Gekoppelte Talsperren-Simulation Die Nutzung der Oberflächengewässer - also auch der Talsperren - verlangt nachhaltige Problemlösungen, die Umweltschutz, Nutzerinteressen, soziale und wirtschaftliche Entwicklungen sowie die Erhaltung der natürlichen Lebensgrundlagen in Einklang bringen. Mit dieser Zielstellung wurde das Projekt GETAS vom fördert das Bundesforschungsministerium gefördert.  Hierbei wurden Aspekte aus den Gebieten Hydrobiologie, Seenphysik, Meteorologie / Klimatologie und Wasserbewirtschaftung zu einem neuartigen Bewirtschaftungsinstrument für Talsperren verbunden, das in Form eines Computermodellsystems der wissenschaftlichen Beratung von Talsperrenbetreibern und Behörden dient.  Es wurde das Ziel verfolgt, das bei den Projektpartnern vorhandene physikalische, biologische und meteorologische Wissen zusammenzubringen und die vorhandenen Modelle zu koppeln. Im Teilprojekt "Ökologische Modellierung" wurde, basierend auf einer Schwachstellenanalyse des Modells SALMO, die zeitliche und räumliche Auflösung des Modells verfeinert, die Prozessformulierung überarbeitet und die eigentliche Kopplung vorgenommen. Die Entwicklung der vertikal aufgelösten Version erforderte die Aufteilung der Prozesse in die Module turbulente Diffusion, Advektion/Sedimentation und Reaktion und die Anwendung geeigneter numerischer Verfahren.

Projektkomponenten

Hydrophysik: Die wichtigsten vermischungsrelevanten thermo-hydrodynamischen Prozesse werden mit dem eindimensionalen Modell LAKE simuliert, dessen Prognosegenauigkeit durch den gezielten Einsatz des dreidimensionalen Modells HYDROMOD-3D unterstützt  wird.

Biologie: Mit dem dynamischen Ökosystemmodell SALMO lässt sich der Einfluss externer Belastungsquellen und gewässerinterner Maßnahmen auf die Wasserqualität von Talsperren und Seen simulieren. Das neue Zooplanktonsubmodell erlaubt eine explizite Berücksichtigung der Altersstruktur von Daphnia-Populationen. Das Typgruppenkonzept des Phytoplanktons wurde erweitert und es wurden Wachstumsparameter bestimmt.

Messung: In den Jahren 2002 und 2003 wurden an den Talsperren Saidenbach und Bautzen Messungen durchgeführt. Meteorologische, physikalische und biologisch-chemische Größen wurden sowohl über die Vegetationsperiode als auch in Intensiv-Kampagnen hochauflösend beprobt. Sie liefern Daten von zwei sehr unterschiedlichen Gewässern zur Modellvalidierung und zur Beurteilung der Realitätsnähe der Kopplung zwischen hydrodynamischem und ökologischem Modell.

Anwendung: Der direkt gekoppelte hydrophysikalisch-ökologische Modellansatz (SALMO-HR), ermöglicht eine kombinierte Betrachtung von Wassermenge und Wassergüte. Somit trägt dieses Modellsystem den veränderten Anforderungen und Möglichkeiten von Talsperrenbetreibern (z.B. Dynamisierung von Abfluss und Hochwasserschutzraum, flexible Wahl der Rohwasserentnahmetiefe) Rechnung. Zudem können nun die Rückwirkungen der biologischen auf die physikalischen Prozesse untersucht werden.