Unterschiede

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--- hydro:inghy:exchange [2017/06/12 16:29] – [Erstes Modell] ckuells
+++ hydro:inghy:exchange [2018/08/12 23:07] – angelegt ckuells
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 ====== Ingenieurhydrologie Modellierung ======
 <code rsplus |Blaney-Criddle.r>
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 ===== Lineare Regression rechnen =====
-<code rsplus |Blaney-Criddle.r>
+<code rsplus |Lin-Regr.r>
 #' ---
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 <code>
-if (bed1 < eps)
+if (bed1 < eps) {
-      return(a1 + a2)
+      a3 <- a1 + a2
     else {
-      return()
+      a3 <- 0
     }
 </code>
+<code>
+for (i in 1:length(N)) {
+      if (N[i] <= Va) {
+         Nc[i] <- 0.0
+      } else {
+         Nc[i] <- N[i]-Va
+             }
+     }
+</code>
 ==== Erstes Modell ====
 <code>
+#' ---
+#' title: Hydrologisches Modell
+#' author: "C. Kuells"
+#' date: "9. Mai, 2015"
+#' ---
 setwd("C:\\HydroPro\\R+")
-klima <- read.csv(file="fuhlsbuettel.txt", header=TRUE, sep=";")
+klima <- read.csv(file="fuhlsbuettel.txt", header=TRUE, sep=";", na.strings="  -999")
-# Fehlwerte richtig einlesen
+# Fehlwerte richtig einlesen: man muss na.strings="  -999" eingeben - mit den zwei Leerzeichen davor!
 summary(klima)
 attach(klima)
 N <- NIEDERSCHLAGSHOEHE
+Nc <- N
 Flaeche <- 640 # km2
 A <- 0.08 # Abflusskoeffizient
-Va <- 10 # mm Anfangsverlust
+Va <- 3 # mm Anfangsverlust bei 1 bis 3 mm pro Tag
-Q <- (N)*A*(Flaeche*1000000)*1/1000*1/86400 # Einheitenumwandlung Flaeche m2 -> km2, Volumen l-> qm, Zeit Tag -> Sekunde
+# return kann weggelassen werden!
+for (i in 1:length(N)) {
+      if (N[i] <= Va) {
+            Nc[i] <- 0.0
+      } else {
+            Nc[i] <- N[i]-Va
+             }
+      }
+Q <- Nc*A*(Flaeche*1000000)*1/1000*1/86400 # Einheitenumwandlung Flaeche m2 -> km2, Volumen l-> qm, Zeit Tag -> Sekunde
 plot(Q, ylim = c(0, 10))
 </code>
+Das Stanford Modell, das Xinanjiang-Modell und das VIC Modell beruhen auf mehr oder weniger der selben Theorie. Diese ist in {{ de:hydro:inghy:xinanjiang-model-iahs_129_0351.pdf | Zhao et al. 1972}} beschrieben. Die Theorie habe ich für Sie in einem {{ de:hydro:inghy:xinanjiang.pdf |Text}} zusammengefasst, dazu gibt es eine {{ de:hydro:inghy:xinanjiang-pres.pdf |Präsentation}} mit den wichtigen Formeln und dem R-Code.
+Für das Modell gibt es einen R-Code:
+<code>
+# Modelldokumentation
+# Das Modell wurde von C. Kuells entwickelt
+#
+# Version 1.0 in 2017
+# Verwendung von R 3.1.13
+# Bibliotheken
+library(tcltk2) # For themed message boxes; library(tcltk) is fine too here
+library(grid)
+library(gridExtra)
+library(tkrplot)
+PlotDataWindow <- function(x,y){
+  hscale <- 1.5    # Horizontal scaling
+  vscale <- 1.5    # Vertical scaling
+  plotTk <- function(x,y) {
+    plot(x, y, main = "A parabola")
+  }
+  win1 <- tktoplevel()
+  tktitle(win1) <- "Graph"
+  win1$env$plot <- tkrplot(win1, fun = plotTk,
+                           hscale = hscale, vscale = vscale)
+  tkgrid(win1$env$plot)
+  return(tkgrid)
+}
+# Funktionen des Modelles
+OpenClimateFile <- function(){
+  # Einlesen der Niederschlagsdatei
+  # Die Niederschlagsdatei soll im CSV Format vorliegen
+  N <- tclvalue(tkgetOpenFile()) # Open file
+  if (!nchar(filename)) {
+    tkmessageBox(message = "No file was selected!")
+  } else {
+    tkmessageBox(message = paste("The file selected was", filename))
+  }
+  Ndf <- data.frame(N)
+  return(Ndf)
+}
+# Parameter initialisieren
+A <- seq(0.0,1,0.05) # Flaeche hier als Anteil zwischen 0 und 1
+im <- 1.0            # maximale Speicherung, hier als Bereich 0 bis 1
+io = 0.5             # aktuelle Feuchte
+b <- 0.5             # Formfaktor
+# Parameter-abhaengige Functionen
+# Flaeche vs. Saettigung
+Defizit <- function(A,b,io,im){
+  i <- im*(1-(1-A)^{1/b})
+  d <- A*0.0           # Defizit initialisiert
+  for (n in 1:(length(A))) {
+    if (i[n]>io) {
+      d[n] <- (i[n]-io)
+    } else {
+      d[n] <- 0.0
+    }
+  }
+  return(d)
+}
+# Menu des Programmes mit Tcltk2
+winFHL <- tktoplevel()
+winFHL$env$menu <- tk2menu(winFHL)           # Create a menu
+tkconfigure(winFHL, menu = winFHL$env$menu)  # Add it to the 'winFHL' window
+winFHL$env$menuFile <- tk2menu(winFHL$env$menu, tearoff = FALSE)
+tkadd(winFHL$env$menuFile, "command", label = "Load",
+      command = function() OpenClimateFile())
+tkadd(winFHL$env$menuFile, "command", label = "Quit",
+      command = function() tkdestroy(winFHL))
+tkadd(winFHL$env$menu, "cascade", label = "Data", menu = winFHL$env$menuFile)
+winFHL$env$menuRun <- tk2menu(winFHL$env$menu, tearoff = FALSE)
+tkadd(winFHL$env$menuRun, "command", label = "Run Model",
+      command = function() tkdestroy(winFHL))
+tkadd(winFHL$env$menu, "cascade", label = "Run", menu = winFHL$env$menuRun)
+winFHL$env$menuResults <- tk2menu(winFHL$env$menu, tearoff = FALSE)
+tkadd(winFHL$env$menuResults, "command", label = "Result Runoff",
+      command = function() PlotDataWindow(A,d))
+tkadd(winFHL$env$menuResults, "command", label = "Result Water Budget",
+      command = function() tkdestroy(winFHL))
+tkadd(winFHL$env$menuResults, "command", label = "Result Fit",
+      command = function() tkdestroy(winFHL))
+tkadd(winFHL$env$menu, "cascade", label = "Results", menu = winFHL$env$menuResults)
+winFHL$env$menuHelp <- tk2menu(winFHL$env$menu, tearoff = FALSE)
+tkadd(winFHL$env$menuHelp, "command", label = "Help",
+      command = function() tkdestroy(winFHL))
+tkadd(winFHL$env$menuHelp, "command", label = "R",
+      command = function() tkdestroy(winFHL))
+tkadd(winFHL$env$menuHelp, "command", label = "About",
+      command = function() tkdestroy(winFHL))
+tkadd(winFHL$env$menu, "cascade", label = "Help", menu = winFHL$env$menuHelp)
+# Darstellung der Modellstruktur (Bild)
+# Festlegen der Parameter des Modelles
+# Menu mit editierbarer Tabelle
+# Lesen aus und schreiben in eine Datei
+# Berechnung des Modelles:
+# Berechnung des freien Speichers oder Defizits
+# fertig: s.o.
+# Berechnung der gesaettigten Flaeche
+# fertig: s.o.
+# Berechnung des Abflusses
+# Berechnung der Infiltration
+# Berechnung der potentiellen Verdunstung
+# Berechnung der aktuellen Verdunstung
+# Berechnung der Tiefensickerung
+# Berechnung der speicherinhaltes des tieferen Speichers
+# Berechnung der Perkolation
+# Berechnung des Abflusses aus dem tieferen Speicher
+# Routing des Abflusses mit der Muskinghum-Cunge Methode
+# Next: Neuer Zeitschritt
+# Schreiben der Ergebnis-Datei
+</code>