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Hydrological modelling and water flux tracking to quantify controls on water transit and residence time
Remondi, Federica
Quelle: ETH-Dissertation
Zürich (Schweiz)
Selbstverlag
2018, 183 S., Abb., Tab., Lit.
Serie: ETH-Dissertation, Nr.25329
Sprache: Englisch
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[Quelle: https://www.research-collection.ethz.ch]
Weltweit werden hydrologischeModelle auf Einzugsgebietsskala verwendet, um Abflussentstehung und Drainagedynamik besser zu verstehen und Wasserressourcen zukünftig besser zu managen. Derzeit gibt es keinen zufriedenstellenden Modellansatz, um die Bewegung von Wasser und den Transport gelöster Stoffe innerhalb von Einzugsgebieten auf grösserer Skala zu modellieren, der zur Verbesserung der Wasserqualität eingesetzt werden könnte. Wasser und darin gelöste Stoffe bewegen sich auf sehr unterschiedlichen Transportwegen durch Einzugsgebiete, die Drainage kann von Minuten bis hin zu Jahrhunderten dauern. Dieses grosse Spektrum an unterschiedlichen Transportwegen und Verweildauern stellt neben anderen Faktoren, wie der grossen Heterogenität der unterschiedlichen Einzugsgebiete, sowie der Abhängigkeit von klimatischen Faktoren, die grösste Herausforderung bei der Modellierung dar. Diese Informationen sind wesentlich, um die Grössenordungen und Zusammenhänge der unterschiedlichen Prozesse zu verstehen, da sie die Verteilung von Wasser und gelösten Stoffen auf Einzugsgebietsebene und die Drainage massgebend beeinflussen. Die zentrale Kennzahl zur Charakterisierung dieser Prozesse ist die Verteilung der Verweildauer (Transit Time Distribution - TTD), die letztendlich dazu beiträgt die wesentlichen Herausforderungen zur Verbesserung der Wasserqualität zu adressieren. Im Rahmen dieser Arbeit wurde ein neuartiger Entscheidungsrahmen sowie ein Prognosemodell entwickelt, um die Abschätzung der TTDs und ihrer Kontrollfaktoren zu verbessern. Hydrologische und konservative Transportsimulationen werden verknüpft, um mehrere Wasserpakete in Zeit und Raum durch das Einzugsgebiet zu verfolgen. Das Modell wurde zunächst in einem Einzugsgebiet in Grossbritannien, für welches langjährige Datenreihen von Niederschlägen und Chloridionen – einem konservativen Tracer – vorliegen, getestet und kalibriert. Die dynamischen TTDs können sowohl für vergangene als auch zukünftige Ereignisse zufriedenstellend reproduziert werden. Die Ergebnisse zeigen eine Korrelation zwischen TTDs für einen zeitlich definierten Niederschlag zur Jahreszeit in welcher der Niederschlag stattfindet. TTDs für einen zeitlich definierten Abfluss werden jedoch am meisten durch die Feuchtigkeit des Einzugsgebiets beeinflusst. In einem zweiten Schritt wurde das Modell in fünf Einzugsgebieten in unterschiedlichen klimatischen Regionen angewandt, um den Einfluss von klimatischen und geomorphologischen Eigenschaften und Charakteristika auf die Verweildauer zu entwickeln. Die Ergebnisse zeigen, dass es bei feuchtem Klima möglich ist, eine Kurve zur Beschreibung der Verweildauer als Funktion des kumulierten Niederschlages zu definieren, welche nur von geographischen Eigenschaften abhängt. Im Gegensatz dazu ist bei trockenem Klima die Variabilität der Verweildauer und der Anteil von jungem Wasser in allen Berechnungen wesentlich höher, weshalb eine endgültige Bewertung des Effektes von klimatischen Bedingungen aus Verweildauern komplex ist. Insgesamt trägt die Arbeit wesentlich zu einem verbesserten Verständnis von Transportprozessen in Einzugsgebieten in verschiedenen Klimaregionen und mit unterschiedlicher Topographie bei. Mögliche Ansatzpunkte für weitere aufbauende Forschung zu diesem Thema, wären die Generalisierung von Transportprozessen in Einzugsgebieten, sowie eine Quantifizierung der natürlichen und vom Menschen verursachten Einflüsse auf Wasserressourcen.
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Festschrift zum Emscher-Umbau
2020, 140 S., 290 mm, Buchleinen
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Beton-Kalender
Schwerpunkte: Wasserbau; Konstruktion und Bemessung
2019, 1244 S., 600 SW-Abb., 200 Tabellen. 210 mm, Hardcover
Ernst & Sohn
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Ein Handbuch für die Praxis
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Thermisch aktivierte Sandwichschwimmkörper für das Bauen auf dem Wasser. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2981
2016, 118 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
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siehe auch: Buss, Johann. Unterströmung von Deichen. tech.Diss. Braunschweig 1987/92.
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