Forschungsfach Wasserbau und Wasserwirtschaft

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1 Forschungsfach Wasserbau und Wasserwirtschaft - Fachgebiet Ingenieurhydrologie und Wasserbewirtschaftung - Fachgebiet Wasserbau - AG Strömungsmechanik (auch Fachbereich 6) Folie 1

2 Aufbau des Forschungsvertiefungsfaches C 2 Masterthesis 4. Sem. (SS) Wasserbau und Wasserwirtschaft - Ingenieurhydrologie und Wasserbewirtschaftung - Wasserbau C 1 W 2 W 3 W 4 W 5 3. Sem. (WS) - Strömungsmechanik B 2 W 1 B 2 B 2 B2/W6 2. Sem. (SS) - Umwelttechnik - Umwelt- und Raumplanung - Bauinformatik -Geotechnik B 1 IPBI C-Fach Wasserbau und Wasserwirtschaft 2 Basismod., 2 Vertiefungsmod., min. 3 Wahlmodule B 1 1. B-Fach 2 Basismodule B 1 2. B-Fach 2 Basismodule B1/W7 1. Sem. (WS) Wahlmodule Wahlmodule W4-W7 (gelb) bzw. wahlweise weiteres B-Fach (lila) statt W6/W7 B: Forschungs-Basismodul C: Forschungs-Vertiefungsmodul W:: Wahlmodul sleistung IPBI: Interdisziplinäres Projekt Bauingenieurwesen - Wasserbau und Wasserwirtschaft - Umwelttechnik - Umwelt- und Raumplanung - Bauinformatik -Geotechnik Wahlmodule und/oder zusätzliches Forschungs-Basis sind frei wählbar diese Wahlmodule können auch aus dem Wasserbau und Wasserwirtschaft sein Folie 2

3 Basis- und Vertiefungsfachmodule - Basisfachmodule - Ingenieurhydrologie II - Wasserbau II - Technische Hydromechanik und Hydraulik II - Vertiefungsfachmodule - Ingenieurhydrologie III - Wasserbau III Folie 3

4 Wahlmodule - Integrated water resources development and managment (6 CP) - Wasserwirtschaft in Transformations und Entwicklungsländern (6 CP) - Messen und Modellieren in der Hydrologie (6 CP) - Verkehrswasserbau und Ökologie - Grundwassermodellierung - Sedimenttransport - Numerische Modellierung im Wasserbau - Küstenwasserbau Folie 4

5 Ingenieurhydrologie II - Der hydrologische Kreislauf - Relevante Eigenschaften des Wassers - Die atmosphärische Zirkulation - Bodenkundliche Grundlagen der Hydrologie - System Boden-Pflanze-Wasser - Schneedeckenaufbau, -setzung, -schmelze und abbau - Die räumliche Verteilung des Niederschlages - Abflußbildung, -konzentration, -transformation - Anwendung hydrologischer Verfahren - Optimale Parameterschätzung - Geographische Informationssysteme 6 B Ostrowski Hausübung schriftlich Folie 5

6 Wasserbau II Wasserbauliche Flussentwicklung Binnenverkehrswasserbau und Binnenhäfen Deichbemessung Wasserbauliche Systemanalyse Wasserkraftanlagen Landwirtschaftlicher Wasserbau Hafenplanung/-Management 6 B Zanke Hausübung Folie 6

7 Technische Hydromechanik und Hydraulik II - Grundgleichungen der Hydromechanik und der Technischen Hydraulik: Herleitung und Anwendung auf stationäre inkompressible Strömungen in hydraulischen Systemen - Modellgesetze und experimentelle Hydromechanik - Spezielle Lösungen der Navier-Stokes-Gleichungen - Grundzüge der Turbulenz - Grenzschichttheorie - Instationäre Rohrhydraulik A.Davidhazy / efluids.com 6 B Oberlack Tests schriftlich Folie 7

8 Ingenieurhydrologie III - Einführung in den fachlichen und rechtlichen Kontext zur Anwendung von wasserwirtschaftlichen Simulationsmodellen - Theoretische Grundlagen zur mathematischen Simulation von Wasser- und Stoffbilanzen - Einführung in Geographische Informationssysteme - Vorstellung und Anwendung von drei wasserwirtschaftlichen Simulationsmodellen - Niederschlags-Abfluss-Modell TALSIM - Schmutzfrachtsimulationsmodell SMUSI - Hydrodynamisches Kanalnetzberechnungsmodell HYSTEM-EXTRAN 6 C - Bewertung und Interpretation von Simulationsergebnissen Ostrowski Hausübungen, Vortrag Folie 8

9 Wasserbau III Hafenbau und Hafenmanagement Ausgewählte Kapitel über Wasserkraft Entnahmebauwerke Ausgewählte Kapitel aus dem Deichbau Aktuelle Bauwerke und Forschungsvorhaben im Wasserbau Messverfahren / Hydrometrie Wasserbauliches Versuchswesen Exkursion im Konstruktiven Wasserbau Kolke und Hafensedimentation 6 C Zanke Hörsaalübungen Folie 9

10 Integrated water resources development and management (IWRDM) - Objectives of sustainable IWRDM - Legal, finacial, ecological aspects - Tangible and non tangible criteriae - Fundamentals of sustainability assesment Einzugsgebiet - Consumptive, non consumptive, conflicting and complementary users - Estimation of water demand - Conjuncite use and management of water resources - Technical elements (dams, canals, dikes, etc.) - Simulation and optimisation techniques 6 - Participatory decision support systems Wahl - Case studies Ostrowski Aufteilungsbauwerk Kontrollpegel TALSPERRE Gerinne Module in TALSIM Rohrleitung Verbraucher Übung, Vortrag schriftlich Folie 10

11 Wasserwirtschaft in Transformations- und Entwicklungsländern - Grundlegende wasserwirtschaftliche Problem in Entwicklungsund Transformationsländern - Geographische, sozio-ökonomische und technologische Rahmenbedingungen - Skalenfragen - Fallbeispiele (national, regional, lokal) - Fallstudie - Modul aus dem Studienschwerpunkt Technologie und Internationale Entwicklung des ZIT mit jährlich wechselnden Schwerpunkten 3+3 Wahl Ostrowski Übung, Vortrag Folie 11

12 Messen und Modellieren in der Hyrologie - Hydrologisches Messwesen - Aktuelle Messgeräte und Verfahren - Durchführung von Messungen - Überprüfung, Auswertung und Interpretation von Messungen - Grundlagen der Modellbildung - Übersicht und Struktur mathematischer Modelle in der Hydrologie - Modellentwicklung, Test und Validierung - Sensitivitätsanalysen - Parameterschätzung - Fehleranalyse 6 Wahl Ostrowski Übung Folie 12

13 Verkehrswasserbau und Ökologie Historie der Binnenschifffahrt Bemessung von Fahrwasserstraßen Bemessung der Ufersicherung Grundlagen der Planung und Ausführung von Binnenhäfen Ökologische Auswirkungen von Fahrwasserstrassen, Schleusen und Kanalbauten auf die Gewässergüte Schifffahrtskanäle Volkswirtschaftliche Bewertung und Ausführungsvarianten im Verkehrswasserbau 6 C Zanke/Sö/Ti Hausübung Folie 13

14 Grundwassermodellierung Fragestellungen aus der wasserbaulichen Entwurfspraxis Grundlagen der Strömungs- und Transportprozesse im Untergrund Modellbildung, Prozesse und Skalen Analytische und Numerische Verfahren Parameterbestimmung / Pumptests Mehrdimensionale Strömungsprobleme Teilgesättigte Wasserbewegung 3 B / C Za/Me/Mo/Pr Hausübungen Folie 14

15 Sedimenttransport Eigenschaften vom Sediment Geschwindigkeitsverteilung in turbulenten Strömungen Widerstandsgesetze Sinkgeschwindigkeit Dimensionslose Parameter der Sedimentbewegung Geschiebetransport (Bed-Load) Suspensionstransport (Suspended- Load) Quantitativer Sedimenttransport Formen des Sedimenttransportes (Transportkörper) Sedimenttransportprobleme in der Praxis Transportregime/Regimetheorie Kolke 3 C Zanke Hausübungen Folie 15

16 Numerische Modellierung im Wasserbau Modell, Modellformulierung Anwendungsgebiete von numerischen Modellen im Wasserbau Grundlegende Methoden der Ortsdiskretisierung Finite Differenzen Methode Finite Volumen Methode Einführung in die FEM Zeitintegrationsverfahren, Randbedingungen Konvergenz, Stabilität Spezielle Transportschemata Parametrisierung von - Sohlreibung - Turbulenzansätze (auch LES) Beispiele aus der Praxis 3 C Zanke/Mewis Hausübungen Folie 16

17 Küstenwasserbau Eintretenswahrscheinlichkeit von Sturmfluten Beispiele aus der Praxis im Küstenwasserbau Deichbemessung an der Küste Küstenschutzmaßnahmen an der deutschen Nord- und Ostsee Wellentheorie und Seegangsmodellierung Fahrwasserunterhaltung Gezeitenentstehung /Tide Küstenmorphologie und Küstenprozesse 3 C Zanke Hausübungen Folie 17

18 Masterthesis am FG ihwb - Themenwahl aus dem weitem Feld der Forschung am Fachgebiet - Urbane Hydrologie - Hydrologie natürlicher Einzugsgebiete - Speicherbewirtschaftung - Informationssysteme wasserwirtschaftlicher Planung - Bodenerosion - Integrierte Flussgebietsbewirtschaftung - Intensive Betreuung durch die wissenschaftlichen Mitarbeiter und Herrn Prof. Ostrowski Folie 18

19 Masterthesis am FG Wasserbau Schwerpunktthemen: Hydraulische Modellversuche Grundlagenforschung im Wasserbau Sedimentations- und Erosionsproblematiken Konstruktiver Wasserbau Naturnaher Gewässerausbau Küstenwasserbau Verkehrswasserbau Landwirtschaftlicher Wasserbau Numerische Modellierung Strömung (2d/3d) Turbulenz Sedimenttransport Seegang Grundwasserströmung Die Masterthesis wird unter intensiver Betreuung des jeweiligen wissenschaftlichen Assistenten, sowie Prof. Zanke und Dr. Mewis bearbeitet. Folie 19