Ein Layer für die Überschwemmungssimulation definiert ein Szenario, das für einen Interessenbereich innerhalb einer Szene ausgeführt wird. Der Layer gibt die einströmenden Wassermengen aus Niederschlägen, die Wasserquellen und die anfänglichen Wassertiefen an und kann weitere Elemente enthalten, die das Wasser umleiten, wie Kanäle und Barrieren sowie Infiltrationseigenschaften. Jede Simulation wird für das Terrain und die Features in der Szene ausgeführt, so dass Sie Layer-Sichtbarkeit, Definitionsabfragen und Vorher-Nachher-Höhenoberflächen verwenden können, um zahlreiche Szenarien zu untersuchen. In diesem Thema werden Beispiel-Workflows beschrieben, die die Verwendung der Überschwemmungssimulation veranschaulichen.
Für alle Szenarien der Überschwemmungssimulation müssen Sie eine Szene mit der 3D-Umgebung erstellen, in der sich das Wasser bewegen wird. Dazu gehören eine Geländehöhenoberfläche und alle wichtigen 3D-Vektorelemente, die den Wasserfluss beeinflussen, wie z. B. Gebäude und Dämme. Es wird dringend empfohlen, die Höhenoberfläche sorgfältig zu überprüfen, um Abweichungen und Fehler zu entfernen, die sich auf den Wasserfluss auswirken, wie z. B. Brücken, Autos oder Bäume, die möglicherweise in einem mit LIDAR erstellten DEM enthalten sind. Beim Ausführen der Überschwemmungssimulation verwendet diese den Inhalt der Szene unverändert.
Hinweis:
Die von der Simulation angezeigten Analyseergebnisse können als zeitbezogene Raster zur weiteren Verwendung in GIS-Workflows exportiert werden, z. B. zum Erstellen von Karten, zur Identifizierung von Problembereichen und zum Erstellen von Berichten.
Modellieren eines Sturms mit zeitlich variierender Niederschlagsintensität
Ein einfaches Szenario besteht darin, zu modellieren, wie das Wasser aus Niederschlägen in einem Interessenbereich fließt und sich ansammelt. Dieses Szenario kann überall in der Szene im lokalen oder globalen Anzeigemodus ausgeführt werden. Beginnen Sie mit einer Szene, die relevante Layer enthält, z. B. eine Bodenoberfläche und Gebäude, und navigieren Sie die Kamera zu dem Ort, den Sie analysieren möchten.
- Stellen Sie sicher, dass eine 3D-Szene aktiv ist.
- Blenden Sie in der Gruppe Workflows der Registerkarte Analyse das Galerie-Dropdown-Menü Simulation
ein, und wählen Sie die Voreinstellung Niederschlag 
aus.Die Simulationswerkzeugleiste zur Definition des Interessenbereichs wird am unteren Rand der 3D-Szene angezeigt, und das Erstellungswerkzeug Zentrierte Position ist standardmäßig aktiv. Sie können jedoch auch jedes andere Erstellungswerkzeug verwenden.
- Klicken Sie auf den Mittelpunkt des gewünschten Untersuchungsgebiets, bewegen Sie den Mauszeiger nach außen, drücken Sie die Taste R, um das Radiussteuerelement zu öffnen, stellen Sie den Wert auf 2000 m ein, und drücken Sie die Eingabetaste.
- Klicken Sie in der Simulationswerkzeugleiste auf die Schaltfläche Simulation im Bereich erstellen
.Ein neuer Simulations-Layer wird der Szene in der Kategorie Simulationen des Bereichs Inhalt hinzugefügt.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Simulation, um die aktuellen Eigenschaften des Simulations-Layers zu überprüfen.
Hinweis:
- Zellengröße ist 1 Meter.
- Dauer ist 1 Stunde.
- Niederschlag/Stunde ist 40 mm.
- Legen Sie auf der Registerkarte Simulation in der Gruppe Konfiguration den Wert Dauer auf 00:30:00 (30 Minuten) fest.
- Klicken Sie in der Gruppe Erstellen auf die Schaltfläche Ausführen
.Die Höhenwerte werden aus dem sichtbaren Inhalt der Szene extrahiert, die Zeit Aktuell startet, und das Wasser beginnt sich im Interessenbereich zu bewegen und anzusammeln. Bewegen Sie die Kamera innerhalb der Szene und um die Szene herum, um einen genaueren Blick auf die Bewegung des Wassers zu werfen.
- Klicken Sie auf die Schaltfläche Anhalten
in der Gruppe Wiedergabe.Die Zeit Aktuell wird angehalten, und die Bewegung des Wassers kommt zum Stillstand.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den Simulations-Layer, und klicken Sie auf die Schaltfläche Konfiguration
, um den Bereich Simulation konfigurieren zu öffnen. - Klicken Sie in der Tabelle Niederschlagsintensität auf Teilen.
- Legen Sie in der ersten Zeile den Wert Rate auf 5 und die Einheiten/Stunde auf Zoll (in) fest.
- Legen Sie in der zweiten Zeile den Wert Rate auf 0,5 Zoll fest.
- Klicken Sie erneut auf Teilen.
- Legen Sie die Rate für diese neue, dritte Zeile auf 0,1 Zoll fest.
- Klicken Sie auf Übernehmen.
- Klicken Sie in der Gruppe Erstellen der Registerkarte Simulation auf die Schaltfläche Ausführen .
Die Simulation wird mit extremem Niederschlag für 15 Minuten, gefolgt von einem verringerten Wasserfluss während der verbleibenden 15 Minuten, wenn der hypothetische Sturm vorüberzieht, ausgeführt.
- Nachdem die Simulation vollständig durchlaufen ist, klicken Sie auf die Schaltflächen Schritt rückwärts
und Schritt vorwärts 
in der Gruppe Wiedergabe des Menübandes Simulation, um sich durch die zwischengespeicherten Momente der Simulation zu bewegen und diese zu erkunden. - Optional können Sie die Analyse in Raster-Daten exportieren, indem Sie auf die Schaltfläche Analyseergebnisse
in der Gruppe Exportieren der Registerkarte Simulation klicken. - Geben Sie im Bereich Simulation exportieren im Feld Speicherort einen Ordner auf Ihrem lokalen Computer an.
- Klicken Sie auf Exportieren.
Sie haben nun eine visuelle Repräsentation davon, wo das Wasser während eines kurzen, aber heftigen Unwetters fließt und sich ansammelt. Sie können weiter mit verschiedenen Niederschlagsintensitäten und anderen Interessenbereichen experimentieren. Die exportierten Rasterdaten können mit Standard-Geoverarbeitungswerkzeugen wie der Toolbox "Raster Analysis" und den Geoverarbeitungsfunktionen für die Überlagerung verwendet werden, um den Schweregrad und die Ausdehnung der Auswirkungen besser zu verstehen.
Modellieren des kontrollierten Öffnens eines Staudamms
In diesem Szenario verwenden Sie eine Wasserquelle, um einen bestimmten Ort zu erstellen, an dem ein Wasserfluss in die Simulation eingefügt wird. Dies ist für zahlreiche Anwendungsfälle nützlich, wie z. B. das Öffnen eines Staudamms mit einer bestimmten Rate, die Simulation eines gebrochenen Wasserrohrs oder das Modellieren des Eintreffens von Wasser aus Regionen, die flussaufwärts vom Interessenbereich liegen.
- Stellen Sie sicher, dass eine 3D-Szene aktiv ist.
- Blenden Sie in der Gruppe Workflows der Registerkarte Analyse das Galerie-Dropdown-Menü Simulation ein, und wählen Sie die Voreinstellung Wasserquelle aus.
Die Simulationswerkzeugleiste zur Definition des Interessenbereichs wird am unteren Rand der 3D-Szene angezeigt, und das Erstellungswerkzeug Zentrierte Position ist standardmäßig aktiv. Sie können jedoch auch jedes andere Erstellungswerkzeug verwenden.
- Klicken Sie auf den Mittelpunkt des gewünschten Untersuchungsgebiets, bewegen Sie den Mauszeiger nach außen, und klicken Sie erneut, um die allgemeine Ausdehnung festzulegen.
Tipp:
Die Vorderseite einer Staumauer oder eine Stelle auf dem Überlauf ist ein guter Kandidat für diesen Ort, obwohl die Analyse überall durchgeführt werden kann.
- Klicken Sie in der Simulationswerkzeugleiste auf die Schaltfläche Simulation im Bereich erstellen .
Ein neuer Simulations-Layer wird der Szene in der Kategorie Simulationen des Bereichs Inhalt hinzugefügt. Er enthält eine einzige Wasserquelle in seinem Mittelpunkt.
- Klicken Sie auf die Registerkarte Simulation, um die aktuellen Eigenschaften des Simulations-Layers zu überprüfen.
Hinweis:
- Zellengröße ist ein Faktor der Ausdehnung.
- Dauer ist 1 Stunde.
- Niederschlag/Stunde ist 40 mm.
- Legen Sie auf der Registerkarte Simulation in der Gruppe Konfiguration den Wert Dauer auf 00:12:00 (12 Minuten) fest.
- Klicken Sie in der Gruppe Region auf Ändern
.Die Ziehpunkte werden angezeigt. Klicken Sie andernfalls auf die Schaltfläche Auf Simulation zoomen
, um den gesamten Interessenbereich anzuzeigen. - Verwenden Sie die Ziehpunkte zum Bearbeiten auf dem Bildschirm, um den Interessenbereich so zu verschieben, dass die Wasserquelle in der Nähe des Randes, aber immer noch innerhalb des Simulationsbereichs liegt, um einen größeren Teil des erwarteten Wasserflusses flussabwärts einzuschließen.
- Klicken Sie in der Simulationswerkzeugleiste auf die Schaltfläche Simulation im Bereich erstellen .
Die Ansicht wird aktualisiert, um diese neue Grenze des Interessenbereichs widerzuspiegeln.
- Blenden Sie im Bereich Inhalt die Unterelementliste ein, um die Knoten in der Gruppe Wasserquellen anzuzeigen.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf Wasserquelle 1, und klicken Sie auf Ändern
.Die Änderungsüberlagerung wird mit dem Titel Wasserquelle 1 angezeigt.
- Ändern Sie in der Überlagerung den Wert Rate auf 200, und klicken Sie auf das grüne Häkchen
, um Ihre Änderung zu übernehmen. - Klicken Sie in der Gruppe Erstellen der Registerkarte Simulation auf die Schaltfläche Ausführen .
Das Wasser tritt an der Punktposition mit 200 Kubikmetern pro Sekunde aus.
Hinweis:
Wasserquellen werden als eine einzige Zelle behandelt. Bei einer Simulation mit einer Zellengröße von 1 Meter wird eine Fließgeschwindigkeit von 200 Kubikmetern pro Sekunde als hohe Wassersäule auf einen einzigen Quadratmeter Raum angewendet. Für einen weniger starken Zufluss von Wasser fügen Sie mehrere nahe gelegene Wasserquellen hinzu und konfigurieren jede so, dass sie einen Teil der gesamten erforderlichen Menge ausweist.
- Nachdem die Simulation vollständig durchlaufen ist, verwenden Sie auf die Schaltflächen Schritt rückwärts und Schritt vorwärts in der Gruppe Wiedergabe, um sich durch die zwischengespeicherten Momente der Simulation zu bewegen und diese zu erkunden.
- Optional können Sie die Analyse in Raster-Daten exportieren, indem Sie auf die Schaltfläche Analyseergebnisse in der Gruppe Exportieren klicken.
- Geben Sie im Bereich Simulation exportieren in der Einstellung Speicherort einen Ordner auf Ihrem lokalen Computer an.
- Klicken Sie auf Exportieren.
Sie haben nun eine visuelle Repräsentation davon, wohin das Wasser von der Wasserquelle aus fließt. Sie können weiter mit verschiedenen Fließgeschwindigkeiten und anderen Positionen experimentieren, oder weitere Wasserquellen hinzufügen. Die exportierten Rasterdaten können mit Standard-Geoverarbeitungswerkzeugen wie der Toolbox "Raster Analysis" und den Geoverarbeitungsfunktionen für die Überlagerung verwendet werden, um besser zu verstehen und zu erklären, wohin das Wasser von seiner Startposition aus fließt.
Überprüfung möglicher Auswirkungen auf die Zukunft bei einem teilweise überfluteten Zustand
In diesem Szenario verwenden Sie ein Raster für die anfängliche Wassertiefe, um Wasser auf der Oberfläche hinzuzufügen, und simulieren dann ausgehend von diesem Zustand potenzielle zukünftige Entwicklungen. Dies kann für "Was-wäre-wenn"-Szenarien nützlich sein, z. B. für die Modellierung eines möglichen Deichbruchs oder für den Vergleich der Ergebnisse bei Niederschlagsprognosen im schlechtesten und im günstigsten Fall. Für dieses Szenario ist ein Wassertiefenraster erforderlich, das auf verschiedene Arten modelliert werden kann. Eine Möglichkeit ist das Berechnen des Höhenoberflächenunterschieds zwischen dem Terrain und einer festen Höhe, z. B. das Erhöhen eines Dammes, oder das Verwenden der Ergebnisse eines anderen Simulationslaufs, z. B. die Ergebnisse eines Niederschlagssimulationsszenarios oder die vorhergesagten Wasserstände eines anderen Überschwemmungssimulationsprogramms.
Das folgende Beispiel zeigt die exportierten Ergebnisse des oben ausgeführten Szenarien eines schweren Sturmes und verwendet dessen Endzustand als Ausgangspunkt für zwei neue Simulationen. Der ursprüngliche Layer für die Simulation befindet sich immer noch in der aktiven Szene, und das exportierte Raster für die Analyse des Endzustands wurde ebenfalls in die Szene eingefügt.
Erstellen eines Szenarios für den günstigsten Fall
Beginnen Sie mit dem Szenario für den günstigsten Fall.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf die vorhandene Simulation, und klicken Sie auf Kopieren
. - Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Knoten der Kategorie Simulationen, und klicken Sie auf Einfügen
. - Klicken Sie zweimal auf den neuen Simulations-Layer, und benennen Sie ihn in Best Case um.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Layer Best Case, und klicken Sie auf Konfiguration .
- Klicken Sie im Bereich Simulation konfigurieren mit der rechten Maustaste auf die Zeilenüberschrift in der Tabelle Niederschlagsintensität, und klicken Sie auf Alle Zeilen entfernen.
- Klicken Sie auf Anhängen, um eine neue Zeile hinzuzufügen.
- Legen Sie in der neuen Zeile die folgenden Werte fest:
- Dauer: 00:15:00
- Rate: 2
- Einheiten/Stunde: mm
In diesem Szenario für den günstigsten Fall bleibt die Niederschlagsintensität konstant bei 2 Millimetern pro Stunde.
- Wählen Sie unter der Überschrift Ausgangswasserstand den Raster-Layer für die Endzustandsanalyse aus dem Galerie-Dropdown-Menü.
Alle Raster im Bereich Inhalt sind aufgelistet.
- Klicken Sie auf Übernehmen.
- Klicken Sie auf der Registerkarte Simulation in der Gruppe Erstellen auf die Schaltfläche Ausführen .
Der Oberfläche des Endzustands der ursprünglichen Simulation wird mit einer Geschwindigkeit von 2 Millimetern pro Stunde Wasser zugeführt.
Erstellen eines Szenarios für den schlechtesten Fall
Nachdem nun das Szenario für den günstigsten Fall durchgespielt wurde, muss der Vorgang für das Szenario für den schlechtesten Fall wiederholt werden.
- Klicken Sie im Bereich Inhalt mit der rechten Maustaste auf den Simulations-Layer Best Case, und klicken Sie auf Kopieren .
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Knoten der Kategorie Simulationen, und klicken Sie auf Einfügen .
- Klicken Sie zweimal auf den neuen Simulations-Layer, und benennen Sie ihn in Worst Case um.
- Klicken Sie mit der rechten Maustaste auf den Layer Worst Case, und klicken Sie auf Konfiguration .
- Aktualisieren Sie im Bereich Simulation konfigurieren in der Tabelle Niederschlagsintensität den Wert für Rate auf 25.
In diesem Szenario für den schlechtesten Fall bleibt die Niederschlagsintensität hoch bei 25 Millimetern pro Stunde.
Bei einem Szenario für den schlechtesten Fall können auch andere Faktoren eine Rolle spielen, z. B. der teilweise oder vollständige Austritt von Wasser aus einem Deich oder Damm. Brüche in Bereichen, in denen Wasser angesammelt ist, können als Kanalelemente modelliert werden. Eine weitere Möglichkeit ist der Einsturz einer Brücke oder die Sperrung eines Baches, die als Barriere-Elemente modelliert werden können. Durch Hinzufügen eines oder mehrerer dieser Elemente zu einem Simulations-Layer können noch mehr Varianten für das Erkunden möglicher Auswirkungen auf die Zukunft geschaffen werden.
- Klicken Sie auf Übernehmen.
- Klicken Sie auf der Registerkarte Simulation in der Gruppe Erstellen auf die Schaltfläche Ausführen .
Wie bei der vorangegangenen Simulation wird der Oberfläche des Endzustands der ursprünglichen Simulation Wasser zugeführt, aber dieses Mal mit einer Geschwindigkeit von 25 Millimetern pro Stunde.
Sie haben nun vergleichende visuelle Darstellungen, wie Wasser ausgehend von einem bestimmten Ausgangszustand unter Verwendung von Parametern für den günstigsten und den schlechtesten Fall fließt. Sie können weiter mit alternativen Zukunftsszenarien experimentieren, z. B. mit der Modellierung von Sandsäcken als Barrieren oder mit der Einbeziehung von Oberläufen als Wasserquellen. Bei allen Optionen, die in Raster exportiert werden, können die exportierten Daten mit Standard-Geoverarbeitungswerkzeugen, wie der Toolbox "Raster-Analyse" und den Überlagerungsfunktionen für die Geoverarbeitung, verwendet werden, um eine Reihe möglicher Auswirkungen auf die Zukunft zu vergleichen und gegenüberzustellen.