Abstracts
Wasserwirtschaft 91 (2001) 1, 42-48[deutsch - english]
GEOHYDRAULISCHE INTERPRETATION DES KONZEPTMODELLS EINZELLINEARSPEICHER UND KONSEQUENZEN FÜR DIE MODELLIERUNG DES GRUNDWASSERABFLUSSES
Heiko Hennig, Robert Schwarze
Kurzfassung: Ausgehend von der analytischen Lösung der instationären Grabenanströmung wird gezeigt, dass der Grundwasserhaushalt eines einzelnen Hanges geohydraulisch exakt auf der Basis des Konzeptmodells Einzellinearspeicher beschrieben werden kann. Die Erkenntnisse gestatten die Quantifizierung des Einflusses der petrographischen (Durchlässigkeit, Speicherkoeffizient) und morphologischen (Hanglänge, Mächtigkeit) Gebietskennwerte auf die Rückgangskonstante des Einzellinearspeichers. Es werden Empfehlungen zur Anwendung von Wasserhaushaltsmodellen abgeleitet.
Abstract: The paper gives a contribution to the determination of parameters for concept models. To start with the analytical solution of the non-steady flow to a ditch it is shown, that the groundwater regime of a homogeneous hillside can be described geohydraulically exact based on the concept model single linear reservoir. The parameter of this model, the recession constant, results from the concentration of the parameters of the hydraulic model. This knowledge makes it possible to quantify the influence of the petrographic (permeability, porosity) and morphological (length of slope, thickness of aquifer) characteristics. Advises are given for using water balance models.
IAHS Publ. No. 254, 221-232 Wallingford UK 1999 [english]
REGIONAL ANALYSIS AND MODELLING OF GROUNDWATER RUNOFF COMPONENTS FROM CATCHMENTS IN SOLID ROCK AREAS
Robert Schwarze, Werner Dröge and Knut Opherden
Abstract: The description of the basin related water dynamics requires regional information about source areas of water. In particular the assessment of the land use or climatic change affecting the natural water ressources requires reliable and physically based hydrological information about runoff components, flow paths, transit times and source areas. In order to contribute to a feasible solution of this, still unresolved task, this paper presents a new approach to analyse and model subsurface runoff components from small catchments in solid rock areas which contribute up to 70% to the total runoff. This approach can be characterized as a method for the regionalization of conceptual, physicaly based parameters. The aim of the investigations is to design a parameter model as a basis for modelling groundwater runoff components in hydrological unobserved catchments.
Isotopes Environment Health Stud. 1995 Volume 31 pp. 15-28 [english]
ON THE RESIDENCE TIME OF RUNOFF FROM SMALL CATCHMENT AREAS IN THE ERZGEBIRGE REGION
Schwarze, R.; Hebert, D.; Opherden, K.
Abstract: Hydrologic investigations using environmental isotopes and the runoff component analysis procedure DIFGA were carried out in two small catchment areas located in the Erzgebirge region (Saxony in south-east Germany). The amount of runoff in the observed watersheds and the runoff residence time on tritium analyses are presented.
IAHS Publ. No. 221, 391-398 Wallingford UK 1994 [deutsch - english]
UNTERSUCHUNGEN ZUM WASSERHAUSHALT IM KLEINEN VORALPINEN EINZUGSGEBIET DES RIETHOLZBACHS
P. Koenig Geographisches Institut, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
R. Schwarze Institut für Hydrologie und Meteorologie, Technische Universität Dresden
H. Lang Geographisches Institut, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich
Kurzfassung: Seit dem Jahre 1975 betreibt das Geographische Institut der ETH im unteren Toggenburg in der Ostschweiz ein Forschungsgebiet mit umfangreichen hydrologischen und meteorologischen Messanlagen zur Untersuchung des Wasserhaushalts. Das voralpine, vorwiegend viehwirtschaftlich genutzte Einzugsgebiet umfasst eine Grösse von 3.18 km², weist einen Waldanteil von rund 20% auf und ist geologisch durch die obere Süßwassermolasse sowie einzelne pleistozäne Schotterkörper gekennzeichnet. Die Böden weisen zu mehr als 50% mäßige bis starke Vergleyungserscheinungen auf. Auf den vorliegenden 15-jährigen Datensatz wurde ein an der TU Dresden entwickelter Ansatz zur Abflusskomponentenanalyse angewandt. Für die Interpretation kamen Ergebnisse aus Tracerexperimenten sowie Auswertungen des im Gebiet installierten wägbaren Lysimeters zur Verwendung. Infolge der durch die Staunässe geprägten Böden reagiert das Gebiet außerordentlich dynamisch, was sich in einem Direktabflussanteil von mehr als 50% wiederspiegelt. Insgesamt 4 Abflusskomponenten wurden Herkunftsräumen und Fliesswegen zugeordnet, wobei die Verweilzeiten bis zu 6 Jahren betragen. Die Wasserhaushaltsbilanz ergab wichtige Erkenntnisse bezüglich des Fehlers der Schneeniederschlagsmessung. Für die eingesetzten Geräte wurden Korrekturfaktoren ermittelt, die mit rund 35% festgelegt worden sind. Durch den Einsatz verschiedener sich gegenseitig stützender Verfahren konnte eine komplexe Analyse des abflusskomponentenbezogenen Wasserhaushalts vorgelegt werden. Diese beinhaltet neben den langjährigen Mittelwerten für Monate, Halbjahre und Jahre auch die aktuelle Bilanz des Untersuchungszeitraums.
INVESTIGATION ON THE WATER BALANCE OF THE SMALL PREALPINE RESEARCH BASIN RITHOLZBACH
P. Koenig Department of Geography, Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zurich
R. Schwarze Institute of Hydrology and Meteorologie, Technical University (TU) Dresden
H. Lang Department of Geography, Swiss Federal Institute of Technology (ETH), Zurich
Abstract: Since 1975 the Department of Geography of ETH has been operating in a research basin in the lower Toggenburg in the eastern part of Switzerland. It is equipped extensively with hydrological and meteorological instruments for water balance investigations. This basin belongs to the prealpine zone and is used primarily as pasture land. It covers an area of 3.18 km², of which approximately 20% is forested. Its geology is characteristic of the upper fresh-water molasse with isolated pockets of Pleistocene gravel. More than 50% of the soils are on a medium to high gley level. An approach to the analysis of runoff components, developed at the TU Dresden, was applied to the existing dataset of 15 years. For the interpretation results were used from tracer experiments and evaluations of the weighing lysimeter, installed in the basin. Due to the effect of supersaturated soils, the response of the basin is extraordinary dynamic. This is reflected by an amount of more than 50% of direct runoff. A total of 4 runoff components were assigned to specific source areas and runoff routes whereby the periods of water residence are up to 6 years. The water balance resulted in important findings concerning the error of snow-fall measurements. For the instruments used correction factors of approximately 1.35 were found. With the application of various methods a complex analysis of the runoff component-directed water balance was possible. The contents of this analysis are the daily, semi annual and annual means as well as the actual water balance during the period of investigation.
Acta Hydrophysica, Berlin 35 (1991) Heft 2 März 1991, 143-184 [english - deutsch]
RECHNERGESTÜTZTE ANALYSE VON ABFLUSSKOMPONENTEN UND VERWEILZEITEN IN KLEINEN EINZUGSGEBIETEN
R. Schwarze, A. Herrmann, A. Münch, U. Grünewald, und M. Schöniger
Summary: Assessments of water resources or interpretation of streamwater quality data of hydrological catchment systems mostly rely on traditional runoff formation and recharge concepts. This is mainly due to the fact that analytical i.e. processnear information is normally not available. The following computer aided approach of runoff component separation is considered to be a decisive step towards realistic water balances for relevant sub-systems of small catchments because of the reliability of results as compared to those from tracer hydrological studies. Water fluxes and residence times as derived from both system approaches are compared and found being compatible. Even more a new kind of catchment water balance is presented as far as for instance yield transit time and recharge of water from the bedrock is concerned by combining both results under certain model assumption. As a main conclusion the computer aided separation technique should allow in any similar case of the Central European Highlands comparable insight into hydrological catchment behaviour provided that a relevant model idea about the system exist and the input variables are available.
Zusammenfassung: Die vorgestellte Methode zur Abflusskomponentenseparation stellt einen wichtigen Schritt in Richtung einer realistischen Wasserhaushaltsbilanz für unterschiedliche Einzugsgebietsteilsysteme dar. Durch Vergleich und Kombination dieses Verfahrens mit tracerhydrologischen Studien konnte die Zuverlässigkeit und Breite der Aussagen beider Verfahren deutlich erweitert werden. Das betrifft insbesondere die für Stoffhaushaltsuntersuchungen wichtigen Aussagen zum abflusskomponentenbezogenen Gebietswasserhaushalt, zu Verweilzeiten und Umsatzräumen.