Datenblatt

Methoden/Modelle BAW.BERLIN.MOD.HYDRODYN

Einrichtung

Bundesanstalt fuer Wasserbau, Aussenstelle Berlin

Anschrift

Postfach 419, 10182 Berlin; Dienstort Berlin-Karlshorst, Koepenicker Allee 153, 10318 Berlin

Gesprächspartner

Herr Dr. Hentschel & Frau Dr. Faulhaber, Tel. 030/5090831

Informationsquelle

Gespraech in Berlin Karlshorst am 6.12.1995 (Zoelitz-Moeller); z.T. Auswertung kopierter Kurzbeschreibungen (HEC2 und HEC6)

URL

http://www.karlsruhe.baw.de/

Bezeichnung

Hydrodynamische Modelle bei der BAW Berlin

Bemerkung

Es wird an der BAW Berlin eine Reihe weiterer Modelle eingesetzt, z.B. tiefengemittelte 2D-Modelle fuer kleine Betrachtungsgebiete (100m bis wenige km) zur Simulation des Hochwasserwellenverlaufs auch unter Beruecksichtigung der Vorlaender (eingesetzt fuer die Frage der Schwebstoffausbreitung in Buhnenfeldern der Elbe) und Schiffsumstroemungsmodelle.

Beschreibung

Bei der BAW Berlin sind sowohl gegenstaendliche als auch numerische hydrodynamische Modelle im Einsatz. Die gegenstaendlichen Modelluntersuchungen werden heute immer auch begleitet durch numerische Modellierung.

1. Physikalisch darstellende Modelle sind gegenstaendliche Nachbildungen der Realitaet (Flussabschnitte, Bauwerke); sie werden meistens fuer begrenzte Zeit in Hallen aufgebaut und sind themenspezifisch ausgerichtet. Es handelt sich um massstaebliche Nachbildungen der Natur. Gemessen wird an ihnen Wasserstand, Stroemungsgeschwindigkeit, ggf. auch Flussbettmorphologie und Geschiebetransport. Aktuell in Betrieb ist in der BAW Berlin u.a. ein Modell der "Reststrecke" der Elbe (Elbe-km 506,4 bis 512,4). Anhand dieses Modells (und der begleitenden numerischen Modellierungen) soll ein Regelungskonzept auf der Grundlage von Buhnenverlaengerungen erarbeitet werden. Das physikalische darstellende Modell dieses Flussabschnittes ist mit einer vollbeweglichen Sohle im Mittelwasserbett und instationaerer Abflusssteuerung bei einem Laengenmassstab von 1:110 aufgebaut (Vgl. auch Taetigkeitsbericht der BAW 1994, S. 70 f.).
2. HEC-2: numerisches, 1-dim., stationaeres hydraulisches Modell des Hydrualic Engineering Corps der US Army. Es ist geeignet fuer Flussabschnitte von 3 bis 20 km. Wesentliche Datengrundlage sind die Querprofile des Flussbettes. Mit HEC-2 koennen relativ gleichfoermige Stroemungen bzw. die Auswirkungen von Bauwerken auf Wasserstaende simuliert werden; es ist ein PC-Modell.
3. HEC-6: numerisches, 1-dim., hydraulisches Modell zur Simulation auch des Geschiebe- und Schwebstofftransports in offenen Gerinnen. Wesentliche Eingabedaten sind die Querprofile sowie die Kornfraktionen des Sohlmaterials (auch deren vertikal gegliederte Schichtung) und der Feststoffeintrag als Funktion des Abflusses. Die Simulation langjaehriger Zeitreihen ist moeglich (fuer die Elbe derzeit: 30 Jahre). Das Modell ist fuer Flussabschnitte von 10 bis ueber 200 km geeignet. Zur Zeit wird damit die Erosionsstrecke der Elbe (Entwicklung der letzten 30 Jahre) gerechnet. HEC-6 kann quasi-instationaer rechnen, da es die Abflusskurve in Teilschritte zerlegt (fuer die Elbe: die letzten 30 Jahre in 2000 Schritte zerlegt, also 3-Tagesschritte). Zielgroessen sind Wasserspiegellage und mittlere Tiefe. Berechnet werden immer zwischen 2 Querprofilen die Sohlhoehen als Differenz des Eintrags von oberhalb und des Austrags nach unterhalb. Es werden so die Veraenderungen der Sohlhoehen ueber die Zeit berechnet, die Prognosereichweite ist 5-10 Jahre. Durch prognostische Simulationen koennen Auswirkungen von Geschiebezugaben, Querprofilveraenderungen etc. untersucht werden. HEC-6 laeuft auf Rechnern ab PC mit 486er Prozessor.
4. CASCADE: 1-dim., instationaeres hydraulisches Modell mit 2D-Zellen. Es wird eingesetzt zur Untersuchung von Auswirkungen von Veraenderungen der Geometrie (z.B. auch der Vorlaender) auf die Hochwasserganglinien. CASCADE beruecksichtigt auch Wellen, Schwall- und Sogwirkung; es laeuft auf PC und Unix-Workstation.

Literaturnachweis

• HEC-2: US Army Corps of Engineers, The Hydrologic Eng. Center: HEC-2 Water Surface Profiles (Users Manual) 9/82; ausserdem: Hoggan, D.H. (1989): Computer-Assisted Floodplain Hydrology and Hydraulics, Mc Graw-Hill Publ. Comp. 1989.
• HEC-6: Autor: US Army Corps of Engineers, Water Resources Support Center, The Hydrologic Eng. Center, 609 Second Street, Davis, CA 95616-4687; Lit: US Army Corps of Engineers, The Hydrologic Eng. Center: HEC-6 Scour and Deposition in Rivers and Reservoir (User Manual), 6/91; ausserdem: BAW, M. Alexy: Beschreibung des Programmes HEC-6.