Abflusssimulation

Im Arbeitsbereich Abflusssimulation entwerfen wir Steuerungskonzepte und führen Niederschlag-Abfluss-Simulationen in kleinen Gewässern und in urbanen Gebieten durch. Insbesondere bei der intensiven Beschäftigung mit Kanalnetz, Entwurfsdaten und tatsächlichen Messdaten gibt es immer wieder Differenzen, zu einer eine Aktualisierung des Betriebes eines Kanalnetzes führen können (s. Kanalnetzsteuerung). Mehrere der von uns bearbeiteten Projekte haben gezeigt, dass sowohl Messdaten als auch Entwurfsgrundlagen (Trockenwetterabfluss, versiegelte Flächen) intensiv hinterfragt werden müssen, wenn eine Netzbewirtschaftung durchgeführt werden soll.

Niederschlag-Abfluss-Simulation

Dieses Arbeitsfeld befasst sich mit der Aufstellung und Anwendung von N-A-Modellen für unterschiedliche Aufgaben, wie beispielsweise Hochwasserwarnung, Bewertung von Wasserbaumaßnahmen und naturnahen Gewässergestaltungen. N-A-Modelle bilden den Gewässerabfluss ab und benötigen für die Aufstellung u.a. Einzugsgebietsdaten, Niederschlag- und Klimazeitreihen und hydraulische Daten der Gewässer. Das folgende Projektbeispiel zeigt ein N-A-Modell für das im Trave-Einzugsgebiet liegende Gewässersystem Heilsau.

Untersuchung der hydraulischen Gewässerbelastung

Die hydraulische Gewässerbelastung durch Niederschlagswassereinleitungen ist ein verstärkt betrachtetes Problem für die Fauna und die Gerinnestabilität der Gewässer.

Mit dieser Problematik befassen sich die drei Merkblätter:

• ATV-Merkblatt M153
• BWK-Leitfaden M3
• LANU-Merkblatt M2

Im Auftrag des Landsamtes für Natur und Umwelt des Landes Schleswig-Holstein (LANU) untersuchte die Fachhochschule Lübeck bis Mitte 2001 die drei Merkblätter hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit in Schleswig-Holstein anhand mehrerer Gewässer.

Bei einfalt & hydrotec GbR erfolgte im Rahmen einer Diplomarbeit die Untersuchung des Gewässersystems der Heilsau, mit Hilfe des N-A-Modells NASIM hinsichtlich der Auswirkungen der Anwendung der drei Merkblätter.

Folgende Arbeitsschritte wurden durchgeführt:

• Erhebung der für die Simulation erforderlichen Daten, u.a.: Einleitungsstellen, Gewässerprofile, Bodendaten
• Prüfung und Aufbereitung der Daten für die Niederschlag-Abfluss-Simulation mit NASIM
• Kalibrierung des aufgestellten N-A-Modells anhand des Pegels Zarpen
• Simulation von ein- bzw. zweijährlichen Abflussereignissen für folgende Zustände:

• Potentiell natürlicher Zustand
• Ist-Zustand
• ATV M-153
• LANU M-2
• BWK M-3

• Berechnung der Sohlschubspannung in einem Abschnitt der Heilsau
• Auswertung der Ergebnisse bezüglich der Wirksamkeit der Merkblätter an den Einleitungsstellen und im Gewässer sowie der Immissionsräume

Verwendete Programme:

• NASIM ® : Niederschlag-Abfluss-Modell
• TimeView ® : Zeitreihenbearbeitung
• Arcview ® : Geographisches Informationssystem
• Jabron: Wasserspiegellagen- und Sohlschubspannungsberechnung

NASIM und TimeView sind eingetragene Warenzeichen der Fa. Hydrotec
Arcview ist ein eingetragenes Warenzeichen der Fa. ESRI

Arbeitsbereich Kanalnetzsteuerung

Die Steuerung der Abflüsse in einem Kanalnetz erlaubt es, die vorhandenen Volumina und Transportkapazitäten besser im Sinne der Bewirtschaftungskriterien zu nutzen. Die Bewirtschaftungskriterien können sich hierbei auf lokale Probleme der Mischwassergüte oder auf überschwemmungen beziehen. In Sinne der güteorientierten Bewirtschaftung eines Gewässers beziehen sich immer öfter die Steuerkriterien auf das Gesamtsystem aus Gewässer, Kläranlage und Kanalnetz. Die erforderlichen Arbeitsschritte sind die folgenden:

• überschlägige Abschätzung der Steuerungswürdigkeit nach ATV 1.2.4
• Berechnung des Steuerungspotentials durch Langzeitsimulation nach ATV A128
• Festlegung der Steuerprioritäten
• Aufstellung der Steuerregeln
• Verifizierung der Steuerregeln
• Analyse der Realisierbarkeit (Kriterien)

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