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A-4.5.2 HYSTEM-EXTRAN
Das Programmpaket HYSTEM-EXTRAN besteht aus dem Programmteil HYSTEM zur hydrologischen Oberflächenabflussberechnung und dem Programmteil EXTRAN zur daran anschließenden, hydrodynamischen Abflusstransportberechnung.
Neben den Kanalnetz- und Niederschlagsdaten werden für die Berechnung mit HYSTEM-EXTRAN die zwei Parameterdatensätze "hyspar" und "extpar" benötigt.
HYSTEM-Parameter
Für Berechnungen städtischer Einzugsgebiete sind i.d.R. die im Programm implementierten Standardparameter bzw. "default"-Einstellungen anzusetzen. Diese wurden aus einer Vielzahl von Untersuchungen an städtischen Einzugsgebieten hergeleitet und können auf Gebiete ähnlicher Struktur übertragen werden.
Ist das Einzugsgebiet nicht typisch städtisch (z. B. Flugplätze), oder ist ein entscheidender Anteil der Abflüsse von durchlässigen Flächen zu erwarten (z. B. bei Außengebieten), so müssen die Standardparameter i.d.R. verändert werden. Um hierbei zu zutreffenden Ergebnissen zu gelangen, können Niederschlagabflussmessungen mit einer anschließenden Modellkalibrierung erforderlich sein. Folgende Einstellungen sind jedoch immer zu überprüfen, und im Bedarfsfall anzupassen.
Standardparameter in HYSTEM
Für undurchlässige Flächen ist in HYSTEM der folgende Standardparametersatz zu verwenden.
*
Benetzungsverlust 0.7 mm
*
Muldenverlust 1.8 mm
*
Abflussbeiwert zu Beginn 0.25
und am Ende 0.85
der Muldenauffüllphase
*
Fließzeitparameter 11 min
Der Abflussbeiwert am Ende der Muldenauffüllphase ist grundsätzlich zu prüfen. Für den Fall, dass die Datengrundlage nur diejenigen Flächen als befestigte Flächen enthält, die mit Sicherheit vollständig abflusswirksam sind (also an das Kanalnetz angeschlossen sind), ist der Abflussbeiwert am Ende der Muldenauffüllphase gegenüber dem Standardwert von 0.85 auf 1.0 zu erhöhen.
Für durchlässige Flächen ist in HYSTEM der folgende Standardparametersatz zu verwenden.
*
Anfangsverlust 5 mm
*
Anteil der abflusswirksamen Fläche 50%
*
Fließzeitparameter 2,3 min
Die Parameter
*
Bodenart
*
Anfangswassergehalt im Boden
*
Anteil der abflusswirksamen, durchlässigen Fläche.
sind im Einzelfall zu prüfen.
Weitere Hinweise zu den Parametern enthält neben den Anwenderhandbüchern zum Programm auch das ATV-DVWK Merkblatt [ATV-DVWK-M 165].
Modellkalibrierung
Eine Modellkalibrierung, d.h. eine Variation der HYSTEM-Parameter bis zur bestmöglichen Übereinstimmung von Berechnungsergebnissen mit Messergebnissen, ist nur dann sinnvoll, wenn das Einzugsgebiet hinsichtlich der Abflussbildung und der Abflusskonzentration von städtischen Einzugsgebieten deutlich abweicht. Ziel ist es, pro Teilgebiet einen HYSTEM-Parametersatz zu gewinnen, mit dem für alle Ereignisse gleichermaßen gute Übereinstimmungen erzielt werden. Bei dem Vergleich der Berechnungsergebnisse mit den Messungen sollten die mittleren Abweichungen des Abflussvolumens und des Abflussscheitels unter 15% liegen.
Niederschlagabflussmessungen
Zur Modellkalibrierung werden Niederschlagabflussmessungen verwendet. Dabei ist sicherzustellen, dass nur Messungen von sorgfältig gewarteten Messgeräten mit ausreichender Genauigkeit herangezogen werden. Niederschlagsmessungen von Messgeräten außerhalb des Einzugsgebiets des Kanalnetzes sollten für eine Kalibrierung nicht berücksichtigt werden. Bei größeren oder kom­plexen Einzugsgebieten empfiehlt sich die Kalibrierung anhand mehrerer Messstellen, um die unterschiedliche Niederschlagsverteilung und das unterschiedliche Abflussverhalten einzelner Teilgebiete zu erfassen.
EXTRAN-Parameter
Die Eingaben beziehen sich neben den Steueranweisungen der Berechnung auf die Form und einzelne Inhalte der Ausgabeliste sowie die Erstellung zusätzlicher Ergebnisdateien. Es sind i.d.R. die "default"-Einstellungen zu übernehmen.
Überprüfung der Berechnungsergebnisse
Bevor Ergebnisse im Detail überprüft, interpretiert und weiter verwendet werden können, ist zunächst der berechnete Volumenfehler zu kontrollieren. Hierfür gelten folgenden Empfehlungen:
Volumenkontrolle
*
V < 1% : gute Berechnungsgenauigkeit
*
V < 3 % : bei komplexen Netzen noch ausreichend
*
V > 3 % : Berechnung solange wiederholen, bis 3 % unterschritten werden.
Der Volumenfehler gibt die auf den Zufluss bezogene Differenz zwischen Zuflüssen und Abflüssen des Kanalnetzes an, und ist damit ein Maß für die Berechnungsgenauigkeit.
Ist die Volumenkontrolle in Ordnung, sind die Berechnungsergebnisse von HYSTEM und EXTRAN vor weiteren Auswertungen hinsichtlich ihrer prinzipiellen Richtigkeit gemäß Checkliste (vgl. Anh. A-4.4) zu überprüfen.