7.4 Abflusskonzentration

Unter Abflusskonzentration (runoff concentration) wird die Transformation des Effektivniederschlag in die Ganglinie des Direktabflusses aus einem oberirdischen Einzugsgebiet verstanden. Rechnerisch kann die Direktabflussganglinie durch eine Übertragungsfunktion u(t) in m³/(s mm) erfaßt werden. Hierbei handelt es sich um einen gebietscharakteristischen, die Retentions- und Translationseigenschaften berücksichtigenden Unit Hydrograph (gültig nur für zeitinvariante Systembetrachtungen).

Einheitsganglinie (unit-hydrograph)

Abb. 7.4: Einheitsganglinie, Bezeichnung nach DIN 4049.
u(t): kontinuierliche Einheitsganglinie
ui: Ordinaten der diskreten Einheitsganglinie für Berechnungszeitschritte von ∆t
∆t: Berechnungszeitschritt in h
umax: Scheitelwert in l/∆t
tA: Anstiegszeit in h
tS: Schwerpunktszeit in h
tB: Basiszeit in h
S: Schwerpunkt

Einheitsganglinienverfahren

Die Einheitsganglinie (unit hydrograph, nach Sherman 1932) ist die Ganglinie des Direktabflusses als Reaktion auf einen effektiven Einheitsniederschlag. Die Einheitsganglinie ist eine lineare, zeitinvariante Übertragungsfunktion zwischen dem effektiven Einheitsniederschlag und dem Direktabfluss. Sie kann z.B. mit einer linearen Speicherkaskade beschrieben werden (vgl. DIN 4049).

Werden hNe = (iNe T) mm Niederschlag in einem Intervall T im Einzugsgebiet abflusswirksam im Sinne des Direktabflusses, so hat die resultierende Direktabflussganglinie QD(t) die gleiche Form wie u(T, t), ihre Ordinaten sind jedoch mit dem Faktor (iNe T) verzerrt:

Q D t = i Ne T · u T , t = h Ne · u T , t

Voraussetzung ist, dass der Niederschlag gleichmäßig über das Gebiet verteilt ist und dass eine Linearität zwischen Systeminput und Qutput vorliegt. Bei einem Regenereignis aus mehren Intervallen effektiven Niederschlag resultiert eine Direktabflussganglinie. Durch lineare Faltung (Superposition) einzelner Ganglinien erhält man die resultierende Direktabflussganglinie und addiert den Basisabfluss hinzu. Linearspeicher und Linearspeicherkaskaden dienen ebenfalls als Abflusskonzentrationsmodelle.