52 Das Schneemodell Snow model xi V Snow module on off Snow settings Exposition Frozen soil watch cell IV Perform exposition correction Scaling factor for temperature correction 1 00 Control parameter for radiation correction Radiation Temperature Geogr latitude center of the basin 5130 Geogr longitude center of the basin ET Center meridian according to time zone ET Time difference of Meteo data time Local time N Inv R Sta C Res Type 55D file indata sno ssd_sI_kl csv 289 1 10 Tee Save corrected temperatures Never o Save correction factors for the direct radiation Never o Save shadow Never o 0k Cancel ii Save s Default Abbildung 34 Snow model Schneemodell Dialog Exposition Registerkarte Scaling factor for temperature correction Skalierungsfaktor f r die Temperaturkorrektur Dieser Wert bestimmt den Wertebereich der Temperaturkorrektur durch die Sonnenstrahlung Der Wert des Faktors c sollte kleiner als 5K gew hlt werden und kann durch Kalibrierung bestimmt werden 53 Das Schneemodell Koordinaten Geographical latitude center of the basin Geographische Breite Mittelpunkt des Untersuchungsgebietes Geographical longitude center of the basin Geographische L nge Mittelpunkt des Untersuchungsgebi
70. rd das abgeleitete Vorfluternetz Die folgende Abbildung vergleicht drei verschiedene CSA Werte f r das gleiche Einzugsgebiet Stellen Sie den Wert so ein dass eine realistische Netzwerkdichte entsteht In zahlreichen Anwendungen ergab ein Wert von 80 000 m gute Ergebnisse Wenn Sie den CSA Wert so einstellen dass er das perennierende Vorfluternetz repr sentiert welches Sie in topographischen Karten sehen kann es vorkommen dass Sie hohe Erosionsbetr ge in den Tiefenlinien oberhalb des Vorfluter Quellgebietes erhalten Erniedrigen Sie in diesen F llen den Wert auf einen Zustand bei dem das Vorfluternetz auch das periodische Gew ssernetz oder sogar das Rillennetz umfasst da die Bodeneigenschaften in diesen Gebieten eher einem Flussbett als einer Ackerfl che hneln k nnen 30 Reliefparameter Mn 1 132000 m 80000 m 320000 m Abbildung 16 Drei Beispiele f r unterschiedliche CSA Werte 13 Bodenparameter 13 1 Erstellen eines Boden Data sets mit Eingangs Bodenparametern im Rasterformat W hlen Sie das Kommando Soil Landuse Create soil data set Boden Landnutzung Boden Data set erstellen Bei dieser Methode m ssen Sie ein Grid f r jeden Bodenparameter eingeben Jeder Parameter wird durch einen Schalter repr sentiert Dr cken Sie den Erodibility Schalter Der Datei ffnen Dialog wird angezeigt W hlen Sie die von Ihnen gew nschte Datei welche die Erodierbarkeits Daten enth
71. reich 0 1 18 1 4 Watch cell Zelle berwachen Registerkarte Mit der Watch cell Registerkarte k nnen Sie die die bei der Simulation intern verwendeten Schneeparameter f r eine beliebige Zelle berwachen Geben Sie die Zeilen und Spaltennummer dieser Zelle ein Wenn Sie die genaue Zeile und Spalte nicht kennen k nnen Sie diese Angabe aus dem Daten Abfragefenster entnehmen Eine Datei snow csv wird in das Ergebnis Data set geschrieben Die 56 Das Schneemodell Simulationsdaten aus dieser Datei k nnen zusammen mit den gemessenen Daten zur Kalibrierung des Schneemodells verwendet werden Snow model xi V Snow module onoff Snow settings Exposition Frozen soil Watch cell C No output Watch all parameters cell Row 50 Col 50 Watch single parameter grid Parameter None v Save As Default Abbildung 36 Snow model Schneemodell Dialog Watch cell Zelle berwachen Registerkarte No output Keine Ausgabe Es wird keine Ausgabedatei mit Schneeparametern gespeichert Watch all parameters cell Alle Parameter berwachen F r jedes Zeitintervall werden die folgenden Parameter f r die ausgew hlte Zelle gespeichert e Fl ssig und Festspeicher der Schneedecke e potenzielle Schmelze e Temperatur ggf korrigiert e Niederschlag Schneeanteil am Niederschlag und 57 Das Schneemodell e Schneeabfluss gsnow Watch single parameter grid Nur Pro Ve
72. rsion Einzelnen Parameter berwachen Die folgenden Parameter k nnen im Grid Format gespeichert werden Fl ssig und Festspeicher der Schneedecke Schneeabflusss Schmelzrate simuliertes Wasser quivalent Summe des Fl ssig und Festspeichers 18 2 Ausgabedateien 18 2 1 Tabellarische Daten SNOW CSV Die Datei snow csv wird im Ergebnis Data set abgelegt Das Dateiformat ist ein Komma getrenntes Textformat csv das mit jedem Editor oder Microsoft Excel ge ffnet werden kann F r jedes Zeitintervall werden die folgenden Werte gespeichert Spalte Parameter 1 Jahr 2 Monat 3 Tag 4 Stunde 5 Minute 6 Fl ssigspeicher der Schneedecke mm 7 Festspeicher der Schneedecke mm 8 Schmelzrate mm Zeitintervall 9 Lufttemperatur ggf mit Exposition und Abschattung korrigiert C 10 Niederschlag ggf korrigiert mm min 11 Schneeanteil des gesamten Niederschlags 0 1 12 Schneeabfluss mm min 18 2 2 Grids Alle Grids liegen im Arc Info ASCII Grid Format vor 18 2 2 1 Expositionsmodell exkorr Strahlungskorrektur Faktor tkorr Korrigierte Temperatur C shape Abschattungswert Gridcodes 1 f r theoretisch vorhandene Abschattung 0 f r theoretisch nicht vorhandene Abschattung bei Tag und angenommener SSD 1 0 18 2 2 2 Schneemodell s_liquid Fl ssigspeicher der Schneedecke mm s_solid Festspeicher der Schneedecke mm q_snow Schneeabfluss mm min
73. schaftsausschnittes betr gt 1 m liegt aber in Abh ngigkeit von der Genauigkeit des Gel ndemodells blicherweise zwischen 5 und 20 m Die Simulation einzelner Niederschlagsereignisse erfolgt in Zeitschritten von jeweils 10 min Dauer Zur Berechnung des langfristigen Bodenabtrags k nnen Serien aus einer beliebigen Anzahl einzelner Niederschlagsereignisse Sequenzen simuliert werden 1 1 Anwendungsbereiche Die potenziellen Anwendungsbereiche von Erosion 3D sind in Tabelle 1 zusammengestellt Spezielle Fragestellungen zu deren Untersuchung das Modell insbesondere geeignet ist sind e Prognose des fl chenhaften Bodenabtrags und des gew sserabschnitts bezogenen Sedimenteintrags e Prognose des durch Starkregenereignisse produzierten Oberfl chenabflussvolumens Direktabflussanteil e Bewertung von landwirtschaftlichen Bodenbearbeitungs und Anbauverfahren im Hinblick auf ihre abflussverz gernde und erosionsvermindernde Wirkung Wasser und Stoffretention e Bemessung und Bewertung wasserbaulicher und oder kulturtechnischer Ma nahmen z B Flurgeh lzstreifen Wege Sammelgr ben Gew sserrandstreifen R ckhaltebecken unter den o g Gesichtspunkten e Sch tzung der durch selektive Transportprozesse verursachten Sediment und Schadstoffanreicherung partikul r gebundener Substanzen z B Schwermetalle Damit kann das Modell speziell angewendet werden im Rahmen e der landwirtschaftlichen Fachberatung und Fruchtfolgeplanung
74. sdatei sein z B Niederschlag 10min Temperatur 60min sollte aber nicht mehr als 1 Stunde betragen Erosion 3D ist kein kontinuierliches sondern ein ereignis basiertes Modell Daher sollten bestimmte zus tzliche Parameter angegeben werden um die Startbedingungen festzusetzen Das Wasser quivalent Einheit mm entspricht der Wassermenge bzw h he die in der Schneedecke gespeichert ist Ein weiterer Parameter ist das Schneealter in Tagen seit dem letzten Neuschnee F r beide Parameter muss in den jeweiligen Eingabedateien nur ein Intervall pro Meteo Zone angegeben werden Datum und Zeit m ssen identisch mit den Startzeiten der Niederschlags und Temperaturdateien sein Wenn Sie keine Startdaten f r das Wasser quivalent angeben m ssen Sie die Startzeit der Simulation auf einen Zeitpunkt setzen der vor dem Aufbau der Schneedecke liegt 18 1 Schneemodell Dialog W hlen Sie Meteo Snow model Meteo Schneemodell um den Schneemodell Dialog zu ffnen Das Schneemodell wird aktiviert indem der Schalter Snow module on off Schneemodell an aus markiert wird Mit dem Save As Speichern unter Schalter k nnen Sie die Parameter des Schneemodells in eine Datei speichern par In weiteren Sitzungen k nnen Sie alle Parameter aus dieser Datei laden indem Sie den Open ffnen Schalter dr cken In der Snow settings Schnee Einstellungen Registerkarte k nnen Sie zus tzliche Eingabedateien ausw hlen die vom Schneemodell ben t
75. se erzielt Modus Save result data set atthe end of Ergebnis Data set speichern am Ende von Long term Each iteration step Each sequence step simulation jedem jedem Langfristsimulation Iterationsschritt Sequenzschritt Iteration 1 Ergebnis wird Ergebnis wird gespeichert in gespeichert in ergibt dasselbe Ergebnis Data set Ergebnis lx data set Ergebnis wie nach dem letzten nach dem letzten Iterationsschritt Intervall des letzten Intervall jedes Iterationsschritts Iterationsschritts Sequenz 2 Ergebnis wird Ergebnis wird gespeichert in ergibt dasselbe gespeichert in Ergebnis Data set Ergebnis wie Ergebnis Sy data set nach dem letzten Sequenzschritt nach dem letzten Intervall des letzten Intervall jedes Sequenzschritts Sequenzschritts Iteration Sequenz 3 Ergebnis wird Ergebnis wird Ergebnis wird gespeichert in gespeichert in gespeichert in Ergebnis Data set Ergebnis lx Data set Ergebnis IxSy Data nach dem letzten nach dem letzten set nach dem letzten Intervall des letzten Intervall des letzten Intervall jedes Sequenzschritts des Sequenzschritts jedes Sequenzschritts jedes letzten Iterationsschritts Iterationsschritts Iterationsschritts Mit X Iterationsschritt y Sequenzschritt Der Benutzer kann festlegen wie oft das modifizierte Relief Data set gespeichert werden soll 61 Langfrist Simulationsmodell Long term simulation x Long term optio
76. skurve m ssen die Abfluss Werte f r verschiedene Pegelst nde eingegeben werden Die Pegel Werte m ssen dieselbe Einheit wie das Gel ndemodell m NN aufweisen Mindestens 5 Werte m ssen in aufsteigender Reihenfolge eingegeben werden Jeder Pegelwert muss einmalig sein Wenn der Pegel kleiner als der erste Wert in der Liste ist wird er Abfluss auf O gesetzt Datenzeilen k nnen mit den entsprechenden Schaltern hinzugef gt oder gel scht werden 68 R ckhaltebecken Modell Impoundment data x General Parameters Stage Discharge Data Point Stage m Discharge m s 0 0 1 Abbildung 41 Eingabe der Pegel Abfluss Daten Beenden Sie den Vorgang mit Close graphics Grafik schlie en Die von Ihnen eingegebenen Werte werden in der Datei pourpt daf gespeichert die sich im aktuellen Relief Data set befindet Zus tzlich wird das Grid imp_wsd im selben Verzeichnis erzeugt Dieses Grid enth lt die maximale Ausdehnung der Wasseroberfl che die sich hinter dem R ckhaltebecken bilden kann Die ID ist dieselbe wie die impoundment ID die w hrend der Eingabe der Pour points vergeben wurde Das Grid wird intern aus der Flie richtung und dem DGM erzeugt Diese Einzugsgebiets Funktion beginnt am Pour point Gebietsauslass und endet an der benutzerdefinierten H he des Damms Diese Bereiche sind potenziell vom Wasser bedeckt wenn die Stauhaltung bis zur maximalen Kapazit t gef llt ist 69 R ckhaltebecken Mo
77. speichern Gehen Sie zu dem Verzeichnis in dem das neue Data set angelegt werden soll Dr cken Sie den Neuer Ordner Schalter und geben Sie einen Namen f r das neue Data set an Ein neues Verzeichnis wird angelegt Dr cken Sie Ok um fortzufahren Wenn Sie ein existierendes Data set berschreiben m chten gehen Sie in das entsprechende Verzeichnis und dr cken Sie den Ok Schalter Auf die Frage des Betriebssystems ob die existierende Datei berschrieben werden kann antworten Sie mit Ja Daraufhin ffnet sich der Create file Datei erstellen Dialog Wenn Ihre Eingabedateien ASCIlI Dateien ohne Header Informationen sind m ssen Sie an dieser Stelle die Grid Charakteristika eingeben In allen anderen F llen gibt Ihnen dieser Dialog nur Informationen ber Ihre Eingabe Grids an Dr cken Sie Ok um fortzufahren Das Programm f hrt daraufhin einen G ltigkeitstest aller Parameter durch und berechnet das Infiltrationsmodell 13 2 Erstellen eines Boden Data sets unter Verwendung eines Landnutzungs Grids und einer Parameterdatei Die prinzipielle Funktionsweise dieser Methode zeigt Abbildung 18 Jeder Rasterzelle wird ber den zugeh rigen Nutzungsschl ssel ein Bodenparameter Datensatz 32 Bodenparameter zugeordnet Das Ergebnis ist eine Anzahl von Grids wobei jedes Grid einem Parameter entspricht 33 Bodenparameter
78. spieldatei Y M D H M 0 Y M D H M 500 Y M D H M 0 Y M D H M 0 Y M D H M 3_10J 2000 6 13 12 0 0 405 2000 6 13 12 10 1 65 2000 6 13 12 20 0 551 2000 6 13 12 30 0 16 23 Datenquellen der Beispieldaten e Digitales Gel ndemodell eigene Vermessungsdaten e Digitales Landschaftsmodell eigene Vermessungsdaten Felderhebungen im Rahmen universit rer Lehrveranstaltungen e Meteorologische Daten Parameterkatalog Sachsen 24 Literatur SCHMIDT J 1991 A mathematical model to simulate rainfall erosion Catena Suppl 19 101 109 v Werner M 1995 GIS orientierte Methoden der digitalen Reliefanalyse zur Modellierung von Bodenerosion in kleinen Einzugsgebieten Dissertation Freie Universit t Berlin 82
79. stsimulations Dialog Sequence files Sequenz Dateien Registerkarte 19 5 Ausgabe Dateien 19 5 1 Grids Alle Grids werden im Arc Info ASCII Grid Format gespeichert Die Dateien werden in das Ergebnis Data set gespeichert 64 Langfrist Simulationsmodell Its_sum_sedvol kumulative Sedimentmenge ber alle Ereignisse und Iterationen kg m Its_ch_sum_sedvol kumulative Sedimentmenge im Vorfluter ber alle Ereignisse und Iterationen kg m Its_sedbudget Sedimentbudget f r alle Zellen ber alle Ereignisse und Iterationen kg m 65 R ckhaltebecken Modell 20 R ckhaltebecken Modell 20 1 Vorbereitung des DGM In dem Fall dass die spezielle Geometrie des Damms der Stauhaltung nicht ausreichend im Gel ndemodell dargestellt wird werden die urspr nglichen DGM Werte mit den H henwerten der Dammkrone berschrieben Stellen Sie hierbei sicher dass die Verbindung zwischen den Damm Enden und den anschlie enden H ngen korrekt geschlossen ist Der niedrigste Gel ndepunkt entlang der Dammlinie ist der Auslass und muss seinen urspr nglichen H henwert behalten um dem Abfluss das Verlassen des Beckens zu erm glichen Diese Zelle wird in den meisten F llen ein Vorfluter Element sein 20 2 Definieren der Eigenschaften des R ckhaltebeckens Erzeugen Sie ein Relief Data set in Erosion 3D Relief Hydro Create relief data set Nach Beendigung dieser Aufgabe m ssen der Ausgangspunkt sowie die Eigenschaften des R ckhal
80. te Spalte die obere Klassengrenze Das Programm bietet zwei Klassifikationsmethoden an Die Methode equal interval gleichm ige Intervalle teilt den Wertebereich in gleich gro e Werteklassen Die Anzahl der Klassen h ngt von der Einstellung des gleichnamigen Eingabefeldes number of classes ab Die logarithm logaritnmische Methode teilt den Wertebereich in Klassen die durch den Logarithmus zur Basis 10 gebildet werden Da der Wert O nicht dargestellt werden kann k nnen Sie eine unterste Grenze im Feld log foot angeben Im Feld log base k nnen Sie einen Multiplikationsfaktor angeben z B ein Wert von 2 ergibt Klassengrenzen von 2 20 200 usw Ein Wertebereich der sowohl positive als auch negative Werte aufweist erh lt den Wert logfoot als untere und den Wert logfoot als obere Klassengrenze Im Feld digits Nachkommastellen k nnen Sie die Anzahl der Nachkommastellen angeben die f r die Farben Werte Tabelle verwendet werden Wenn Sie die Anzahl der Klassen number of classes erh hen oder verringern werden diese nderungen erst dann wirksam nachdem Sie den Apply Anwenden Schalter gedr ckt haben Mit den Schaltern Laden Load und Speichern Save k nnen Sie Legendendaten aus einer Erosion 3D Legendendatei laden oder speichern 44 Anzeigen und Abfrage von Data sets Legend classification xi Nodata Nodata 439 68 445 40 Data typ 445 40 Pen Continuous C Discrete 452 11 458 83 458 83 465 54
81. tebeckens definiert werden Relief Hydro Check dam model Enter pour points Das Programm zeigt die DGM Werte in Verbindung mit dem zuvor definierten Vorfluternetz an In den meisten F llen k nnen die Staud mme einfach durch den H henunterschied in der Karte von den Nachbarzellen unterschieden werden W hlen Sie aus der Werkzeugleiste das R ckhaltebecken Werkzeug B aus 66 R ckhaltebecken Modell Fie Relief Hydro Yiew Help e3 alavesa x Hee x aj Current 4587078 5623560 Abbildung 39 Auswahl eines Pour points Auslasspunkts F r jede Stauhaltung muss ein Auslasspunkt gew hlt werden Der Auslass ist diejenige Zelle in der Dammlinie die nicht im DGM ver ndert wurde Im Dialog m ssen der originale H henwert Dammbasis minimaler Wert und die Dammh he maximaler Wert eingegeben werden Infiltrations und Evaporationsverluste k nnen in Form von Konstanten vorgegeben werden Diese Werte werden bei der Simulation allen Zellen die mit Wasser bedeckt sind zugewiesen 67 R ckhaltebecken Modell Impoundment data x General Parameters Stage Discharge Data Impoundment ID fi Coordinates row column f 30 A 9 Elevation min m fas 857 Elevation max m Evaporation mm d bi Infiltration mm min pon 00 Initial stage m pooo Volume Doo Covered cells pooo Channel runoff pooo Abbildung 40 Eingabe der Pour point Eigenschaften In die Pegel Abfluss Liste Abflus
82. tomatische Erkennung des Eingabedatei Formats bei Rasterdaten Konvertierungsoption f r Dateien aus der Version 1 da alte Erosion 3D Dateien nicht direkt genutzt werden k nnen Grid Rechner Grid Betrachter und Editor M glichkeit zur Betrachtung aller rasterf rmiger Eingabe und Ausgabedaten in Kartenform M glichkeit zur Speicherung aller Berechnungsergebnisse in benutzerdefinierten Intervallen 2 Hardware und Software Voraussetzungen Erosion 3D ist eine 32 bit Software die nur auf mit entsprechenden Windows Betriebssystemen ausgestatten PCs mit der folgenden Mindestausstattung lauff hig ist Computer e IBM PC oder 100 kompatibel mit Pentium Il und h her oder AMD Prozessor e Grafikkarte e Freier Festplatten Speicherplatz etwa 2 MB nur Programm e Die erforderliche Kapazit t des Hauptspeichers h ngt vom verwendeten Datenumfang und den gew hlten Modellfunktionen ab F r einen einfachen Simulationslauf werden etwa 200 Byte pro Rasterzelle ben tigt Betriebssysteme Windows 98 ME Windows NT Windows2000 Windows XP Installation Drucker alle Drucker die vom Betriebssystem unterst tzt werden 3 Installation Starten Sie die Datei setup exe Die Erosion 3D Installation beginnt ne Setup Erosion 3D Welcome to the Erosion 3D Setup Wizard This will install Erosion 3D 3 0 on your computer It is strongly recommended that you close all other applications you have ru
83. und f r die Simulation bereitgestellt werden Zur schnellen Beurteilung der Modellergebnisse wird nach Beendigung einer Simulation die berechnete Erosionsverteilung am Bildschirm als Rasterkarte ausgegeben Die Berechnungsergebnisse k nnen f r jedes Rasterzellenelement separat und am Bildschirm per Mausklick sofort abgefragt werden F r spezielle Auswertezwecke kann die Kartendarstellung nach Export und Bearbeitung mit einem Geographischen Informationssystem mit weiteren Informationsschichten z B H henlinien Wasserscheiden Fruchtarten unterlegt werden Allgemeine Eigenschaften 1 4 Ma einheiten Es werden die metrischen Ma einheiten des SI Systems kg m s verwendet 1 5 Koordinaten Das Programm verwendet kartesische Koordinaten in Meter die x Achse ist der Rechtswert und die y Achse der Hochwert 1 6 Neuerungen in Version 3 Grid Speicherung Verwaltung aller r umlichen Parameter als einzelne Grids Unterst tzung von Arc Info und Grass Dateien in Motorola byte order Sun HP etc Unterst tzung von Arc Info Gridfloat Format Unterst tzung von ArcView Shape Dateien Polygon Ersetzt Ungenerate Format Vereinigung von Pr prozessor und Hauptmodul in einem Programm Langfrist Simulationsmodul optional Schneemodul optional Verbesserte Visualisierung der Daten _ Unbegrenzte Grid Gr e Software seitig _Unbegrenzte Anzahl von Polygonen Software seitig Au
84. w einzelne Zellen k nnen w hrend der Grafikanzeige durch Aktivieren des Men eintrags Bearbeiten Grid bearbeiten bearbeitet werden Zus tzlich k nnen mit dieser Funktion die vom Modell unterst tzen Rasterdateiformate in das Arc Info Asciigrid Format konvertiert werden Das bearbeitete Grid wird beim Schlie en des Grafikfensters gespeichert 17 Arbeiten mit Zonen Bei gr eren Untersuchungsgebieten kann es wichtig sein meteorologische Daten von mehr als einer Messstation zu verwenden Der Benutzer kann die Stations Punktdaten interpolieren und die Zonen in eine Rasterdatei umzuwandeln Die Stationsnummern beginnen mit 0 und sind fortlaufend durchnummeriert Das Zonen Grid wird zwingend f r das Schneemodul ben tigt auch wenn nur eine Zone existiert W hlen Sie Meteo Select precipitation zones Meteo Niederschlag Zonen w hlen und dr cken Sie im Dialogfenster Zone grid file Zonen Grid Datei 48 Das Schneemodell 18 Das Schneemodell Das Schneemodell kann die Prozesse der Schneeakkumulation und Schneeschmelze simulieren Die Schneeschmelze h ngt in erster Linie von der Lufttemperatur ab so dass diese f r alle Berechnungsmethoden ben tigt wird F r alle Eingabedateien des Schneemodells gilt dass das Datum und die absolute Zeitangabe des ersten Intervalls mit den entsprechenden Angaben der Niederschlagsdatei identisch sein m ssen Die Intervall L nge kann ein Vielfaches der Intervall L nge der Niederschlag

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