endbericht-sulfatprognosemodell-spree
Dieses Dokument ist Teil der Anfrage „Braunkohle-Tagebau und Trinkwasser“
Abbildung 4-5: Ableitung eines Regressionsprognosemodells für die Relation Abfluss und
Sulfatkonzentration für Beeskow für den gesamten Wertebereich (oben); den
begrenzten Wertebereich ≤ MQ (Mitte) sowie der Vergleich der absoluten
Prognoseabweichungen mittels Boxplot (unten). .....................................................115
Abbildung 4-6: Ableitung eines Regressionsprognosemodells für die Relation Sulfatkonzentration
und Ereignisdauer für Spremberg-Wilhelmstal für CSO4 ≥ 200 mg/L und T ≥ 7 Tage
sowie Vergleich der absoluten Prognoseabweichungen mittels Boxplot. ................117
Abbildung 4-7: Ableitung eines Regressionsprognosemodells für die Relation Sulfatkonzentration
und Ereignisdauer für Leibsch für CSO4 ≥ 300 mg/L und T ≥ 7 Tage sowie Vergleich
der absoluten Prognoseabweichungen mittels Boxplot. ..........................................118
Abbildung 4-8: Ableitung eines Regressionsprognosemodells für die Relation Sulfatkonzentration
und Ereignisdauer für Beeskow für begrenzten Wertebereich; C SO4 ≥ 250 mg/L und T
≥ 7 Tage sowie Vergleich der absoluten Prognoseabweichungen mittels Boxplot. 119
Abbildung 5-1: Maßnahmewert 250 mg/L in Rahnsdorf mit den korrespondierenden
Sulfatkonzentrationen (90 % Perzentil) und Immissionsrichtwerten für Neubrück,
Leibsch und Spremberg-W. .....................................................................................123
Abbildung 6-1: Vergleich der Speicherinhalte des SB Bärwalde für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................128
Abbildung 6-2: Vergleich der Speicherinhalte des SB Bärwalde für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 5. .....................129
Abbildung 6-3: Vergleich der Speicherinhalte der TS Bautzen für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................130
Abbildung 6-4: Vergleich der Speicherinhalte der TS Bautzen für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 5. .....................130
Abbildung 6-5: Vergleich der Speicherinhalte der TS Quitzdorf für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................131
Abbildung 6-6: Vergleich der Speicherinhalte der TS Quitzdorf für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 5. .....................132
Abbildung 6-7: Vergleich der Speicherinhalte des SB Lohsa I für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................133
Abbildung 6-8: Vergleich der Speicherinhalte des WSS Lohsa II für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................134
Abbildung 6-9: Vergleich der Speicherinhalte des WSS Lohsa II für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 5. .....................134
Abbildung 6-10: Vergleich der Speicherinhalte der TS Spremberg für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................135
Abbildung 6-11: Vergleich der Speicherinhalte der TS Spremberg für einen Immissionsrichtwert in
Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................136
Abbildung 6-12: Vergleich der verbleibenden Jahres-NWA-Kontingente für einen Immissionsrichtwert
in Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................137
Abbildung 6-13: Vergleich des verbleibenden Jahres-NWA-Kontingents für einen Immissionsrichtwert
in Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 5. .....................137
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Abbildung 6-14: Vergleich des monatlich genutzten NWA-Kontingents für einen Immissionsrichtwert
in Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 4. .....................138
Abbildung 6-15: Vergleich des monatlich genutzten NWA-Kontingents für einen Immissionsrichtwert
in Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L (Szenario 1) mittels
Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für Periode 5. .....................139
Abbildung 6-16: Vergleich des monatlich ungenutzten NWA-Kontingents für einen
Immissionsrichtwert in Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L
(Szenario 1) mittels Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für
Periode 4. .................................................................................................................140
Abbildung 6-17: Vergleich des monatlich ungenutzten NWA-Kontingents für einen
Immissionsrichtwert in Spremberg-W. von 450 mg/L (Referenz) gegenüber 400 mg/L
(Szenario 1) mittels Boxplot (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90%-Perzentile) für
Periode 5. .................................................................................................................140
Abbildung 8-1: Ausschnitt der erweiterten Modellstruktur. ...............................................................146
Abbildung 8-2: Simulationsergebnisse der iterativen Bestimmung eines Immissionsrichtwertes für
Spremberg-Wilhelmstal zur Einhaltung des IRW in Neubrück.................................147
Abbildung 8-3: Simulationsergebnisse der iterativen Bestimmung eines Immissionsrichtwertes für
Spremberg-Wilhelmstal zur Einhaltung des IRW im WW Briesen. ..........................148
Abbildung 8-4: Monatliche Zusatzwassermengen aus dem fiktiven Speicher zur Einhaltung der IRW
für Neubrück (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %- und 90 %-Sicherheit) und Briesen (1 %-,
10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90 %- und 99 %-Sicherheit) für Periode 4. .................149
Abbildung 8-5: Jahressummen der-Zusatzwassermengen aus dem fiktiven Speicher zur Einhaltung
der IRW für Neubrück (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %- und 90 %-Sicherheit) und
Briesen (1 %-, 10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90 %- und 99 %-Sicherheit) für Periode
4................................................................................................................................150
Abbildung 8-6: Gegenüberstellung der ermittelten Sulfatkonzentrationen in mg/L zur Einhaltung des
IRW für Neubrück (linker Balken) respektive am Zuflussprofil WW Briesen (rechter
Balken) und der dazu benötigten Zusatzwassermenge in Mio. m³ für Periode 4. ...151
TABELLEN
Tabelle 1-1: Zuordnung der Simulationsteilgebiete zu den meteorologischen Teilgebieten (Met-
TG) aus dem KLIWAS Projekt und aus SESIM08. ......................................................3
Tabelle 1-2: Hydrografische Flächenparameter für das NAM-EGMO. ............................................4
Tabelle 1-3: Kalibrierungsgebiete der Simulationsteilgebiete. .........................................................5
Tabelle 1-4: Anpassungsgüte (NSE - Nash-Sutcliffe-Effizienz) der Modelle im Kalibrierungs- und
Validierungszeitraum. ...................................................................................................5
Tabelle 1-5: Vergleich der mittleren Jahresabflüsse [m³/s] (beobachtet, simuliert). ........................6
Tabelle 1-6: Übersicht der integrierten Bilanzprofile im Berlin-Abschnitt. ......................................10
Tabelle 1-7: Übersicht der integrierten Nutzer im Berlin-Abschnitt. ...............................................11
Tabelle 1-8: Übersicht der integrierten DYN-Elemente im Berlin-Abschnitt...................................12
Tabelle 1-9: Übersicht der Bilanzprofile im Berlin-Abschnitt für die Sulfatprognose. .....................14
Tabelle 1-10: Sulfatkonzentrationen und Volumenströme im Berlin-Baustein zwischen Große
Tränke UP und Rahnsdorf (NA: entsprechend Niederschlags-Abfluss-Simulation,
WB: simulierter Volumenstrom im WBalMo). .............................................................16
Tabelle 1-11: Übersicht der verfügbaren Messdaten für Durchflüsse und Sulfatkonzentrationen im
Berlin-Baustein (Vergleich Abbildung 1-9). ................................................................18
Tabelle 1-12: Übersicht der gemessenen und berechneten Durchflüsse im Berlin-Baustein. ........21
Tabelle 1-13: Vergleich der Statistik der gemessenen und beobachten Werte an den relevanten
Querschnitten im Berlin-Baustein...............................................................................26
Tabelle 1-14: Übersicht der ermittelten Gütekriterien an den relevanten Querschnitten im Berlin-
Baustein. ....................................................................................................................26
Tabelle 1-15: Wasserstand und GW-Stände [m NHN] an Fähre Rahnsdorf und naheliegenden
GWMS (SenUVK, 2019). ...........................................................................................31
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Tabelle 1-16: Vergleich der maximal monatlichen Sulfatkonzentrationen für Sulfatereignisse
unterschiedlicher Ausprägung am Profil Rahnsdorf für die Varianten vor Einbau
Berlin-Baustein (SPM1.07) und nach Einbau Berlin-Baustein (SPM1.07). ................36
Tabelle 1-17: Absinken der maximalen monatlichen Sulfatkonzentrationen [mg/L] zwischen den
Profilen Briesen und Rahnsdorf. Vergleich der Varianten vor Einbau Berlin-Baustein
(SPM1.07) und nach Einbau Berlin-Baustein (SPM1.07) sowie mit
Beobachtungsdaten. ..................................................................................................36
Tabelle 1-18: 90 %-Perzentile der jährlichen Sulfatkonzentrationen am Querschnitt Rahnsdorf. ...40
Tabelle 3-1: Parameter für die Definition des Basisszenarios. ......................................................44
Tabelle 3-2: Nutzbarer Speicherinhalt und Zielwert der Auffüllung beim Abgabeelement 4.004
und 4.6 des SB Bärwalde für das SPM 2016 und SPM 2018. ...................................45
Tabelle 3-3: Absenkziele der Abgabeelemente 4.3 und 4.41 des SB Bärwalde für das SPM 2016
und SPM 2018. ...........................................................................................................46
Tabelle 3-4: GW-Bilanz des SB Bärwalde. ....................................................................................47
Tabelle 3-5: Aktuelle monatliche Abgabeelemente (AB) und Nutzraumgrenzen der
TS Spremberg. ...........................................................................................................48
Tabelle 3-6: Änderungen im WBalMo SPM auf Basis der Versorgungsbilanzen. .........................49
Tabelle 3-7: Anhand der Eckdaten vorgenommene Änderungen im WBalMo SPM. ....................50
Tabelle 3-8: Übersicht der geänderten sowie neuen Modellelemente für die Bewirtschaftung des
CBOS als See. ...........................................................................................................53
Tabelle 3-9: Dargebotsänderungen hinsichtlich Simulationsteilgebieten (STG) und
Bilanzprofilanteilen (BP). ............................................................................................54
Tabelle 3-10: Grundwasserbilanzen aus (GUB, 2017) und WBalMo sowie die
Anpassungsparameter für die Dargebotsanteile der Tagebaurestseen. ...................56
Tabelle 3-11: Monatliche Verdunstungsangaben [mm] auf Basis von GUB (2017)
(Seeverdunstung) und SESIM08 (potentielle Evapotranspiration). ...........................57
Tabelle 3-12: Ermittlung des Jahresgangs der Sulfatkonzentration der Kleinen Spree oberhalb des
Entnahmebauwerks für die Flutung des Speichers Burghammer sowie den
Zuflusspegel Burg 2, Auswertung der Messstelle F1.091 im Zeitraum 2002–2018. .61
Tabelle 3-13: Ermittlung des Jahresgangs der Sulfatkonzentration der Spree oberhalb des
Entnahmebauwerks für die Flutung des Speichers Lohsa II sowie den Zuflusspegel
Bärwalde, Auswertung der Messstellen F1.011, F1.141 u. OBF21110 im Zeitraum
2002-2018. .................................................................................................................61
Tabelle 3-14: Jahresgang der prognostizierten Volumenströme, Quelle: Ländermodell
LM180322_03 [m³/s]. .................................................................................................63
Tabelle 3-15: Sulfatkonzentrationen des natürlichen Hintergrunds, wenn dafür die
Sulfatkonzentrationen des Zustroms vom jeweiligen TRS angenommen werden (ab
Jan 2013) [mg/l]..........................................................................................................65
Tabelle 3-16: Anteil der Seenflächen am Gesamt-EZG Dobra. .......................................................66
Tabelle 3-17: Anteil der Seenflächen am Gesamt-EZG Wudritz (Ottergraben). ..............................67
Tabelle 3-18: Auswahl und Abstimmung der Szenarioparameter. ...................................................68
Tabelle 3-19: Übersicht zu den Grundwasserzustrombereichen und den verwendeten Daten bzw.
der vorgenommenen Änderungen. ............................................................................81
Tabelle 3-20: Übersicht zu den bisherigen und aktualisierten Modellansätzen für Sulfat im
Grundwasserzustrom. ................................................................................................82
Tabelle 3-21: Initiale Sulfatkonzentrationen in den Speichern. ........................................................83
Tabelle 3-22: Statistik der Sulfatkonzentrationen am Beginn jedes Auswertezeitraumes. ..............83
Tabelle 3-23: Übersicht der bestehenden Immissionsrichtwerte und der 90 %-Perzentile der
jährlichen Sulfatkonzentrationen (Unterschreitungswahrscheinlichkeit). ...................91
Tabelle 3-24: Übersicht der 90 %- Perzentile der jährlichen Sulfatkonzentrationen
(Unterschreitungswahrscheinlichkeit) für Varianten mit verändertem
Immissionsrichtwert in Spremberg-Wilhelmsthal. ......................................................94
Tabelle 3-25: Übersicht des abgeleiteten und der bestehenden Immissionsrichtwerte und der
90 %-Perzentile der jährlichen Sulfatkonzentrationen für deren
Unterschreitungswahrscheinlichkeit. ........................................................................105
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Tabelle 4-1: Übersicht über die Gütekriterien für die abgeleiteten Regressionsmodelle für
Spremberg-Wilhelmstal, Leibsch und Beeskow für den Zusammenhang Abfluss und
Sulfatkonzentration unter Berücksichtigung des gesamten Wertebereichs. ............111
Tabelle 4-2: Übersicht über die Gütekriterien für die abgeleiteten Regressionsmodelle für
Spremberg-Wilhelmstal, Leibsch und Beeskow für den Zusammenhang Abfluss und
Sulfatkonzentration unter Berücksichtigung des Wertebereichs bis zum mittleren
Abfluss (MQ). ...........................................................................................................112
Tabelle 4-3: Übersicht über die Gütekriterien für die abgeleiteten Regressionsmodelle für
Spremberg-Wilhelmstal, Leibsch und Beeskow für den Zusammenhang
Sulfatkonzentration und Ereignisdauer unter Berücksichtigung für begrenzte
Wertebereiche. .........................................................................................................116
Tabelle 5-1: Korrespondierende Sulfatkonzentrationen zum Maßnahmewert 250 mg/L in
Rahnsdorf (Auswertung jeweils für die 10 %-, 50 %- und 90 %-Perzentile). ...........121
Tabelle 5-2: Überschreitungswahrscheinlichkeiten (ÜWK) für die Sulfatkonzentration von
250 mg/L an der Fähre Rahnsdorf für die jeweiligen 90 %-Perzentile der Pegel. ...122
Tabelle 6-1: Monatlich Mindestinhalte (AB 5.03) und Nutzraumgrenzen des SB Lohsa II ..........125
Tabelle 6-2: Ableiterkapazitäten für das SB Bärwalde und SB Lohsa II. .....................................125
Tabelle 6-3: Monatlich kumulierte NWA Kontingente der TS Bautzen und Quitzdorf [Mio. m³]. .126
Tabelle 7-1: Nutzungen und Abflussforderungen zur Auswertung ..............................................141
Tabelle 7-2: Kenngrößen Nutzungen. ..........................................................................................143
Tabelle 8-1: Sulfatkonzentrationen für Neubrück für betrachtete Immissionsrichtwerte in
Spremberg-Wilhelmsthal (325 mg/L, 350 mg/L und 375 mg/L). ..............................147
Tabelle 8-2: Sulfatkonzentrationen für WW Briesen für betrachtete Immissionsrichtwerte in
Spremberg-Wilhelmsthal (250 mg/L, 275 mg/L und 300 mg/L). ..............................148
Tabelle 8-3: Monats- und Jahressummen der Zusatzwassermengen aus dem fiktiven Speicher
zur Einhaltung der IRW für Neubrück (10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90 %-Sicherheit)
und am Zuflussprofil WW Briesen (1 %-, 10 %-, 20 %-, 50 %-, 80 %-, 90 %-, 99 %-
Sicherheit) in Mio. m³ für Periode 4. .........................................................................150
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Arbeitspaket/ Fachlos 1
1 Sulfatprognose für den Querschnitt Rahnsdorf
Im Folgenden werden die Ergebnisse der Sulfatprognose für den Querschnitt Rahnsdorf
zusammenfassend vorgestellt (siehe Abschnitt 1.2). Diese Ergebnisse basieren auf den
ebenfalls hier in Abschnitt 1.1 vorgestellten Erweiterungen des Sulfatprognosemoduls für
den Querschnitt Rahnsdorf. Darüber hinaus sind in die Ergebnisse auch alle
Aktualisierungen und Erweiterungen des WBalMo SPM eingeflossen, die in Abschnitt 3.2
beschrieben sind.
1.1 Verbesserung der Prognosefähigkeit des WBalMo SPM für den
Querschnitt Rahnsdorf
1.1.1 Feinkonzept zu den Modellanpassungen für den Querschnitt Rahnsdorf
Gemäß Leistungsbeschreibung zur Ermittlung von Zielwerten für die Spree für den
Parameter Sulfat in (LfU / MLUL, 2018) sind Prognosen für den Querschnitt Rahnsdorf zu
erstellen.
Für das Zwischengebiet von Große Tränke UP/Spree bis Querschnitt Rahnsdorf wurde in
der Zusammenfassung zur Erstellung des Sulfatprognosemodells Spree in (DHI WASY,
2017b) angemerkt, dass mit dem WBalMo Sulfatprognosemodell Spree derzeit
Unschärfen in den modellgestützten Prognosen bestehen. Es wurde auf die
Notwendigkeit hingewiesen, den Zufluss aus der Löcknitz genauer zu prognostizieren.
Das Zwischengebiet von Große Tränke UP/Spree bis Rahnsdorf ist nicht Teil des
WBalMo Spree/Schwarze-Elster, sondern des WBalMo Berlin. Im WBalMo
Sulfatprognosemodell Spree wurden deshalb Mittelwerte für den Zustrom aus dem
Flakenfließ (Zusammenfluss von Löcknitz und Rüdersdorfer Gewässer) am Zufluss zum
Dämeritzsee mit 1,5 m³/s und für alle sonstigen Zuflüsse mit 0,25 m³/s angesetzt. Der
Zustrom aus der Löcknitz wird mit einer Sulfatkonzentration von 210 mg/L angesetzt.
Dadurch bekommt derzeit insbesondere der Zufluss aus der Löcknitz bei Prognosen von
geringen Zuflüssen mit hohen Sulfatkonzentrationen von Große Tränke UP ein nicht
gerechtfertigtes, sulfatreduzierendes Gewicht. Durch Erweiterung des
Sulfatprognosemodells Spree bis zum Querschnitt Rahnsdorf/ Zufluss Müggelsee kann
diese Unsicherheit behoben werden.
Das genannte Zwischengebiet ist aus dem WBalMo Berlin zu übernehmen. Die
Bearbeitung umfasst die folgenden Modellanpassungen zu
• Dargebot,
• Gewässergeometrie,
• Bilanzprofilen,
• Nutzern und
• DYN-Elementen,
um zukünftig dynamische Volumenströme zwischen Große Tränke und Rahnsdorf
abbilden zu können. Ein übergreifendes stochastisches Modell für die Witterung existiert
bereits für 50 und 100 Jahre mit Klimaszenarien (DHI WASY, 2013) und kann
übernommen werden.
© DHI - 14804709_ZielwerteSulfat_Gesamtbericht / kal / 10.10.2019 1
1.1.2 Erweiterung des WBalMo SPM um WBalMo Berlin
Um für den Bereich von Große Tränke UP/Spree bis zum Querschnitt Rahnsdorf die
Prognosefähigkeit des Sulfatprognosemodells zu verbessern, wurde das Modell um Teile
des WBalMo Berlin erweitert. Dazu mussten folgende Punkte bearbeitet werden:
• Meteorologie – SIKOSIMO,
• Hydrologie – Dargebot NAM EGMO,
• Bewirtschaftung – WBalMo Berlin.
1.1.2.1 Meteorologie - SIKOSIMO
Als Grundlage für die Erweiterung des Berlin-Bausteins wurden Ergebnisse aus dem
KLIWAS-Projekt (DHI WASY, 2013) verwendet. Die meteorologischen Teilgebiete, die in
diesem Projekt ausgewiesen wurden, sind Inhalt der Abbildung 1-1.
Abbildung 1-1: Meteorologische Teilgebiete im Bereich um Berlin aus dem KLIWAS-Projekt
(links) und aus SESIM08 (rechts).
Diese Teilgebiete sind in der Ausdehnung mit den Teilgebieten aus SESIM08 (DHI-
WASY, 2010) identisch, die für den Bereich um Berlin verwendet werden. Der
Hintergrund ist, dass in dem aktuellen Projekt die Meteorologie aus SESIM08 zu
verwenden ist, im KLIWAS-Projekt dagegen HYRAS Daten verwendet wurden.
Im Ergebnis können die meteorologischen Teilgebiete 15, 101, 102 und 103 aus dem
SESIM08 als Basis für die hydrologischen Berechnungen im Abschnitt 1.1.2.2 dienen.
1.1.2.2 Hydrologie – Dargebot NAM EGMO
Auf Basis der Meteorologie im Abschnitt 1.1.2.1 soll in diesem Abschnitt das natürliche
Dargebot für den Baustein WBalMo Berlin ermittelt werden. Im Zuge des KLIWAS-
Projektes wurden dafür neue Teilgebiete ausgewiesen und die benötigten Parameter für
die Abflusssimulation bestimmt. Diese Parameter werden unverändert aus dem KLIWAS-
Projekt übernommen.
Für die Verbesserung der Prognosefähigkeit für das Zwischengebiet von Große Tränke
UP/Spree bis zum Querschnitt Rahnsdorf wurde das Dargebot der Teilgebiete 50 und 51
in das Sulfatprognosemodell übernommen.
Abbildung 1-2 zeigt die Simulationsteilgebiete (STG) in einer Übersicht.
© DHI - 14804709_ZielwerteSulfat_Gesamtbericht / kal / 10.10.2019 2
Abbildung 1-2: Simulationsteilgebiete für den Baustein WBalMo Berlin.
Die Zuordnung der Teilgebiete zu den meteorologischen Teilgebieten ist Inhalt der
Tabelle 1-1.
Tabelle 1-1: Zuordnung der Simulationsteilgebiete zu den meteorologischen Teilgebieten (Met-
TG) aus dem KLIWAS Projekt und aus SESIM08.
Met.-TG Met.-TG
Bezeichnung STG-Nr.
KLIWAS SESIM08
Löcknitz u. Rüdersdorfer Gew., Quellen bis Zufluss Dämeritzsee 50 18 103
Spree, Große Tränke bis Mündung Neuenhagener Fließ 51 18 103
Neuenhagener Fließ, Spree oh. Britzer Verbindungskanal (BVK) 52 18 103
Wuhle, Quelle bis Mündung 53 16 101
Panke bis Abzweig Nordgraben 54 16 101
Spree einschl. ZG Panke und Landwehrkanal, BVK bis Pegel
55 17 102
Sophienwerder
Tegeler Fließ, Quelle bis Mündung 56 16 101
Nottekanal, Quelle bis Mündung 57 15 15
Dahme, Neue Mühle bis Mdg mit OSK 66 15 15
Teltowkanal 100 17 102
© DHI - 14804709_ZielwerteSulfat_Gesamtbericht / kal / 10.10.2019 3
Die hydrografischen Flächenparameter des EGMO-D wurden in (DHI WASY, 2013)
anhand der vorliegenden Geodaten für die neuen Teilgebiete ermittelt. Tabelle 1-2 fasst
die hydrografischen Flächenparameter für die Simulationsgebiete zusammen. Die
Flächenparameter sind als relative Flächenanteile an der Gebietsgröße dargestellt.
Tabelle 1-2: Hydrografische Flächenparameter für das NAM-EGMO.
Hydrografische
Fläche Flächenparameter
STG-Nr. Bezeichnung
[km²]
AF [-] AN [-] AW [-]
Löcknitz u. Rüdersdorfer Gew., Quellen bis 229 0,835 0,149 0,016
50
Zufluss Dämeritzsee
Spree, Große Tränke bis Mündung 164 0,936 0,054 0,010
51
Neuenhagener Fließ
Neuenhagener Fließ, Spree oh. Britzer 221 0,953 0,044 0,003
52
Verbindungskanal (BVK)
53 Wuhle, Quelle bis Mündung 114 0,946 0,051 0,003
54 Panke bis Abzweig Nordgraben 157 0,905 0,094 0,001
Spree einschl. ZG Panke und Landwehrkanal, 45 0,917 0,081 0,002
55
BVK bis Pegel Sophienwerder
56 Tegeler Fließ, Quelle bis Mündung 147 0,873 0,097 0,029
57 Nottekanal, Quelle bis Mündung 502 0,691 0,282 0,026
66 Dahme, Neue Mühle bis Mdg mit OSK 258 0,768 0,155 0,078
100 Teltowkanal 240 0,949 0,042 0,009
mit AF - grundwasserferne Flächen (Grundwasserflurabstand > 1 m)
AN - grundwassernahe Flächen (Grundwasserflurabstand < 1 m)
AW - Wasserflächen
Die Tabelle 1-3 gibt Auskunft zu den Kalibrierungsgebieten, auf die sich die Übersichten
zur Anpassungsgüte des Kalibrierungs- und Validierungszeitraums der Modelle der
Tabelle 1-4 und Tabelle 1-5 beziehen.
Das Simulationsteilgebiet 50 setzt sich aus den Einzugsgebieten der Löcknitz und des
Rüdersdorfer Gewässers zusammen. Die Kalibrierung erfolgte im Zuge des Aufbaus des
WBalMo-Havel-Spree am Pegel Grünheide/ Löcknitz. Dieser Pegel bietet gegenüber dem
Pegel Woltersdorf/ Rüdersdorfer Gewässers den Vorteil, dass dieser deutlich weniger
durch Nutzungen beeinflusst ist. Aus diesem Grund wurde die Kalibrierung am Pegel
Grünheide/ Löcknitz durchgeführt und die erhaltenen Parameter auf das gesamte
Simulationsteilgebiet übertragen. Für den Einbau in das WBalMo SPM wurde keine
Neukalibrierungen für Simulationsteilgebiete vorgenommen.
Eine ausführliche Dokumentation über die Güte der Modelle kann dem KLIWAS Bericht
(DHI WASY, 2013) entnommen werden.
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Tabelle 1-3: Kalibrierungsgebiete der Simulationsteilgebiete.
STG-Nr. Beschreibung Fläche [km²]
50 Löcknitz, Quelle bis Pegel Grünheide 170
51 Fredersdorfer Fließ, Quelle bis Pegel Fredersdorf 116
52 Neuenhagener Fließ, Quelle bis Pegel Dahlitz-Hoppegarten 186
53 Wuhle, Quelle bis Mündung 114
54 Panke, Quelle bis Pegel Röntgental 37
55 ZG Panke uh. des Verteilerwehres bis Mündung 45
56 Tegeler Fließ, Quelle bis Pegel St. Josef-Steg 121
57 Nottekanal, Quelle bis Pegel Mittenwalde OP 246
Tabelle 1-4: Anpassungsgüte (NSE - Nash-Sutcliffe-Effizienz) der Modelle im Kalibrierungs-
und Validierungszeitraum.
Zeitraum NSE [-]
STG-Nr.
Kalibrierung Validierung Kalibrierung Validierung
50 1992-2001 2002-2006 0,66 0,51
51 1992-2001 2002-2006 0,42 0,69
52 1974-1994 1999-2006 0,56 0,47
53 1951-1980 1981-1996 0,46 0,52
54 1954-1982 1983-1996 0,63 0,78
55 1951-1980 1981-1996 0,63 0,70
56 1989-2000 2001-2006 0,67 0,24
57 1977-1996 1997-2006 0,62 0,62
Als quantitatives Gütemaß wurde die Nash-Sutcliffe-Effizienz NSE nach (Nash, 1970)
verwendet. Nach (Uhl, 2008) ist eine Prognose dann brauchbar (ausreichend), wenn der
NSE mindestens 0,25 beträgt. Prognosen mit einem NSE ≥ 0,5 können als befriedigend
und Prognosen mit einem NSE ≥ 0,8 als gut bezeichnet werden.
(Q − Qber ,i )
n
2
gem ,i
NSE = 1 − i =1
(Q )
n
2
gem ,i − Qgem
i =1
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Tabelle 1-5: Vergleich der mittleren Jahresabflüsse [m³/s] (beobachtet, simuliert).
Kalibrierung Validierung
STG-Nr.
beobachtet simuliert beobachtet simuliert
50 0,641 0,637 0,613 0,661
51 0,204 0,167 0,139 0,147
52 0,417 0,403 0,297 0,317
53 0,514 0,506 0,549 0,523
54 0,121 0,116 0,112 0,109
55 0,138 0,131 0,142 0,128
56 0,327 0,357 0,381 0,398
57 1,11 1,09 0,895 0,959
Mit den oben gezeigten Randbedingungen wurde für das WBalMo SPM das Dargebot auf
Basis von SESIM08 für die Simulationsteilgebiete für den Baustein WBalMo Berlin neu
berechnet.
Die Abbildung 1-3 zeigt die Varianz des Abflusses aus dem STG 50 im Vergleich zum
bisher im Sulfatprognosemodell berücksichtigten Ansatz, bei dem ein konstanter Zufluss
von 1,49 m³/s angesetzt wurde. Im Gegensatz dazu ist mit dem Ansatz aus dem WBalMo
Berlin nun eine deutliche Varianz vorhanden, die nicht nur innerhalb des Jahres variiert,
sondern auch zwischen Jahren. Somit ist es nun möglich den Zufluss aus dem
Zwischengebiet zwischen Große Tränke UP und Zufluss Müggelsee genauer
nachzubilden.
Das Dargebot auf Basis der Meteorologie von SESIM08 (DHI-WASY, 2010) wurde mit
dem Dargebot auf Basis von HYRAS aus (DHI WASY, 2013) verglichen. Dabei wurden
die monatlichen Mittelwerte über alle Realisierungen berechnet. In Abbildung 1-4 ist das
Dargebot aus dem STG 50 beispielhaft dargestellt.
Man erkennt, dass auf Basis der beiden meteorologischen Datensätze ähnliche
Dargebote erzielt werden. Es ist aber auffällig, dass mit SESIM08 tendenziell höhere
Durchflüsse berechnet werden. Das ist bei allen STGs zu beobachten. Im Mittel fällt das
Dargebot auf Basis von SESIM08 um ca. 15 % höher aus, als auf Basis der HYRAS
Datensätze.
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