Bestimmung von (jährlichen) Überflutungsdauern in Auen als ... · B. nach der Höhe und/oder Dauer der Überflutung in den Auenbereichen vorzunehmen, 2-D-Simulationen stellen zudem

25. März 2010

Univ.-Prof. Dr.-Ing. Andreas SchlenkhoffDr.-Ing. Mario Oertel

LuFG Wasserwirtschaft und WasserbauAbteilung Bauingenieurwesen

Bergische Universität Wuppertal

Bestimmung von (jährlichen) Überflutungsdauern in Auen als Grundlage für vegetations- und bodenkundliche Bewertungen mittels zweidimensionaler hydrodynamischer Simulation

Folie 2Bestimmung von Überflutungsdauern in AuenSchlenkhoff/Oertel 25. März 2010

Gliederung

• Einleitung,• 2-D hydrodynamische Modellierung,• 2-D Modellierungsergebnisse,• Zusammenfassung.


Einleitung

• Im Wasserbau stellt die hydrodynamische Modellierung (1-D, 2-D, teils 3-D) mittlerweile ein Standardwerkzeug zur Ermittlung von Überflutungsflächen dar.

• 1-D: Wasserspiegellagen (bis ~100 km Fließweg)

• 2-D: Wasserspiegellagen und Ausbreitung in der Fläche (bis ~30 km Fließweg)

• 3-D: lokale Strömungsphänomene in alle Raumrichtungen (bis ~5 km Fließweg)

• Die Auswahl der Dimensionalität hängt von dem Untersuchungsgebiet sowievon Rechnerkapazitäten ab.

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


2-D hydrodynamische Modellierung

• Zur Verfügung stehende Arbeitsgleichungen:− Kontinuitätsgleichung,− Energiesatz oder Impulsgleichungen.

• Tiefengemittelte Flachwassergleichungen:− Vereinfachung der Reynoldsgleichungen,− Mittelung der Geschwindigkeitsverteilung über die Tiefe.

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



• Vorgehensweise:

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung1: Höhen-, Profil-,Bruchkanten-Daten

2: Erstellung desBerechnungsnetzes

3: Vergabe vonSohlrauheiten (z. B. ausOrthofotos)



• Vorgehensweise:

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung

4: Hydraulische Randbedingungenund Durchführung der Rechenläufe(z. B. instationäre Ganglinien)

HQ = 916 m3/s, stationär

5: Postprocessing, Ergebnisanalyse(z. B. Wasserspiegellagen, Fließtiefen, Fließgeschwindigkeiten, Schubspannungen, Einstaudauern etc.)


2-D Modellierungsergebnisse• Hier am Beispiel der Ruhr im Bereich des Pegels Hattingen.

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung

Datenquelle: Bezirksregierung (LVA), Ruhrverband


Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung




Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung

Bild

quel

le:

Ruh

rver

band



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung

Bild

quel

le:

Ruh

rver

band


Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Unterschreitungstage Dauerlinie Q [m³/s] Überschreitungstage

364 574 1

363 479 2

362 422 3

361 374 4

360 349 5

359 327 6

358 307 7

357 293 8

356 281 9

350 230 15

345 200 20

340 184 25

330 157 35

320 137 45

300 109 65


Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


Hochwasser Q [m³/s] Q [l/s km²] W [cm] Datum

1 907 220 604 01.01.1994

2 896 218 602 29.10.1998

3 873 212 598 30.01.1995

4 851 207 594 31.12.1986

5 806 196 586 12.01.1993

6 806 196 586 20.01.1986

7 797 194 581 31.05.1984

8 787 191 579 07.02.1984

9 772 187 616 23.08.2007

10 755 183 576 03.03.1999

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung




Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


2-D Modellierungsergebnisse• Hier am Beispiel der Ruhr im Bereich des Pegels Hattingen,

1. Stationäre Wasserstände für unterschiedliche Durchflüsse,2. Ganglinie des Jahres 2007,

ausgewähltes HW-Ereignis im August.

• Aufgabe: Ermittlung der...• Überflutungshöhen, • Überflutungsdauern,• Überflutungshäufigkeiten.

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


2-D Modellierungsergebnisse• Stationäre Wasserstände

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


2-D Modellierungsergebnisse• Instationäre Wasserstände der HW-Welle 2007

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


2-D Modellierungsergebnisse

• Die Auswertung hinsichtlich der Überflutungsdauern erfolgt mit MATLAB in einem externen Programmcode:

1. Einlesen der Ergebnisdateien,

2. Abgleich mit gewünschten Grenzwerten,

3. Aufsummierung der Überflutungsdauern,

4. Darstellung / Postprocessing.

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


2-D Modellierungsergebnisse• Überflutungsdauern nach der HW-Welle 2007, Wasserstand > 0.02 m

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung



Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung


Vielen Dank für die Aufmerksamkeit!

Wasserwirtschaft und WasserbauBergische Universität Wuppertal

Tel: +49 202 439 4195Fax: +49 202 439 4196

Zusammenfassung

Mit Hilfe zweidimensionaler hydrodynamischer Simulationen ist es möglich, • Analysen von instationären, zeitlich und räumlich verteilten

Auenüberflutungen durchzuführen,

• eine Differenzierung z. B. nach der Höhe und/oder Dauer der Überflutung in den Auenbereichen vorzunehmen,

2-D-Simulationen stellen zudem ein zeitgemäßes Werkzeug dar, um Überflutungsprozesse zu analysieren und Feuchtigkeitsklassifizierungen zu aus der Hydrologie heraus zu werten.

Einleitung

2-D Modellierung

2-D Ergebnisse

Zusammenfassung







Documents

Bestimmung von (jährlichen) Überflutungsdauern in Auen als ... · B. nach der Höhe und/oder Dauer der Überflutung in den Auenbereichen vorzunehmen, 2-D-Simulationen stellen zudem