Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern
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- Edwina Kaufer
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1 IWS Institut für Wasserbau und Siedlungswasserwirtschaft an der HTWK Leipzig Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Auwaldforum der Stadt Leipzig Tilo Sahlbach Hochschule für Technik, Wirtschaft und Kultur Leipzig; Fakultät Bauwesen Prof. Dr.-Ing. Hubertus Milke Institut für Wasserbau und Siedlungswasserwirtschaft Leipzig,
2 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Übersicht 1. Einführung 2. Hydraulische Berechnungsansätze 3. Berechnungsbeispiel Wasserspiegellagen Wassertiefendarstellung Fließgeschwindigkeiten Benetzungsdauer Schubspannung Durchflussauswertung Wasserstandsauswertung Animation 4. Zusammenfassung Seite 2 von 18
3 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Einführung Begriffe Quelle: DWA-M Seite 3 von 18
4 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Einführung keine Retention höhere Fließgeschwindigkeiten steiler Wellenanstieg keine Verminderung vom Scheitelabfluss Bemessungsabfluss Abfluss bordvoller Abfluss Zeit Seite 4 von 18
5 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Einführung ungesteuerte Retention keine / geringe Kappung des Scheitelabflusses Verschiebung der Scheitelwelle Bemessungsabfluss Abfluss bordvoller Abfluss Zeit Seite 5 von 18
6 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Einführung gesteuerte Retention optimale Kappung des Scheitelabflusses Verschiebung/ Verlängerung der Scheitelwelle Bemessungsabfluss Abfluss bordvoller Abfluss Zeit Seite 6 von 18
7 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Berechnungsmodelle Seite 7 von 18
![3 gesteuerte Retention Einlassbauwerk Auslassbauwerk Durchfluss [m³/s] / Fülle [hm³]](/docs-images/66/55765959/images/8-3.jpg "3.500 3.000 2.500 2.000 1.500 1.")
8 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Berechnungsbeispiel Datengrundlage Elemente Knoten Modellgebiet 925 ha Fließlänge Hauptgewässer m Zulauf Instationär Q max m³/s Auslauf I E Szenarien Sz. 1 keine Retention Sz. 2 ungesteuerte Retention Retentionsfläche 320 ha Sz. 3 gesteuerte Retention Einlassbauwerk Auslassbauwerk Durchfluss [m³/s] / Fülle [hm³] Zeit [h] Zulauf Fülle Seite 8 von 18
9 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Wasserspiegellagen Differenzen im Bezug auf Szenario 1 Sz.1 keine Retention Sz.2 ungest. Retention Sz.3 gest. Retention Seite 9 von 18
10 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Wassertiefen Fließgeschwindigkeiten Sz.1 keine Retention Sz.2 ungest. Retention Sz.3 gest. Retention Seite 10 von 18
11 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Benetzungsdauer Schubspannung Sz.1 keine Retention Sz.2 ungest. Retention Sz.3 gest. Retention Seite 11 von 18
![Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Kontrollquerschnitt Zulauf 3.500 Pegelpunkt - Wasserstand 3.000 Durchfluss m[m³/s] 2.500 2.000 1.500 1.](/docs-images/66/55765959/images/12-3.jpg "000 6% Vorlandabfluss Kontrollquerschnitt Durchfluss Auslauf 500 0 0 24 48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 Zeit [h] Zulauf Auslauf - keine Retention Auslauf - ungesteuerte Retention Auslauf -")
12 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Kontrollquerschnitt Zulauf Pegelpunkt - Wasserstand Durchfluss m[m³/s] % Vorlandabfluss Kontrollquerschnitt Durchfluss Auslauf Zeit [h] Zulauf Auslauf - keine Retention Auslauf - ungesteuerte Retention Auslauf - gesteuerte Retention Flussschlauch unterstrom - verh. Retention Flussschlauch unterstrom - gesteuerte Retention Seite 12 von 18
13 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Kontrollquerschnitt Rückhalteraum 9,6 hm³ Scheitelkappung ca. 160 m³/s = 5 % Durchfluss m[m³/s] Zeit [h] Zulauf Auslauf - keine Retention Auslauf - ungesteuerte Retention Auslauf - gesteuerte Retention Seite 13 von 18
![Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Pegelpunkte Wsp- Reduzierung um 13 cm 80 79 78 Wasserspiegel [m NHN] 77 76 75 74 73 72 71 70 0 24](/docs-images/66/55765959/images/14-1.jpg "48 72 96 120 144 168 192 216 240 264 Zeit [h] FS-keine Retention FS-ungest.Retention FS-gest. Retention VL-ungest.Retention VL-gest.")
14 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Pegelpunkte Wsp- Reduzierung um 13 cm Wasserspiegel [m NHN] Zeit [h] FS-keine Retention FS-ungest.Retention FS-gest. Retention VL-ungest.Retention VL-gest. Retention Seite 14 von 18
15 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Szenario 2 ungesteuerte Retention Seite 15 von 18
16 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Szenario 3 gesteuerte Retention Seite 16 von 18
17 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Ergebnisse Szenario 3 ungesteuerte Retention Seite 17 von 18
18 Hydronumerische Modellierung von Flutpoldern Zusammenfassung Für großräumige Betrachtungen sind 2D-HN-Modelle ein zweckmäßiges Mittel um: Instationäre Prozesse Wasserstände und Wassertiefen Fließgeschwindigkeiten Schubspannungen Verweildauern abzubilden Detailprobleme bedürfen weiterhin einer Betrachtung (Ein- und Auslassbauwerke) mithilfe physikalischer oder 3D-HN-Modelle Vielen Dank, für Ihre Aufmerksamkeit! Seite 18 von 18
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