Methodik
Die Modellierung erfolgte in R mit dem R Paket kwb.raindrop. Das genaue Vorgehen ist für jede Fallstudie im folgenden im R Markdown reproduzierbar dokumentiert.
Ergebnisse
Die Ergebnisse für die einjährige Berechnung (Eisenstadt für Jahr 2005) und die beiden 15 jährigen Zeitreihen (2011-2025) für Wien und Bad Aussee finden sich in unten stehenden Links:
Als Gültigkeitskriterium — die maximal zulässige Anzahl Überlaufereignisse — wurde passend zur Simulationsdauer gewählt: Eisenstadt ≤ 1 (Simulationszeit 1 Jahr) und Wien / Bad Aussee ≤ 5 (15-jährige Regen-/ET-Reihe). Dieser Schwellenwert steuert die Farbgebung (grün = gültig, rot = zu viele Überläufe) und den in den Kostenplot-Titeln angegebenen Anteil gültiger Szenarien.
CSV
Die in den obenstehenden Tabellen
dargestellten Ergebnisse können auch als .csv Datei
heruntergeladen werden.
Interaktive Visualisierungen
Sensitive Modellparameter
Haupteffekte je Parameter (Violin-/Box-/Punkt-Plots, nach Effektstärke sortiert). Der Speichertyp ist als eigenes Panel enthalten (Sickerbox vs. Schotterrigol).
Design Spaces
In den nachfolgende Abbildungen wird die Muldenfläche (x-Achse) mit einem weiteren Parameter (y-Achse) dargestellt. Diese sind im folgenden:
Muldenhöhe
Speicherhöhe
hydraulische Leitfähigkeit des Bodenfilters
Die beiden Speichertypen liegen als zwei Panels untereinander (Sickerbox oben, Schotterrigole unten; die Punkte bleiben Kreise, da die Panel-Streifen den Typ benennen). Die y-Achsen sind je Panel frei skaliert, so dass z. B. bei der Speicherhöhe jedes Panel nur die für den Typ getesteten Höhen zeigt (Sickerbox 300–1200 mm, Schotterrigole 900–3600 mm).
| Design Space | Eisenstadt_2005 | Wien | BadAussee |
|---|---|---|---|
| filter_hydraulicconductivity | filter_hydraulicconductivity | filter_hydraulicconductivity | filter_hydraulicconductivity |
| mulde_height | mulde_height | mulde_height | mulde_height |
| storage_height | storage_height | storage_height | storage_height |
Wasserbilanz
Streudiagramm Infiltration [%] (x) vs. Evapotranspiration [%] (y) je Szenario, Punktfarbe = Anzahl Überlaufereignisse, Punktform = Speichertyp (Viereck = Sickerbox, Dreieck = Schotterrigole). Der Tooltip zeigt die Wasserbilanz, den Speichertyp und die variierenden Design-Parameter.
Kosten
Sechs komplementäre, interaktive Sichten auf die Baukosten der Szenarien und ihren Zusammenhang mit Überläufen, Wasserhaushalt und Design-Parametern. Alle teilen denselben Punkt-Tooltip (Wasserhaushalt, Kostenaufteilung, variierende Parameter). Der Speichertyp ist überall einheitlich kodiert: in den Streudiagrammen über die Punktform (Viereck = Sickerbox/Infiltration box, Dreieck = Schotterrigol/Gravel trench), in den Boxplots über zwei Panels untereinander (Sickerbox oben, Schotterrigol unten).
Kosten vs. Überlaufvolumen
Streudiagramm über den kompletten Design-Raum: x-Achse
Gesamtkosten [€], y-Achse Überlaufvolumen [m³]
(aus sum_overflows [mm] und mulde_area [m²]),
Punktfarbe nach Anzahl Überlaufereignisse (0–5,
>5 = rot, Legende oben), Punktform nach
Speichertyp (Viereck = Sickerbox, Dreieck =
Schotterrigol). Mouseover zeigt den Wasserhaushalt (Evapotranspiration,
Versickerung, Überlauf in %), das nutzbare Speichervolumen, die
vollständige Kostenaufteilung (Aushub, Profilierung, Bodenfilter,
Speicherschicht, Gesamt), die Kosten je Prozent
Evapotranspiration über dem Referenz-Minimum der gültigen Szenarien
[€/%] (Referenzwert in der Tooltip-Zeile genannt) plus die
variierenden Design-Parameter des Szenarios.
Kosten vs. Evapotranspiration
Streudiagramm analog zum vorigen, aber mit der Evapotranspiration [%] (Anteil der Evapotranspiration am Gesamtwasserinput des Elements) auf der y-Achse: x-Achse Gesamtkosten [€], Punktfarbe nach Anzahl Überlaufereignisse, Punktform nach Speichertyp (Viereck = Sickerbox, Dreieck = Schotterrigol). Zeigt, wie viel Evapotranspiration man je Budget bekommt und welche Szenarien dabei gültig bleiben — identischer Tooltip.
Alle Boxplots zeigen die Gesamtkosten [€] (y-Achse)
je Anzahl Überlaufereignisse (x-Achse;
0–5 einzeln, >5 = Rest
gebündelt; im >5-Kasten wird das Szenario mit den
wenigsten Überläufen markiert), überlagert mit den Szenarien als Punkte
(Kreise; die Panel-Streifen benennen den Typ), und trennen die beiden
Speichertypen in zwei Panels untereinander (Sickerbox
oben, Schotterrigol unten). Je Box und Panel ist ein
bestes Szenario als Raute in der jeweiligen
Gruppenfarbe (schwarz umrandet) markiert; die Markierungen
aller Klassen sind je Panel zur Frontier-Linie
verbunden. Punkt-Mouseover: Wasserhaushalt, Kostenaufteilung,
variierende Parameter. Die drei Varianten optimieren je Box ein
anderes Ziel (Kosten als Tie-Break) und ergeben so drei
verschiedene Frontier-Linien:
Boxplot – günstigste je Kategorie
Das günstigste Szenario je Box. Punktgröße = Überlaufvolumen [m³].
Boxplot – geringstes Überlaufvolumen
Das Szenario je Box mit dem geringsten Überlaufvolumen (bei Gleichstand das günstigste). Die Markierung ist mit ihrem Überlaufvolumen [m³] und dessen Anteil [%] beschriftet. Punktgröße = Überlaufvolumen.
Boxplot – höchste Evapotranspiration
Das Szenario je Box mit der höchsten Evapotranspiration (bei Gleichstand das günstigste). Die Markierung ist mit ihrer Evapotranspiration [%] beschriftet; hier kodiert die Punktgröße die Evapotranspiration statt des Überlaufvolumens.
Boxplot – Kosten je Prozent Evapotranspiration
Marginale Kosteneffizienz der Evapotranspiration: y-Achse sind die Kosten je Prozentpunkt Evapotranspiration über dem Referenz-Minimum [€/%] — Gesamtkosten geteilt durch die Mehr-Evapotranspiration gegenüber der Referenz. Die Referenz ist die minimale Evapotranspiration der gültigen Szenarien (Anzahl Überlaufereignisse ≤ Schwellenwert; gibt es keine gültigen, der komplette Modelllauf) — diese Basis-Evapotranspiration ist damit „gratis”; bezahlt wird nur der Zugewinn. Die Referenz (minimale Evapotranspiration [%], Gültigkeitskriterium und zugehörige Szenario-ID) steht in der zweiten Titelzeile; Szenarien auf oder unter der Referenz (inkl. des Referenz-Szenarios selbst) haben keine definierte Kennzahl und entfallen im Plot. Aufteilung je Anzahl Überlaufereignisse, wieder mit den beiden Speichertypen als zwei Panels untereinander. Je Box und Panel ist das Szenario mit den geringsten Kosten je Prozentpunkt markiert und mit seinem Wert [€/%] plus dem erkauften Zugewinn „(+ x.x % Evapotranspiration)“ beschriftet; die Punktgröße kodiert die Evapotranspiration [%]. So lässt sich direkt ablesen, mit welcher Speichertechnik und welchem Design ein zusätzlicher Prozentpunkt Evapotranspiration am günstigsten erkauft wird.