Im Einzugsgebiet des Wairau River auf der Südinsel Neuseelands sind in den vergangenen Jahrzehnten klimatische Veränderungen beobachtet worden. Beeinflusst durch eine Abnahme der jährlichen Niederschläge sinken auch die Gebietsabflüsse. Der Wairau Aquifer, der für die Bewässerung Neuseelands größtem Weinanbaugebiet genutzt wird, ist maßgeblich von dem Abflussverhalten des Wairau River abhängig und verzeichnet einen Rückgang der Grundwasserstände.
Die Simulation der hydrologischen Prozesse im Einzugsgebiet ist daher notwendig, um das Verständnis für die Zusammenhänge zu erhöhen. Um die Prozesse abzubilden, wurde in dieser Masterarbeit die Modular Assessment of Rainfall–Runoff Models Toolbox (MARRMoT) verwendet. Ziel der Anwendung von MARRMoT war, ein Modell oder ein Modellensemble zu finden, das für die Simulation der Niederschlags-Abfluss-Beziehungen im Einzugsgebiet Wairau River geeignet ist. Zu diesem Zweck wurden in einem ersten Szenario 42 Modelle aus MARRMoT auf das Einzugsgebiet Wairau River mit dem Gütekriterium Kling-Gupta-Effizienz (KGE) kalibriert. In weiteren Szenarien wurden die Kalibrierungen mit dem KGE mit invers transformierten Durchflüssen (KGEi) sowie mit einer Mischform der beiden Kriterien (KGEm) realisiert. Die Bewertung der Modellperformance erfolgte anhand ausgewählter Gütekriterien. Durch die Auswertung konnten drei MARRMoT-Modelle ermittelt werden, die in allen drei Kalibrierszenarien eine hohe Performance gezeigt haben und für die weitere Anwendung im Einzugsgebiet Wairau River geeignet sind.
Ein Teilziel dieser Arbeit war zudem die Korrektur von simulierten Niederschlagsdaten aus dem unbeobachteten Quellgebiet des Wairau River, die in vorherigen Arbeiten als fehlerhaft identifiziert wurden (Ludwig 2018). Dafür wurde eine höhenabhängige Korrekturvorschrift ermittelt. Die anschließende Simulation des Gebiets hat jedoch gezeigt, dass die Korrektur ohne eine bessere Datengrundlage nicht erfolgreich ist.:1. Einführung
2. Beschreibung des Untersuchungsgebiets
2.1 Klima
2.2 Einzugsgebietsgrenzen
2.3 Geologie
2.4 Boden
2.5 Landnutzung
2.6 Aquifer
3. Datengrundlage
3.1 Meteorologische Daten
3.2 Hydrologische Daten
4. Analyse und Korrektur von Niederschlagsdaten
4.1 Problematik im Teileinzugsgebiet Dip Flat
4.2 Aufbereitung der Daten
4.3 Erstellung einer Korrekturvorschrift
5. Anwendung der MARRMo Toolbox
5.1 Grundlagen von MARRMoT
5.2 Betrachtung ausgewählter MARRMoT-Modelle
5.3 Gütekriterien
5.4 Kalibrierung und Evaluierung
5.4.1 Grundlagen
5.4.2 Automatische Kalibrierung mit MARRMoT
5.4.3 Kalibrierszenarien
6. Analyse und Diskussion der Ergebnisse
6.1 Niederschlagskorrektur und Datengrundlage
6.1.1 Erstellung der Korrekturvorschrift
6.1.2 Unsicherheiten der Niederschlagskorrektur
6.1.3 Analyse der Datengrundlage für das Gesamteinzugsgebiet
6.1.4 Zusammenfassung
6.2 Anwendung der MARRMo Toolbox
6.2.1 Ergebnisse der Kalibrierszenarien
6.2.2 Detaillierte Auswertung ausgewählter Modelle
6.2.3 Unsicherheiten zwischen und innerhalb der MARRMoT Modelle
6.2.4 Zusammenfassung
6.3 Zusammenführung der Ergebnisse
7. Fazit und Ausblick
8. Literaturverzeichnis / In the catchment area of the Wairau River on the South Island of New Zealand, climatic changes were observed in the past decades. Influenced by a decrease in precipitation, the runoff is reduced. The Wairau Aquifer, which is used for irrigation of New Zealand's largest wine-growing region, is significantly dependent on the runoff of the Wairau River and recorded a decline in groundwater levels.
The simulation of the hydrological processes in the catchment area is therefore necessary. For that reason in this Master’s thesis the Modular Assessment of Rainfall Runoff Model Toolbox (MARRMoT) was used in order to find a model or model ensemble suitable for the simulation of precipitation-runoff relationships in the Wairau River catchment. In a first scenario, 42 models from MARRMoT were calibrated for the Wairau River catchment using the efficiency criteria Kling-Gupta-Efficiency (KGE). In further scenarios, calibrations using the KGE with inverse transformed flows (KGEi) as well as a mixed form of the two criteria (KGEm) were realized. The evaluation of the model performance was based on selected performance criteria. The evaluation led to three MARRMoT models, which demonstrated high performance in all three calibration scenarios and are suitable for further use in the Wairau River catchment.
A secondary objective of this work was the correction of simulated precipitation data from the unobserved headwaters of the catchment, which were identified as faulty in previous work (Ludwig 2018). For this purpose, a height-dependent correction rule was determined. Subsequent simulation of the area, however, has shown that the correction was unsuccessful and needs a more solid data foundation.:1. Einführung
2. Beschreibung des Untersuchungsgebiets
2.1 Klima
2.2 Einzugsgebietsgrenzen
2.3 Geologie
2.4 Boden
2.5 Landnutzung
2.6 Aquifer
3. Datengrundlage
3.1 Meteorologische Daten
3.2 Hydrologische Daten
4. Analyse und Korrektur von Niederschlagsdaten
4.1 Problematik im Teileinzugsgebiet Dip Flat
4.2 Aufbereitung der Daten
4.3 Erstellung einer Korrekturvorschrift
5. Anwendung der MARRMo Toolbox
5.1 Grundlagen von MARRMoT
5.2 Betrachtung ausgewählter MARRMoT-Modelle
5.3 Gütekriterien
5.4 Kalibrierung und Evaluierung
5.4.1 Grundlagen
5.4.2 Automatische Kalibrierung mit MARRMoT
5.4.3 Kalibrierszenarien
6. Analyse und Diskussion der Ergebnisse
6.1 Niederschlagskorrektur und Datengrundlage
6.1.1 Erstellung der Korrekturvorschrift
6.1.2 Unsicherheiten der Niederschlagskorrektur
6.1.3 Analyse der Datengrundlage für das Gesamteinzugsgebiet
6.1.4 Zusammenfassung
6.2 Anwendung der MARRMo Toolbox
6.2.1 Ergebnisse der Kalibrierszenarien
6.2.2 Detaillierte Auswertung ausgewählter Modelle
6.2.3 Unsicherheiten zwischen und innerhalb der MARRMoT Modelle
6.2.4 Zusammenfassung
6.3 Zusammenführung der Ergebnisse
7. Fazit und Ausblick
8. Literaturverzeichnis
| Identifer | oai:union.ndltd.org:DRESDEN/oai:qucosa:de:qucosa:38883 |
| Date | 27 March 2020 |
| Creators | Peesel, Alina |
| Contributors | Schütze, Niels, Wöhling, Thomas, Technische Universität Dresden |
| Source Sets | Hochschulschriftenserver (HSSS) der SLUB Dresden |
| Language | German |
| Detected Language | German |
| Type | info:eu-repo/semantics/publishedVersion, doc-type:masterThesis, info:eu-repo/semantics/masterThesis, doc-type:Text |
| Rights | info:eu-repo/semantics/openAccess |
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