Punkteinspeisung¶
Bei der Punkteinspeisung wird gezielt Wasser an einer Koordinate in das Modell eingespeist oder entnommen. Die Punkteinspeisung beinhaltet drei Varianten:
die punktuelle Einspeisung von Wasser in das Modell,
die Übergabe von Wassermengen von einer Koordinate zu einer anderen Koordinate und
die punktuelle Entnahme von Wasser aus dem Modell.
Die jeweilige Wassermenge wird in einer Ganglinie definiert und kann zeitlich variieren.
Eine häufige Anwendung findet die Funktion Punkteinspeisung hinsichtlich der Kombination mit der Funktion Beregnung, um unter komplexen Verhältnissen realistisches Fließen abzubilden. Liegen beispielsweise kleindimensionierte Verdolungen unter Wegen, kommt es bei großen Abflussmengen in der Realität zum Aufstau am Weg und nur geringe Mengen an Wasser werden durch die Verdolung weiter geleitet. Mittels einer Linearen Verbindung kann die Abflussmenge entsprechend der Kapazität vor dem Weg entnommen werden und hinter dem Weg wieder eingespeist werden. Die Aufbereitung der Daten für diesen Anwendungsfall können unter Tool Generate Hydrofiles nachgelesen werden.
Datenformate Punkteinspeisung¶
Benötigt wird:
Digitales Geländemodell (GeoTIFF)
Ganglinien (.txt)
Koordinaten (.txt)
Optional Pumpenkennlinie (.pkl)
Die Struktur der drei Dateien wird in den nächsten Kapiteln erläutert.
Zu beachten ist, dass nur Wasser gepumpt wird, solange Wasser an der Anfangskoordinate einer Linearen Verbindung vorhanden ist. Die tatsächlich gepumpte Menge wird während der Simulation für jeden Zeitschritt in die Datei PumpVolume.pum geschrieben (Einheit: m 3/s).
Außerdem sollte beachtet werden, dass die Einspeisung an einer Koordinate in nur eine Zelle erfolgt und somit eine Berechnung nur bei sinnvollen Zuflussmengen möglich ist. Soll das Abflussverhalten einer sehr großen Wassermenge modelliert werden (wie es beispielsweise beim Abfluss eines großen Flusses der Fall ist), sollte das Wasser über mehrere Zellen, d. h. Koordinaten, eingespeist werden. Eine alternative Möglichkeit stellt die Einspeisung der gewünschten Wassermenge über eine gewisse Fläche dar (Modus Beregnung).
Ganglinien¶
Die Gangliniendateien zur Punkteinspeisung kann extern mit einem beliebigen Editor erzeugt werden und muss im Textformat mit der Dateiendung „.txt“ vorliegen. Die Datei muss dem folgenden Format entsprechen:
Die Datei besteht aus mindestens zwei Spalten, wobei die erste Spalte die Zeitintervalle (Einheit: Stunden) und die zweite sowie alle weiteren Spalten die Wassermenge beinhalten. Die Wassermenge wird für jede Koordinate in m 3/sec angegeben. Die Wassermenge kann zeitlich variieren. Zwischen den Zeitschritten (erste Zeile) wird linear interpoliert.
Koordinatendatei¶
Die Datei mit den Koordinaten muss entsprechend der folgenden Vorgabe aufgebaut sein.
Die erste Zeile ist auskommentiert (´#´) und enthält die Spaltennamen. In der ersten Spalte steht eine systeminterne ID der Koordinate. Diese muss eindeutig sein, da sie von FloodArea HPC 11 verwendet wird. Daher sollte von 0 an durch gezählt werden. Eigene ID’s oder Notizen können am Ende der Zeile mit einer Raute (#) auskommentiert werden.
Die beiden darauf folgenden Spalten enthalten die Koordinaten für die Eingabe.
In der vierten Spalte folgt die ID der Zielkoordinate, in die bei der zugehörigen Entnahmekoordinate entnommenes Wasser wieder eingespeist wird. Die Zielzelle muss in der Liste immer hinter der Entnahmekoordinate stehen, da die Abarbeitung sequentiell erfolgt. Soll an einer bestimmten Zelle kein Wasser entnommen oder entnommenes Wasser komplett aus dem System entfernt werden, gibt es keine Zielkoordinate in die gepumpt wird. Daher muss in dieser Zeile für die Zielkoordinate der Wert -1 stehen.
Die fünfte Spalte in der Koordinatendatei (minWaterLevel) enthält den Mindestwasserstand in der jeweiligen Zelle. Die Angabe erfolgt in cm (relativ zur Oberfläche), andere Einheiten sind entsprechend umzurechnen. Der Mindestwasserstand wird immer in der entsprechenden Zelle belassen und eine Entnahme erfolgt erst, wenn dieser Wasserstand überschritten ist.
Die sechste Spalte enthält einen Schalter, der angibt, ob die Gangliniendatei verwendet werden soll, oder anhand einer Pumpenkennlinie ein Durchsatz (Pumpenleistung) abgegriffen werden soll. Ist in dieser Spalte eine 0 enthalten, wird ganz normal die Ganglinie verwendet, ist eine 1 enthalten, wird der Wert aus der Pumpenkennlinie entnommen.
Warnung
Für jeden Einspeisungspunkt in der Koordinatendatei muss in der Gangliniendatei eine Spalte mit Abflusswerten vorliegen. Dabei werden die Ganglinien aus der Datei in ihrer Reihenfolge den Eingabe-Koordinaten der Digitalisierung zugeordnet. Fehlen die Spalten in der Datei, wird kein Zufluss eingespeist. Das gleiche gilt für fehlende Eingabe-Koordinaten.
Nur aus der Kombination der 4. Spalte der Koordinatendatei (Spalte pumpTo) und der zugehörigen Gangliniendatei kann abgelesen werden, ob an der Koordinate Wasser nur aus dem Modell entnommen oder eingespeist wird. Die Zufluss- bzw. Entnahmemengen werden durch die angegebene Punkteinspeisungs-Gangliniendatei spezifiziert. In der ersten Spalte ist die Zeit in Stunden angegeben, danach folgen die Mengen für die einzelnen Koordinaten in der Reihenfolge, in der sie in der Koordinatendatei aufgelistet sind.
Einige Kombinationsmöglichkeiten sind in folgender Abbildung dargestellt:
Aus diesen beiden Dateien können nun beispielsweise folgende Informationen abgelesen werden:
#LineNum 0 und 1: Sobald an der Koordinate LineNum 0 (OID 0a) ein Wasserstand von 10 cm erreicht ist, wird 10 m 3/sec an der Koordinate 0 entnommen und an der Kooirdinate 1 (OID 0e) eingespeist.
#LineNum 2 und 3: An der Koordinate LineNum 2 (OID 1a) wird über die gesamte Stunde 15 m 3/sec entnommen und an der Koordinate 3 (OID 1e) eingespeist.
#LineNum 10, 11 und 12: An diesen Koordinaten werden über die gesamte Stunde jeweils 40 m 3/sec in das Modell eingespeist.
#LineNum 13: An dieser Koordinate wird über die gesamte Stunde 2.4 m 3/sec aus dem Modell entnommen.
Sonderfunktion: Pumpenkennlinie¶
Anmerkung
diese Funktion befindet sich derzeit im Test - bitte Fragen Sie vor Verwendung bei uns nach!
Die Pumpenkennlinien werden durch eine Datei mit dem Namen „FloodArea.pkl“ vorgegeben. Es wird simuliert, dass sich die Pumpleistung mit Verringerung der Höhendifferenz zwischen Ein- und Ausgabepunkt erhöht.
Die letzte Spalte der Koordinatendatei enthält einen Schalter, der angibt, ob die Gangliniendatei verwendet werden soll, oder anhand einer Pumpenkennlinie (siehe Sonderfunktion Pumpenkennlinie) ein Durchsatz (Pumpenleistung) abgegriffen werden soll. Ist in dieser Spalte eine 0 enthalten, wird ganz normal die Ganglinie verwendet, ist eine 1 enthalten, wird der Wert aus der Pumpenkennlinie entnommen.
Die erste Spalte der Pumpenkennlinien-Datei enthält die Höhendifferenzen zwischen Entnahmezelle und Einspeisungszelle in Dezimeter (dm). Diese Spalte dient nur zur Orientierung bei der Erstellung und wird vom Programm ignoriert. Der zulässige Wertebereich ist 0 bis 100 (also 0 bis 10 m). Negative Werte während des Rechenlaufes werden auf 0 gesetzt, für Werte größer als 10 m wird der Wert 10 m verwendet. Jede folgende Spalte enthält bei Bedarf die Kennwerte für die an der entsprechenden Koordinate eingesetzte Pumpe. Im Beispiel sind also nur für die Koordinate OID 3 Werte eingetragen.
Pumpmenge auslesen¶
Während der Simulation wird in jedem Simulationsintervall die Wassermenge, die an einer Koordinate entnommen wird, in eine seperate Datei geschrieben. Die Datei PumpVolume.pum wird in das Verzeichnis des Output-Ordners geschrieben.
Die Wassermenge ist der Mittelwert in dem Intervall. Sie wird zu der Spalte der ID der Koordinate geschrieben, an der Wasser entnommen wird.
Die erste Zeile enthält die ID der Koordinate (entsprechend der ersten Spalte der Koordinatendatei ). Die erste Spalte gibt die Zeit in Sekunden an. Die Zeitschritte entsprechen dem Ausgabeintervall der Simulation. In diesem Beispiel wurde während der Simulation alle 5 Minuten ein Ausgaberaster herausgeschrieben. Die in der Simulation eingespeisten oder entnommenen Wassermengen werden in der Einheit m:sup:3/s abgespeichert.
Testdaten Punkteinspeisung¶
Die Testdaten für diese Option sind folgende:
PointsInput_Punkteinspeisung.shp
PointsInputCoordinates_PunkteinspeisungKoordinaten.txt
PointsInputHydrograph_PunkteinspeisungGanglinie.txt