Unterschiede

Hier werden die Unterschiede zwischen zwei Versionen angezeigt.

--- topic:start [2022/08/04 12:07] – angelegt ckuells
+++ topic:start [2024/04/10 10:02] (aktuell) – Externe Bearbeitung 127.0.0.1
@@ Zeile 1: / Zeile 1: @@
 ====== Themen ======
+Programm zur Anwendung von TUW
+<code S>
+## Load the data
+data(example_TUWmodel)
+## Simulate runoff and plot observed vs simulated series
+## Lumped case (weighted means of the inputs)
+simLump <- TUWmodel(prec=apply(P_Vils, 1, weighted.mean, w=areas_Vils),
+                    airt=apply(T_Vils, 1, weighted.mean, w=areas_Vils),
+                    ep=apply(PET_Vils, 1, weighted.mean, w=areas_Vils),
+                    area=sum(areas_Vils),
+             param=c(1.02,1.70,2,0,-0.336,
+.934,121,2.52,
+.473,9.06,142,
+.1,2.38,10,25))
+plot(as.Date(names(Q_Vils)), Q_Vils, type="l", xlab="", ylab="Discharges [mm/day]")
+ lines(as.Date(rownames(T_Vils)), simLump$q, col=2)
+legend("topleft", legend=c("Observations","Simulations"), col=c(1,2), lty=1, bty="n")
+plot(as.Date(rownames(SWE_Vils)), apply(SWE_Vils, 1, weighted.mean, w=areas_Vils),
+     type="l", xlab="", ylab="Snow Water Equivalent [mm]")
+ lines(as.Date(rownames(T_Vils)), simLump$swe, col=2)
+## Distribute input case (6 zones)
+simDist <- TUWmodel(prec=P_Vils, airt=T_Vils, ep=PET_Vils, area=areas_Vils/sum(areas_Vils),
+             param=c(1.02,1.70,2,0,-0.336,
+.934,121,2.52,
+.473,9.06,142,
+.1,2.38,10,25))
+plot(as.Date(names(Q_Vils)), Q_Vils, type="l", xlab="", ylab="Discharges [mm/day]")
+ lines(as.Date(rownames(T_Vils)), simDist$q, col=2)
+legend("topleft", legend=c("Observations","Simulations"), col=c(1,2), lty=1, bty="n")
+plot(as.Date(rownames(SWE_Vils)), apply(SWE_Vils, 1, weighted.mean, w=areas_Vils),
+     type="l", xlab="", ylab="Snow Water Equivalent [mm]")
+ lines(as.Date(rownames(T_Vils)), apply(simDist$swe, 1, weighted.mean, w=areas_Vils), col=2)
+## Distributed input and parameters case
+parametri <- matrix(rep(c(1.02,1.70,2,0,-0.336,
+.934,121,2.52,
+.473,9.06,142,
+.1,2.38,10,25), 6), ncol=6)
+parametri[2,] <- c(1.4, 1.7, 1.9, 2.2, 2.4, 3.0)
+simDist2 <- TUWmodel(prec=P_Vils,
+                    airt=T_Vils,
+                    ep=PET_Vils,
+                    area=areas_Vils/sum(areas_Vils),
+             param=parametri)
+plot(as.Date(names(Q_Vils)), Q_Vils, type="l", xlab="", ylab="Discharges [mm/day]")
+ lines(as.Date(rownames(T_Vils)), simDist2$q, col=2)
+legend("topleft", legend=c("Observations","Simulations"), col=c(1,2), lty=1, bty="n")
+</code>
+Programm für numerische Berechnung eines Einzellinearspeichers,
+<code S>
+```{r ELSnum}
+Nt <- replicate(30,0)
+Nt[7] <- 25
+Nt[18]<- 43
+# Parameter des ELSnum
+k <- 0.35
+a <- 1/k # Einheiten, dies es braucht, bis der Speicher um eine log Einheit fällt
+S0<- 0
+ELSnum <- function(a=10,S0=0,Nt){
+  LN <- length(Nt)
+  St <- numeric(LN)
+  Qt <- numeric(LN)
+  i=1
+  while(i<=LN){
+    if(i==1){
+      St[1] <- S0+Nt[1]
+      Qt[1] <- 0
+    }else{
+      Qt[i] <- St[i-1]*1/a
+      St[i] <- St[i-1]-Qt[i]+Nt[i]
+    }
+    i <- i+1
+  }
+  Resultat <- data.frame(Nt,St,Qt)
+  return(Resultat)
+}
+ELSnum(5,0,Nt)
+```
+</code>
+<code>
+```{r ELS, echo=FALSE, fig.cap="ELS-Modell"}
+ELS <- function(N=50,C=0.1,K=7,ta=0,te=10,tm=30,dt=1){
+  errorflag <- FALSE
+  # Prüfe auf Fehler
+  if (N<0.0){
+    error <- "N ist < 0.0"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  if(C < 0.0 | C > 1.0){
+    error <- "C nicht zwischen 0.0 und 1.0"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  if(K <= 0.0){
+    error <- "K nicht >= 0"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  if (ta<0.0){
+    error <- "ta ist < 0.0"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  if (ta>=te){
+    error <- "ta ist > te"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  if (ta>=tm){
+    error <- "ta ist > tm"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  if (dt<=0.0){
+    error <- "dt ist <= 0.0"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  if (dt>te){
+    error <- "dt ist > te"
+    errorflag <- TRUE
+  }
+  # Erzeuge die Zeitreihe
+  tv <- seq(ta,tm,by=dt) # Zeitvariable in Tagen
+  # Berechne die Länge in Tagen
+  Lt <- length(tv)
+  # Initialisiere die Abflussserie mit 0, Einheit mm
+  Qt <- replicate(Lt,0)
+  # Erzeuge Variable für letzten Wert der Schleife
+  QL <- 0.0 # last discharge
+  # i ist die Integer Laufvariable, t ist die Zeit
+  i  <- 1
+  t  <- ta
+  while (i<=Lt) {
+    if(t<=te){
+      # Anstieg (t < te)
+      Qt[i] <- (N*C)*(1-exp(-t/K))
+      QL   <- Qt[i]
+      } else {
+      # Rückgang
+      Qt[i] <- QL*exp(-(t-te)/K)
+    }
+    # Gehe einen Zeitschritt dt weiter für t und setze Index i um +1 hoch
+    t <- t + dt
+    i <- i + 1
+  }
+  # plot
+  if (errorflag){
+    print(error)
+  } else{
+    plot(tv,Qt, col=2, xlab="Zeit (Tage)", ylab="Q (l/s)", type = "o")
+  }
+}
+# Ausführen der Funktion ELS mit Standardparametern
+ELS()
+```
+</code>