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Kalibrierung und Validierung eines Wasserhaushalts- und Wärmemodells zur Simulation von Fließgewässertemperaturen

Bay, Ole (2023)
Kalibrierung und Validierung eines Wasserhaushalts- und Wärmemodells zur Simulation von Fließgewässertemperaturen.
Technische Universität Darmstadt
doi: 10.26083/tuprints-00024555
Masterarbeit, Erstveröffentlichung, Verlagsversion

Kurzbeschreibung (Abstract)

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Kalibrierung und Validierung eines Wasserhaushaltsmodells zur präzisen Abbildung der Gewässertemperatur eines Fließgewässers und der Implementierung von Szenarien zur hydrothermalen Nutzung. Angesichts der zu erwartenden klimatischen Veränderungen im 21. Jahrhundert gewinnt die Vorhersagegenauigkeit numerischer Modelle zunehmend an Bedeutung. Ziel dieser Arbeit ist die Anpassung des Modells an aktuelle klimatische und hydrologische Bedingungen. Des Weiteren werden Erkenntnisse über die Fähigkeit des Modells zur Abbildung von Klimaveränderungen und das Potenzial der hydrothermalen Nutzung eines Fließgewässers als nachhaltige Umweltwärmequelle gewonnen. Die Ergebnisse bestätigen die Bedeutung regelmäßiger Kalibrierungsprozesse für verlässliche Vorhersagen. Das LARSIM-Modell kann erfolgreich Abflusswerte und Gewässertemperaturen des untersuchten Gewässers, der Lahn, abbilden. Zudem zeigt die Implementierung anthropogener Szenarien interessante Ergebnisse. Untersuchungen zur Einleitung von Kühlwasser zeigen, dass die Auswirkungen auf die Gesamtgewässertemperatur gering sind. Die hydrothermale Nutzung von Fließgewässern als Umweltwärmequelle für Wärmenetze weist ein großes Potenzial auf. Die Implementierung von Referenzzuständen, welche die prognostizierten Klimaveränderungen bis zum Jahr 2045 widerspiegeln, zeigt Übereinstimmungen mit den Prognosen des Weltklimarats.

Typ des Eintrags: Masterarbeit
Erschienen: 2023
Autor(en): Bay, Ole
Art des Eintrags: Erstveröffentlichung
Titel: Kalibrierung und Validierung eines Wasserhaushalts- und Wärmemodells zur Simulation von Fließgewässertemperaturen
Sprache: Deutsch
Referenten: Lehmann, Prof. Dr. Boris ; Borchardt, M.Sc. Steve ; Gappisch, M.Sc. Jessika
Publikationsjahr: 19 Oktober 2023
Ort: Darmstadt
Kollation: IX, 72, xxvii Seiten
Datum der mündlichen Prüfung: 13 September 2023
DOI: 10.26083/tuprints-00024555
URL / URN: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/24555
Kurzbeschreibung (Abstract):

Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Kalibrierung und Validierung eines Wasserhaushaltsmodells zur präzisen Abbildung der Gewässertemperatur eines Fließgewässers und der Implementierung von Szenarien zur hydrothermalen Nutzung. Angesichts der zu erwartenden klimatischen Veränderungen im 21. Jahrhundert gewinnt die Vorhersagegenauigkeit numerischer Modelle zunehmend an Bedeutung. Ziel dieser Arbeit ist die Anpassung des Modells an aktuelle klimatische und hydrologische Bedingungen. Des Weiteren werden Erkenntnisse über die Fähigkeit des Modells zur Abbildung von Klimaveränderungen und das Potenzial der hydrothermalen Nutzung eines Fließgewässers als nachhaltige Umweltwärmequelle gewonnen. Die Ergebnisse bestätigen die Bedeutung regelmäßiger Kalibrierungsprozesse für verlässliche Vorhersagen. Das LARSIM-Modell kann erfolgreich Abflusswerte und Gewässertemperaturen des untersuchten Gewässers, der Lahn, abbilden. Zudem zeigt die Implementierung anthropogener Szenarien interessante Ergebnisse. Untersuchungen zur Einleitung von Kühlwasser zeigen, dass die Auswirkungen auf die Gesamtgewässertemperatur gering sind. Die hydrothermale Nutzung von Fließgewässern als Umweltwärmequelle für Wärmenetze weist ein großes Potenzial auf. Die Implementierung von Referenzzuständen, welche die prognostizierten Klimaveränderungen bis zum Jahr 2045 widerspiegeln, zeigt Übereinstimmungen mit den Prognosen des Weltklimarats.

Alternatives oder übersetztes Abstract:
Alternatives AbstractSprache

This thesis deals with the calibration and validation of a water balance model for the accurate representation of the water temperature of a stream and the implementation of scenarios for hydrothermal use. In view of the expected climatic changes in the 21st century, the predictive capabilities of numerical models is becoming increasingly important. The objective of this study is to calibrate the model to current climatic and hydrological conditions. Furthermore, insights into the model’s capability to simulate climate changes and the potential of hydrothermal utilization of a river as a sustainable environmental heat source are obtained. The results confirm the importance of regular calibration processes for reliable predictions. The LARSIM model can successfully reproduce discharge values and water temperatures of the investigated watercourse, the Lahn. In addition, the implementation of anthropogenic scenarios shows interesting results. Investigations into the discharge of cooling water show that the effects on the overall watercourse temperature are small. The hydrothermal use of flowing waters as a environmental heat source for heat grids shows great potential. The implementation of reference states, reflecting the projected climate changes up to the year 2045, demonstrates agreements with the projections of the Intergovernmental Panel on Climate Change.

Englisch
Status: Verlagsversion
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-245552
Sachgruppe der Dewey Dezimalklassifikatin (DDC): 600 Technik, Medizin, angewandte Wissenschaften > 620 Ingenieurwissenschaften und Maschinenbau
Fachbereich(e)/-gebiet(e): 13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut Wasserbau und Wasserwirtschaft
13 Fachbereich Bau- und Umweltingenieurwissenschaften > Institut Wasserbau und Wasserwirtschaft > Fachgebiet Wasserbau und Hydraulik
Hinterlegungsdatum: 19 Okt 2023 12:08
Letzte Änderung: 20 Okt 2023 07:09
PPN:
Referenten: Lehmann, Prof. Dr. Boris ; Borchardt, M.Sc. Steve ; Gappisch, M.Sc. Jessika
Datum der mündlichen Prüfung / Verteidigung / mdl. Prüfung: 13 September 2023
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