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Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2021-06-01 - 2022-05-31

Die Kurzfristprognose (1-4h) für die Inn- und Donau Kraftwerke ist für die VERBUND AG ein ökonomisch wichtiges Planungsinstrument. Die derzeitigen Prognosen über das Modellsystem COSERO sind jedoch in Phasen steigender und fallender Abflussregime nicht zufriedenstellend. Im Projekt werden wir versuchen mit Hilfe von Machine Learning Verfahren unter Ausnutzung aller verfügbaren Eingangsdaten die Kurzzeitprognosen deutlich zu verbessern. Verfahren, die angepasst und weiter entwickelt werden, sind "Stepwise Linear Regression", "Random Forest", "XGBoost" und "Feed Foreward Neuronal Networks". Als Benchmark-Modelle dienen die vorhandenen COSERO-Modellläufe und das klassische "Adaptive Gain Transfer Function" - Konzept. In einer ersten Phase soll das Potential der Verfahren für 2-3 ausgewählte Kraftwerke analysisiert werden.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-07-01 - 2021-12-31

Im vorgeschlagenen Projekt ist die Ableitung von bodenhydraulischen Eigenschaften für die Gesamtfläche Österreichs eines der zentralen Anliegen. In diesem Zusammenhang ist es notwendig, Zusammenhänge zwischen leicht messbaren bzw. flächig verfügbaren physio-geographischen Parametern (wie sie über Geodatenbanken bundesweit verfügbar sind) sowie zusätzlichen Informa¬tionen aus Satellitenfernerkundung und den relevanten Bodenparametern zu entwickeln. Wir werden hierzu basierend auf Vorarbeiten (Klotz et al., 2017; Kratzert et al. 2019) Verfahren aus dem „Machine Learning“ weiterentwickeln und für diese Fragestellung anpassen. Ziel ist es auf Basis verfügbarer Daten die best¬mögliche Informationen zu relevanten bodenhydraulischen Parametern abzuleiten und auch entsprechende Unsicherheiten anzugeben. Des Weiteren werden auf Basis der Bodeninformationen über bodenphysikalische Modellrechnungen für relevante Bodenprofile der Einfluss von Vorfeuchte-bedingungen auf den Infiltrationsprozess intensiv analysiert. Auf diese Weise werden österreichweit unter Nutzung und Weiterentwicklung von „State-of-the-Art“-Verfahren wichtige Informationen für eine österreichweite Ermittlung und Darstellung von pluvialen Hochwassergefahren geschaffen. Die Ergebnisse dieses Projektes werden sicherlich über mehrere wissenschaftliche Publikationen sowohl dem wissenschaftlichen Fachpublikum als auch Praktikern kommuniziert.
Forschungsprojekt aus §26 oder §27 Mitteln
Laufzeit : 2020-04-01 - 2021-03-31

Die Einsatzoptimierung Wasserkraft der VERBUND AG betreibt das zeitkontinuierliche konzeptionelle Niederschlags-Abfluss-Modell COSERO (Nachtnebel et al., 2009) im Rahmen ihres Prognosesystems. Die berücksichtigten Prozesse umfassen Schneeschmelze und Schneeakkumulation, Interzeption, Evapotranspiration, zeitliche Dynamik der Bodenfeuchte, die Aufteilung des Abflusses in die drei Abflusskomponenten Oberflächenabfluss, Interflow und Basisabfluss und das Routing des Oberflächenabflusses und des Gerinne-abflusses. Als Eingangsdaten werden derzeit räumlich verteilte Temperatur- und Niederschlagsdaten (Prognosen im Falle des Forecastings) benötigt. COSERO kann dabei je nach Datenlage mit variablen Zeitschritten rechnen und in unterschiedlichen räumlichen Diskret-isierungen bzw. auf Basis von HRU’s betrieben werden. Der Schneeakkumulation und die Schneeablation werden momentan über einen relativ simplen Ansatz der sog. „Day-Degree“ Methode berechnet (z.B. Martinec, 1960). Diese hat den Vorteil, dass sie nur auf den Eingangsgrößen Temperatur und Niederschlag basieren. Ein entscheidender Nachteil ist, dass die Schneeschmelze im Wesentlichen von der verfügbaren Einstrahlung abhängt und für diese stellt die Lufttemperatur eine nur bedingt belastbare Approximation dar. Weiterhin sind die lateralen Schneetransportprozesse im Modell¬system COSERO bislang nicht implementiert, was dazu führen kann, dass sich die Schneemassen im Modell im Mittel in zu hohen Lagen befinden und damit die Abfluss¬prognose negativ beeinflusst werden kann. Im Rahmen des angebotenen Projektes soll ein neues Schneemodul entwickelt bzw. adaptiert werden, welches auf der Energiebilanz basiert und laterale Schneebewegungen auf der Subskala berücksichtigt. Dabei darf die Performanz des Gesamtmodells z.B. zur Berechnung des Zuflusses in die Speicherseen in Bezug auf die Rechenzeit nicht signifikant verschlechtert werden, so dass es einen trade-off zwischen der Güte des Modells und den notwendigen Rechenzeiten zu finden gilt.

Betreute Hochschulschriften