Ermittlung von hydrologischen Einzugsgebieten II

Die Vorprozessierung des Digitalen Geländemodells für die Ermittlung von Einzugsgebieten.

Als Grundlage für die Ableitung von hydrologischen Einzugsgebieten dient ein digitales Geländemodell. Hohe räumliche Auflösungen sind bei dieser Anwendung häufig kontraproduktiv, da sie kleinräumige, urbane Artefakte enthalten können. Diese Artefakte werden im Rahmen der Vorverarbeitung bereinigt. Oft ist eine räumliche Auflösung des Geländemodells von 5 – 10 m eine gute Ausgangsbasis. Liegt eine höhere räumliche Auflösung vor, sollte diese vorher mittels resampling entsprechend angepasst werden.

Um die Einzugsgebietsgrenzen zu identifizieren, muss das tatsächliche Gewässernetz im Geländemodell repräsentiert sein. Dies ist z. B. nicht der Fall, wenn schmale, künstliche Entwässerungsgraben in einem landwirtschaftlich geprägten Gebiet vorhanden sind. Auch verrohrte Gewässerabschnitte gehen aus dem Geländemodell nicht hervor. Um die tatsächliche Entwässerungssituation in das Geländemodell zu integrieren, gibt es die Möglichkeit das Gewässernetz in das Geländemodell „einzubrennen“. Voraussetzung hierfür ist die Verfügbarkeit eines entsprechenden Datensatzes. Dies geschieht in SAGA GIS mit dem Werkzeug Burn Stream Network into DEM. Liegt das Gewässernetz im Vektorformat vor, muss es vorher in ein Raster umgewandelt werden. Der Einbrennvorgang wird durch künstliches Herabsetzen der Höhe entlang der Gewässernetzlinien erreicht. Auf diese Weise werden relevante Entwässerungselemente im Geländemodell ergänzt, die dort in der originalen Form nicht enthalten waren.

Im resultierenden DGM befinden sich ggf. Zellen mit lokalen Minima. Das sind Stellen, in denen ein Bereich ausschließlich von höhergelegenen Zellen umgeben ist. In diesem Fall wird eine Voraussetzung für das später folgende Abflussrouting verletzt: Der simulierte Wasserabfluss kann nur zu einem niedriger gelegenen Zellennachbarn übertragen werden. Folglich bricht die Berechnung an dieser Stelle ab. Um Durchgängigkeit für die Abflusssimulation zu gewährleisten, werden die Zellenwerte an den betroffenen Stellen soweit angehoben, bis keine lokale Minima mehr vorhanden sind. Für diese Maßnahme wendet man eine Fill Sinks-Funktion an. In jedem Fall empfiehlt sich eine Plausibilitätskontrolle der Zwischenresultate.

Digitales Geländemodell vor und nach Vorprozessierung.
Digitales Geländemodell vor und nach Vorprozessierung.