Wasserwirtschaft 12/2013


Numerische Untersuchungen mit Telemac bei Wasserkraftanlagen ‚Äď zwei Fallstudien
Dipl.- Ing. Clemens Dorfmann, Prof. Dr. Gerald Zenz
In diesem Beitrag werden zwei Anwendungen der Open-Source-Telemac-Suite aus dem Be¬¨reich der Wasserkraft präsentiert. Die erste Fallstudie behandelt ein Projekt, welches das Strö¬¨mungsverhalten und die Optimierung der Sedimentdrift in einem Stauraumabschnitt des Wasserkraftwerks Edling an der Drau thematisiert. In der zweiten Studie werden numerische Berechnungen des oszillierenden Strömungsverhaltens in einem Entsander und darauf auf¬¨bauend untersuchte Gegenmaßnahmen präsentiert.
Instream River Training ‚Äď Bachgestaltung in √Ėhringen nach Prinzipien Viktor Schaubergers
Dipl.-Ing. (FH), M. Sc. Horst Geiger
Die EG-Wasserrahmenrichtlinie gibt vor, Gewässer wieder in einen natürlichen Zustand zu versetzen. Ein Kilometer der Ohrn in Öhringen wird zur baden-württembergischen Landes¬¨gartenschau 2016 daher nach den Prinzipien Viktor Schaubergers umgestaltet. Erst wenige längere Projekte wurden seither realisiert. Die Fachwelt ist herzlich zum Bau und zur Landes¬¨gartenschau 2016 eingeladen.
Kontinuierliche Validierung hydrodynamischer und morphodynamischer Modelle mit physikalischen Modellversuchen
Dipl.-Ing. Annalena Goll, Dipl.-Ing. Rebekka Kopmann, Dipl.-Ing. Manuela Baron
Anhand von zwei Beispielen wird die Validierung mittels Laborversuchen und der daraus resultierende Nutzen für die Telemac-Suite vorgestellt. In Rinnenmodellen und deren numerischer Simulation können einzelne relevante Phänomene, wie hier die Wirkung von Buhnen oder Dünen, isoliert betrachtet, analysiert und bewertet werden. Vorgestellt wird ein hydrodynamischer Rinnenversuch mit fester Sohle zur Bestimmung der optimalen Para¬¨meterkombination für Prognoserechnungen von Buhnenvarianten, sowie ein morphodynamischer Versuch zur Untersuchung der Dünenbildung und -bewegung.
Drei Jahre Telemac Open Source
Dipl.-Ing. Rebekka Kopmann, Dr.-Ing. Uwe H. Merkel
Der Übergang zu quelloffener Software stellt einen Paradigmenwechsel für numerische Soft¬¨ware im Bereich der Fließgewässerhydraulik dar. Durch die gemeinschaftlich basierter Ent¬¨wicklung von großen Softwarepaketen, wie der Telemac-Suite, entsteht eine starke Dynamik: die Nutzerzahlen steigen deutlich an und mit ihnen entstehen viele Ideen, Neuentwicklun¬¨gen und Projekte. Das Telemac-Konsortium koordiniert und gewährleistet Kontinuität und Qualität. Dieser Artikel gibt einen Überblick, wie Ingenieure in Planungsbüros, Behörden und Forschung davon profitieren können.
R√ľckrechnung von Rand- und Anfangsbedingungen mit Telemac und Algorithmischer Differentiation
Dr.-Ing. Uwe H. Merkel, Dipl.-Math. Jan Riehme, Prof. Dr. rer. nat. Uwe Naumann
Algorithmische Differentiation kann den Einfluss räumlicher Störgrößen auf Strömungen punktgenau rückrechnen. Diese in der Gewässermodellierung revolutionäre Technik ermög-licht die Lösung bisher physikalisch und numerisch kaum modellierbarer Fragestellungen, weil der Einfluss pro Knoten und Parameter ohne Überlagerung mit anderen quantifiziert wird. In der Fließgewässerhydraulik kann dieses Verfahren zur automatischen Optimierung und Kalibrierung strömungsrelevanter Formen, zur Data Assimilation und für hoch aufgelös¬¨te Sensitivitätsanalysen verwendet werden.
Simulation nat√ľrlicher und anthropogener Prozesse im K√ľstenraum mit der Telemac-Suite
Dipl.-Ing. Bert Putzar
Die Küstenzone ist gekennzeichnet durch ein komplexes Ökosystem und eine Vielzahl an natürlichen Ressourcen. Die menschlichen Nutzungen konkurrieren direkt mit den Bedürfnis¬¨sen von Flora und Fauna. In diesem Kontext können integrierte Simulationssysteme, wie die Telemac-Suite, helfen, umweltverträgliche, kostengünstige und nachhaltige Lösungen zu entwickeln. In dem vorliegenden Artikel werden wesentliche Funktionen der Telemac-Suite mit Hinblick auf Küstenanwendungen zusammengefasst. Am Beispiel eines großskaligen Simulationsmodells der Deutschen Bucht werden exemplarische Ergebnisse dargestellt. Die Ergebnisse zeigen die Leistungsfähigkeit der Telemac-Suite für Simulationen eines derartig komplexen Naturraums.
2-D-morphodynamische Simulationen zur Anpassung des Verkehrswasserbaus an den Klimawandel
Dr.-Ing. Sven Wurms, Dr.-Ing. Paul Michael Schröder
Abflussprojektionen für den Rhein deuten auf eine Abnahme der Niedrigwasserabflüsse während des Sommers in der fernen Zukunft (Jahre 2071 bis 2100) hin. Die Bundesanstalt für Wasserbau untersucht in diesem Kontext verkehrswasserbauliche Anpassungsoptionen an klimabedingte hydrologische und morphologische Änderungen, um die Schiffbarkeit auch in extremen Niedrigwasserperioden zu gewährleisten. Die komplexen Zusammenhänge zwi¬¨schen Strömung, Gewässersohle und anthropogenen Maßnahmen erfordern den Einsatz mehrdimensionaler hydro- und morphodynamisch-numerischer Modelle.
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