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Nach Abschluss des Moduls sind die Studierenden in der Lage, • Hintergründe, Mechanismen und Bekämpfungsstrategien von Wasserqualitätsproblemen zu verstehen • die punktuellen und nicht punktuellen Schadstoffbelastungen zu quantifizieren • die grundlegenden Prozesse der Oberflächenwasserqualität zu verstehen • die Grundlagen von Oberflächenwasserqualitätsmodellen zu beherrschen und die Modelle auf unterschiedliche Umweltprobleme anzuwenden • die Kontrollmaßnahmen zu analysieren und zu bewerten, um gegebene Probleme bei der Oberflächenwasserqualitätsmodellierung zu mindern

Folgende Inhalte werden im Modul behandelt: • Einführung in die Hintergründe der Oberflächenwasserqualitätsprobleme • Schadstoffbelastungen identifizieren und Randbedingungen beschreiben • Einführung in die Bilanz des gelösten Sauerstoffs • Einführung in Eutrophierungsprozesse • Einführung in den Transport und die Umwandlung von Giftstoffen • Grundlegende Gleichungen für die Modellierung der Wasserqualität • Mathematische Beschreibungen in Wasserqualitätsmodellen verarbeiten Integrierte Übungen: • Einführung in die grafische Benutzeroberfläche (GUI) des WASP8-Modells • Vorverarbeitung und Nachverarbeitung der Wasserqualitätsmodellierung, einschließlich Vorbereitung der Eingabedaten, Einrichtung der Randbedingungen, Konfiguration der Modellparameter, Bewertung der Modellleistung • Modellierungsfall des Problems der Verarmung an gelöstem Sauerstoff • Modellierung des Eutrophierungsproblems • Modellierung des Problems der Verschmutzung durch Schadstoffe • Vorschlagen von Kontrollmaßnahmen mit Szenarioanalyse

Das Modul besteht aus Vorlesungen mit integrierten Übungen. Die Hintergründe, Mechanismen und Kontrollstrategien von Wasserqualitätsproblemen werden anhand von verschiedenen Praxisfällen vorgestellt. Nach einer kurzen Einführung in die Überwachung und Messung der Wasserqualität werden die Methoden zur Beschreibung der Belastung durch Verschmutzungsquellen als Antriebsbedingungen des Modells vorgestellt. Die verschiedenen Fließgewässerprozesse werden durch Präsentationen mit verschiedenen Fallbeispielen vorgestellt. Die Prinzipien und grundlegenden Gleichungen für die Modellierung der Wasserqualität werden vorgestellt und diskutiert. Ein Open-Source-Wasserqualitätsmodell wird vorgestellt, um zu verstehen, wie die mathematischen Beschreibungen der Prozesse übersetzt und in der Wasserqualitätsmodellierungssoftware implementiert werden. Die grafische Benutzeroberfläche (GUI) des Wasserqualitätsmodells (Water Quality Analysis Simulation Program, WASP) wird vorgestellt, indem ihre Funktionen demonstriert werden. Pre- und Post-Processing der Wasserqualitätsmodellierung werden anhand von 3 Praxisfällen unter Verwendung von Excel-Vorlagen und optional Matlab-Codes demonstriert. Die Fallstudien für die Übung werden mit konkreten Hintergrundinformationen, Modellierungszielen und benötigten Daten für die Modelleinstellungen vorgestellt. Das Wasserqualitätsmodell wird von den Studierenden eingerichtet und ausgeführt. Verschiedene Kontrollmaßnahmen werden diskutiert und mit den getesteten Vorhersageszenarien von den Studierenden vorgestellt.

Die Prüfung besteht aus einem Projektbericht, der von einer Gruppe von Studenten eingereicht wird (bis zu 3, 80% der Note, 30 Seiten) und einer mündlichen Präsentation (20% der Note, Bewertung durch ein einzelnes Gruppenmitglied, 60 Minuten). Die Studierenden zeigen, dass sie in der Lage sind, Probleme der Wässerqualität zu modellieren und die Wirksamkeit von Kontrollstrategien zur Minderung der Probleme mithilfe einer Szenarioanalyse zu bewerten. Der Bericht enthält die Beschreibung des Wasserqualitätsproblems, das theoretische Verständnis der Wasserqualitätsmodelle und wie sie die Eingangsdaten vorbereiten, die Randbedingungen festlegen, die Modellparameter konfigurieren, die Modellleistung bewerten und die Szenarioanalyse mit den in diesem Modul erlernten Methoden und Werkzeugen durchführen. Im Projektbericht sollte es möglich sein, den spezifischen Beitrag jedes Gruppenmitglieds klar zu identifizieren. Die Endnote hängt von der Qualität des Berichts und seiner Präsentation ab.

- Surface Water-Quality Modeling by Steven C. Chapra, 2008, Waveland Pr Inc, ISBN-10:1577666054, ISBN-13: 978-1577666059 - Environmental Modeling by Jerry L. Schnoor, 1996, John Wiley, New York - Principles of Surface Water Quality Modeling and Control by Robert V. Thomann and John A.Mueller, 1987, HarperCollins, New York.