Das Programm LU-NA dient zur Berechnung von Niederschlag-Abfluss- sowie Flussgebietsmodellen. In LU-NA sind alle derzeit gängigen Verfahren zur Simulation der Abflussbildung und Abflusskonzentration enthalten. Nach Vorgabe von Regenereignissen und Gebietskenndaten berechnet LU-NA die Einheits- und Abflussganglinien eines Einzugsgebietes. Es können Abflüsse sowohl aus natürlichen als auch aus städtischen Einzugsgebieten erzeugt werden. Mit LU-NA kann der konstante Regelabfluss, die Rückhaltewirkungslinie sowie die Seeretention berechnet und ggf. zur Simulation der Translationseinflüsse im Flussgebietsmodell berücksichtigt werden.
Basics of design
Für das jeweilige Einzugsgebiet sind die Größe, der PSI-Wert, die Anfangsverluste, die Basisabflüsse und Bodenkennwerte vorzugeben.
In LU-NA können beliebige Niederschlagsereignisse von beliebiger Dauer (z.B. auch gemessene Niederschlagsereignisse) verarbeitet werden. Es besteht allerdings auch die Möglichkeit Niederschlagshöhen (hN) vorzugeben und automatisch anhand eines normierten Niederschlagsverlaufes (DVWK) zeitlich verteilen zu lassen. Alternativ kann das Programm REGEN direkt aus LU-NA gestartet werden. REGEN ermittelt aus dem Niederschlagskontinuum Regenereignisse (Modellregengruppe, Starkregenserie) die direkt in LU-NA genutzt werden können.
Zur Ermittlung des Effektivniederschlages wird ein zeitabhängiger Verlauf des Abflussbeiwertes ermittelt. Im einfachsten Fall kann dies ein konstanter Verlauf mit Anfangsverlust oder das PHI-Index-Verfahren (ohne Anfangsverlust mit konstanter Verlustrate) sein. Als anspruchsvolleren Ansatz ermöglicht LU-NA auch die Ermittlung des Abflussbeiwertes mit dem HORTON-Verfahren (exponentieller Verlauf) oder nach dem Verfahren von LUTZ.
Zur Berechnung der Einheitsganglinie stehen verschiedene Verfahren zur Auswahl. Dies sind im Einzelnen das Regionalisierungsverfahren von LUTZ, die lineare Speicherkaskade, Doppel- oder Dreifachspeicherkaskade, die Doppelspeicherkaskade nach Ansatz von Wackermann/DVWK, die individuelle Festlegung der Einzelordinaten oder das KIRPICH-Verfahren.
Die Hydrologie im Griff: Verfahrensbedingte Unterschiede im Berechnungsergebnis auf einfache Weise erkennen. Die Berechnung von Varianten mit unterschiedlichen Niederschlagsereignissen sowie der Anwendung unterschiedlicher Verfahren zur Berechnung von Einheitsganglinien und des zeitlichen Verlaufes des Abflussbeiwertes ist sehr einfach möglich.
Die Berechnungsergebnisse können gruppiert und die Abflussganglinien (wahlweise auch mit der gemittelten Abflussganglinie) ausgewertet werden. Außerdem können Sie vergleichsweise Messergebnisse (Pegelaufzeichnungen) mit auswerten.
LU-NA stellt die Abflussganglinien des N-A Modells, des konstanten Regelabflusses, der Seeretention sowie des Flussgebietsmodells den Programmen HYKAS (Kanalnetzberechnung) und FLUSS (Hochwassermodellierung) zur Verfügung.
Konstanter Regelabfluss
Mit dem Programm LU-NA kann eine Berechnung des konstanten Regelabflusses durchgeführt werden. Hierbei wird mit einer zuvor berechneten Abflussganglinie ein konstanter Regelabfluss simuliert. Die Ausgabe der Ergebnisse erfolgt in Tabellen- und Grafikform.
Rückhaltewirkungslinie
An einer Gewässerstelle kann angenommen werden, dass die Füllenlinien von unterschiedlichen Hochwasserereignissen nicht identisch sind. Aus diesem Grund wird eine Rückhaltewirkungslinie erstellt, welche als eine Hüllkurve an die Füllenlinien von unterschiedlichen Hochwasserwellen gelegt wird. Für die Bemessung eines Hochwasserrückhalteraumes aus vorgegebenen Abfluss- bzw. Zuflussganglinien ist die Erzeugung einer Rückhaltewirkungslinie (Speicherwirkungslinie) unerlässlich.
Seeretention
Mit der Seeretention ist eine Berechnung von ungesteuerten Hochwasserrückhaltebecken möglich. Bei der Verwendung der Seeretention werden die Speicherinhaltslinie und die Abflusskurve (Grundablass und Hochwasserentlastung) des Hochwasserrückhaltebeckens benötigt. Bereits kleine Abflüsse können einen Beckeneinstau verursachen. Ist das Hochwasserereignis größer als das Bemessungsereignis, reicht für gewöhnlich der Hochwasserrückhalteraum nicht aus, um das Ereignis auf den Grundablass (Regelabfluss) zu drosseln. Der Anteil des Zuflusses, welcher nicht über den Grundablass in den Unterlauf abfließt, wird über die Entlastungsanlage abgeführt.
Flussgebietsmodell
Ein Flussgebietsmodell besteht aus mehreren einzelnen N-A- Modellen für die jeweiligen Teileinzugsgebiete. Unabhängig von der Länge des Gewässerabschnitts und der Größe der Einzugsgebiete kann mit LU-NA eine angepasste und wirklichkeitsnahe Abbildung entwickelt werden. Berücksichtigt werden Modelle für die Wellenverformung längs der Gewässerstrecke und die Simulation von Stauanlagen.
Bei der Auswahl der Einzugsgebiete (EZG) kann für eine bessere Übersicht eine Unterscheidung in EZG Stadt, EZG Land oder EZG Stadt/Land vorgenommen werden. Jedem EZG wird eine im N-A-Modell berechnete Zu- bzw. Abflussganglinie zugeordnet.
Ein Knotenpunkt kennzeichnet einen Ort im Flussgebiet, an welchem eine Abflussganglinie erzeugt werden soll. Zwischen zwei Knotenpunkten lassen sich die beeinflussenden Situationen entlang der Fließstrecke nachahmen. Hierbei kann LU-NA wahlweise zwischen Speicher-Modellen (Seeretention und konstantem Regelabfluss) und der Wellenverformung (Translation) bis zum nächstliegenden Knoten unterscheiden. LU-NA ermittelt die Formveränderung einer Hochwasserwelle, die einen Flussabschnitt oder ein Staubecken durchfließt.
Der Abfluss aus bebautem Gebiet, welcher in den Vorfluter abgeleitet wird, kann mit Hilfe von Regenüberläufen, Regenüberlaufbecken und Regenrückhaltebecken berücksichtigt werden. LU-NA enthält auch das Verfahren von Kalinin-Miljukov.
An jedem Knotenpunkt steht die erzeugte Abflussganglinie zur Verfügung. Die Daten können grafisch dargestellt oder wahlweise ins ASCII oder EXCEL Format (inklusive Grafik) exportiert werden. Im Abdruckformular wird der komplette Flussgebietsmodell-Aufbau mit Kurzbeschreibung tabellarisch aufgelistet. Die Abflussganglinie wird tabellarisch ausgegeben und grafisch dargestellt.
Mengengerüst
Keine softwarebedingten Grenzen.
Datenaustausch
Rehm-Programme aus dem Bereich SEWERPAC verwenden dieselbe Datenbank wie LU-NA (u.a. Programme GraPS und HYKAS). Der Datenaustausch entfällt daher (z.B. von Einzugsgebietsdaten, die in GraPS digitalisiert worden sind). Außerdem ist der Import und Export von Abflussganglinien im ASCII-, Excel-Format (u.a. auch Export nach FLUSS-2D) möglich.