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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Numerische und physikalische Modellierung eines Hochwasserrückhaltebeckens "

Gesteuerte Hochwasserrückhaltebecken stellen ein Element des vorbeugenden Hochwasserschutzes dar und dienen dazu die Hochwassergefährdung stromabwärts liegender Gebiete durch eine Abflussdrosselung zu verringern. Um einen gesicherten Betrieb des Beckens gewährleisten zu können, kommt dabei der situationsabhängigen Schützsteuerung ein hohes Maß an Bedeutung zu. Zusätzlich zu den Messwerten des Steuerpegels können den Verantwortlichen sogenannte Steuerkurven als weitere Entscheidungsgrundlage dienen, um die korrekten Einstellungen am Auslassbauwerk vorzunehmen. Um die örtlichen Gegebenheiten dabei möglichst exakt in diese Handreichungen einzubeziehen, wird bei deren Erstellung auf eine hydraulische Modelluntersuchung zurückgegriffen. Die dieser Arbeit zugrunde liegende Untersuchung des Hochwasserrückhaltebeckens (HRB) 9 Lorch-Waldhausen im Remstal basiert auf einer hybriden Modellierung, welche sich aus einem numerischen und physikalischen Modell zusammensetzt. In den folgenden Ausführungen wird dabei sowohl auf die theoretischen Grundlagen beider Modellarten als auch auf deren praktische Umsetzung am Beispiel des HRB 9 eingegangen. Die 2D-numerische Modellierung und Auswertung der Ergebnisse erfolgt anhand der Programme SMS und HYDRO_AS-2D. Im Rahmen dieser Arbeit wird dabei sowohl auf die Modellerstellung als auch den Kalibrierungs- und Validierungsprozess eingegangen. Aus den daraus ermittelten Parametern (Modellrauheit und Energieliniengefälle) wird im Anschluss eine Abflusskurve (W-Q-Beziehung) erzeugt, welche dem physikalischen Modell als Randbedingung zugrunde gelegt wird. Um die Auswirkungen der Parameterunsicherheit auf die simulierten Wasserspiegel einschätzen zu können, wird darüber hinaus eine Sensitivitätsuntersuchung durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, dass mit der Festlegung der Modellrauheit die größten Unsicherheiten im numerischen Modell verbunden sind. Für den betrachteten höchsten Abfluss muss dabei von einer Abweichung der simulierten Wasserspiegel bis zu 22,5cm ausgegangen werden. Anhand der erstellten Abflusskurve und der Unsicherheitsbetrachtung können abschließend die Steuerkurven im physikalischen Modell, durch die Auswertung verschiedener Modelleinstellungen (Abfluss und Schützöffnungsweite), erstellt werden.