Schwanninger Preis 2017


Karsten Schulz und Reinhardt Burgholzer erhalten den Manfred Schwanninger Preis 2017

Der Preis wurde Univ.Prof. Dr. Karsten Schulz und DI Reinhard Burgholzer für die Entwicklung eines Hörsaal-Experiments zur Illustration des Niederschlags-Abfluss-Modellkonzeptes (dem sog. 'Unit-Hydrograph') verliehen. Dieses Modell ist in der Hydrologie grundlegend, um das Abflussverhalten des Niederschlags zu berechnen. Der ‚Unit-Hydrograph’ beschreibt die Abflussdynamik für 1 mm effektiven Niederschlag und spielt bis heute in der Hochwasservorhersage eine wichtige Rolle.

Ziel des Experiments ist, dass die Studierenden – in dem sie selber aktiv im Experiment eingebunden sind – den hydrologischen Prozess erleben. Damit wird die Funktionsweise, und auch die Limitierung des Konzepts wesentlich anschaulicher.

Das Experiment wird im Hörsaal durchgeführt und dauert ca. 20 Minuten. Zur Vorbereitung wurden gelbe Plastikspielbälle mit Magnetstreifen versehen, damit sie auf der Tafel haften bleiben. Das Einzugsgebiet wird über die Sitzposition der Studierenden im Hörsaal bestimmt: durch die unterschiedliche Anzahl der beteiligten Studierenden und ihre Verteilung im Raum können unterschiedliche Größen und Formen von Einzugsgebieten abgebildet werden.

  • Zu Beginn des Experiments wird angenommen, dass 1 mm Niederschlag auf das Einzugsgebiet fällt. Dies wird veranschaulicht, in dem jede*r Teilnehmer*in einen Ball erhält (jeder Ball ist ein 'Wasserpaket').
  • Anschließend wird eine Person, die mittig in der vordersten Reihe sitzt, als ‚Pegel des Einzugsgebiet’ bestimmt.
  • Zu jedem Zeitschritt lässt jede*r Studierende sein ‚Wasserpaket’ in Richtung Pegel ‚fließen’ (d.h. reicht den Ball weiter). Dabei können Fließrichtungen z.B. über Schnüre im Raum vorgegeben werden.
  • Mit jedem Zeitschritt kommen unterschiedlich viele Wasserpakete am Pegel an. Diese Bälle werden an der Tafel befestigt. So entsteht schrittweise ein ‚Abfluss-Zeitdiagramm’.
  • Mit Ende des Experimentes, wenn alle Wasserpakete am Pegel angekommen sind (und die Bälle auf der Tafel befestigt wurden), ist der ‚Unit-Hydrograph’ fertig.

Das Experiment kann erweitert werden, z.B. um folgende Aspekte zu illustrieren:

  • Nur ein Teil der Studierende erhält Bälle, um so den Einfluss einer nicht-gleichförmigen Beregnung aufzuzeigen.
  • Es können eine unterschiedliche Anzahl von Bällen in unterschiedlichen Farben ausgeteilt werden, um das Prinzip der Linearität und der Superposition zu illustrieren.
  • Unterschiedliche Abflussprozesse können durch unterschiedliche Regeln der ‚Ballweitergabe’ dargestellt werden.