Hydraulik und Modellierung
Technische Hydraulik und computergestützte Modellierung
Hydrologie, Regenwasserbewirtschaftung und Fließgewässer
Mit Hilfe der technischen Hydraulik und computergestützten Modellierung werden die Strömungs- und Umwandlungsprozesse des Wassers beschrieben. Als interdisziplinare Fachgebiete sind sie in zahlreichen Aufgabenfeldern der Wasserwirtschaft unverzichtbar, um vorhandene Systeme abzubilden oder die Auswirkungen geplanter Maßnahmen zu quantifizieren. Modellierungen kommen insbesondere in den Aufgabenfeldern der Hydrologie, Regenwasserbewirtschaftung und Fließgewässerhydraulik zum Einsatz.
Hydrologie
Menschliche Gemeinschaften sind seit Anbeginn der Zivilisation natürlichen Extremereignissen ausgesetzt, deren negative Auswirkungen sie unter Anwendung technischer Maßnahmen zu begrenzen versuchen. Von zentraler Bedeutung ist hierbei der Bemessungswert, auf den technische Anlagen oder Planungsentscheidungen ausgelegt werden.
Die Bestimmung und Aktualisierung von Bemessungswerten ist insbesondere in Zeiten des Klimawandels von Bedeutung, in der es zu Veränderungen in Häufigkeit und Ausmaß natürlicher Extremereignisse kommt.
Unter Anwendung von Niederschlag-Abfluss-Modellen (N-A-Modellen) ist es möglich, ausgehend von einem gemessenen oder hypothetischen Niederschlag und einzugsgebietsspezifischen Parametern wie der Landnutzung und Bodenart den Effektivniederschlag zu berechnen.
Durch die weitergehende modelltechnische Abbildung von Konzentrations- und ggf. Routingprozessen wird aus dem Effektivniederschlag ein Abfluss bestimmt, der als Bemessungsparameter für zahlreiche Objektplanungen relevant ist. Die Abflussbestimmung kann auf Basis von Einzelereignissen oder kontinuierlich für längere Zeiträume erfolgen. Durch die Zunahme urbaner Versiegelungen und immer extremeren Starkregenereignissen, ist zudem die Starkregenrisikoanalyse in das Blickfeld von Städten und Gemeinden gerückt.
Bei Kenntnis des örtlichen Geländes kann unter Anwendung entsprechender Oberflächenmodelle für ein zugrundeliegendes Starkregenereignis die oberflächliche Bildung von Abflüssen sowie deren Fließwege berechnet werden. Hierbei können potenzielle Risikoflächen sowie Überflutungshöhen bestimmt und dargestellt werden.
Ebenso ist eine Berücksichtigung des örtlichen Kanalnetzes sowie Vorfluter modellierbar. Modellwerkzeuge der Starkregenrisikoanalyse sind für Folgenkostenabschätzung und lokale Maßnahmenplanung häufig unverzichtbar geworden. Unser erfahrenes Projektteam unterstützt Sie gerne bei der Erstellung hydrologischer Gutachten und der lokalen Starkregenrisikoanalyse.
Regenwasserbewirtschaftung
Ein modernes Regenwassermanagement verfolgt heute neben der Entwässerungssicherheit die Ziele Abflüsse zu vermeiden, den lokalen Wasserkreislauf dem des unbebauten Zustands anzugleichen und Stoffeinträge in Gewässer zu reduzieren. Sowohl in der kommunalen als auch infrastrukturellen Regenwasserbewirtschaftung ist die computergestützte Berechnung längst zum Standard geworden.
Mit moderner Modellierungssoftware aus dem Bereich der Siedlungswasserwirtschaft wird eine ganzheitliche Bearbeitung und modelltechnischen Abbildung der genannten Aspekte ermöglicht. Vorhandene oder geplante abflusswirksame Flächen werden im Modell erfasst und eine örtliche Versickerung oder kanalisierte Entwässerung entstehender Abflüsse simuliert.
Abflussmengen aus Niederschlägen werden vom Modell über hydrologische Ansätze ermittelt, die Kanalnetzberechnung erfolgt hydrologisch oder hydrodynamisch, wobei ebenso Schmutz- und Fremdwasserflüsse berücksichtigt werden können.
Mit dem hydrodynamischen Berechnungsansatz können neben der Optimierung des Kanalnetzes sowie der Abbildung von Rückstau- und Einstausituationen auch Mischwasserentlastungen simuliert und Steuerentscheidungen getroffen werden.
Modelltechnisch wird die Erbringung von Einleitungsnachweisen sowie Schmutzfracht- und Mischungsberechnungen ermöglicht. Zu unserem Leistungsspektrum zählt u.a. die Erstellung und Fortschreibung von Generalentwässerungsplänen sowie die Auslegung und Planung von Rückhaltebecken, Versickerungs- und Bodenfilteranlagen. Wir beraten Sie gern in allen Fragen der Regenwasserbewirtschaftung.
Fließgewässer
Unter Anwendung hydronumerischer Modelle können die Fließ- und Strömungsprozesse in Gewässern und deren Vorländer bestimmt werden. Je nach erforderlichem Detailgrad kommen hierbei 1D- oder 2D-Modelle zur Anwendung, die auf Basis von Querprofilen oder eines räumlichen Berechnungsnetzes arbeiten und mit denen stationäre oder instationäre Simulationen durchgeführt werden können.
Erstellt werden können die Modelle auf Basis von Geländedaten, Bauwerksgeometrien, Flächennutzungen, Pegelmesswerten, Durchflussmesswerten sowie ggf. den Ergebnissen vorheriger N-A-Simulationen.
Eine Modellkalibrierung auf Basis von Messwerten ist nicht zwingend notwendig, wird jedoch zur Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit empfohlen.
Im Ergebnis der Berechnungen erhält man konkrete Angaben zum Strömungsverhalten an ausgewählten Bereichen im Untersuchungsgebiet, die z. B. Überflutungsflächen, Wasserstände, Fließgeschwindigkeiten und Sohlschubspannungen umfassen.
Damit sind bereits in frühen Planungsphasen Aussagen zu den Auswirkungen neuer Bauwerke auf das Fließverhalten sowie auf die Wasserstände im Gewässer bzw. dem angrenzenden Gelände möglich. Durch Vergleichsrechnungen können die Einflüsse vorhandener Bauwerke und Strukturen quantifiziert werden.
Auch Extremereignisse können mithilfe von hydraulischen Berechnungen bereits vor deren Eintreten untersucht und analysiert werden. Hydronumerische Modellwerkzeuge sind zu einem unverzichtbaren Instrument für das lokale Hochwasserrisikomanagement geworden.
Wir beraten Sie gerne mit unserem kompetenten Team in allen Projektphasen.
