Hydrologische Modellierung
Die hydrologische Modellierung simuliert die Bewegung, Verteilung und Speicherung von Wasser in Landschaften anhand von Geländedaten und physikalischen Prozessgleichungen. Sie unterstützt Hochwasservorhersage, Einzugsgebietsmanagement, Wasserressourcenplanung und Umweltverträglichkeitsprüfungen im GIS.
Überblick
Die hydrologische Modellierung im GISGISGeographic Information Systems (GIS) enable users to analyze and visualize spatial data to uncover patterns, relation... umfasst eine Reihe von Verfahren, die simulieren, wie Wasser über und unter der Erdoberfläche fließt, wobei digitale Höhenmodelle und verwandte Geodaten als primäre Eingangsdaten dienen. Diese Modelle reichen von einfacher geländebasierter Fließweg-Modellierung bis hin zu komplexen, physikalisch basierten Simulationen des gesamten Wasserkreislaufs, einschließlich Niederschlag, Infiltration, Evapotranspiration, Oberflächenabfluss und Grundwasserfluss.
Geländebasierte Hydrologie
Die GISGISGeographic Information Systems (GIS) enable users to analyze and visualize spatial data to uncover patterns, relation...-basierte hydrologische Modellierung beginnt mit der Vorverarbeitung des digitalen Höhenmodells (DEM), einschließlich des Auffüllens von Senken (künstlichen Vertiefungen) sowie der Berechnung von Fließrichtungs- und Flussakkumulationsrastern. Die Fließrichtung bestimmt den bergab führenden Pfad, dem Wasser von jeder Zelle aus folgt, während die Flussakkumulation die Anzahl der Zellen zählt, die oberhalb an jedem Ort entwässern, wodurch Gewässerläufe und Entwässerungsnetze identifiziert werden. Die Einzugsgebietsabgrenzung nutzt diese abgeleiteten Größen, um die Grenzen eines Einzugsgebiets für einen beliebigen Auslasspunkt festzulegen.
Anwendungen
Hochwasserrisikoanalysten nutzen hydrologische Modelle, um Sturzflutabflüsse zu simulieren und Überflutungsflächen für unterschiedliche Niederschlagsszenarien vorherzusagen. Wasserressourcenmanager modellieren die Ergiebigkeit von Einzugsgebieten, um den Betrieb von Talsperren und die Wasserversorgungsverteilung zu planen. Umweltwissenschaftler bewerten die Auswirkungen von Landnutzungsänderungen auf Abfluss, Erosion und Wasserqualität. Bauingenieure entwerfen Regenwassermanagementsysteme auf Grundlage modellierter Spitzenabflüsse. Naturschutzplaner nutzen hydrologische Modelle, um kritische Quellgebiete für Sediment- und Nährstoffeinträge zu identifizieren.
Modellierungsframeworks
Zu den gängigen, GISGISGeographic Information Systems (GIS) enable users to analyze and visualize spatial data to uncover patterns, relation...-integrierten hydrologischen Modellen zählen HEC-HMS und HEC-RAS (U.S. Army Corps of Engineers), SWAT (Soil and Water Assessment Tool) und TOPMODEL. ArcGISArcGISArcGIS is a leading GIS platform offering tools for spatial analysis, mapping, and data visualization. It serves a wi... Spatial Analyst und QGISQGISQGIS is a user-friendly, open-source GIS platform that provides tools for geospatial data analysis, mapping, and inte... bieten integrierte Hydrologie-Werkzeugsätze für die geländebasierte Flussanalyse. GRASS GISGRASS GISGRASS GIS is a free, open-source geographic information system used for geospatial data management, analysis, image p... stellt umfassende Module zur Einzugsgebietsanalyse bereit.
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