Abgeschlossene Abschlussarbeiten
Eine Liste mit Themenvorschläge für Abschlussarbeiten zur Erlangung des Diplom- oder Mastergrades und des Bakkalaureats sowie für Projektarbeiten finden Sie auf der Seite des Instituts.
Folgende Abschlussarbeiten wurden an der Professur für Wasserbau betreut:
2D-HN-Modellierung des Füllprozesses des Retentionsraums Oberfüllbruch
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Markus, Witt
Betreuer
- Dipl.-Ing. Manuel Wewer
- Dr.-Ing. Ulf Helbig
Abstract
Im Zuge der Sanierung des Retentionsraums Oberfüllbruch soll im rechten Stauhaltungsdamm des Pfinz-Entlastungskanals ein zweifeldriges Schlauchwehr als Einlaufbauwerk errichtet werden, über welches der Retentionsraum in Zukunft gesteuert befüllt werden kann. Um die komplexen Strömungsverhältnisse am Einlaufbauwerk zu untersuchen und dessen hydraulische Leistungsfähigkeit abzusichern, werden im Hubert-Engels-Labor der Technischen Universität Dresden physikalische Modellversuche durchgeführt. Mit der vorliegenden Arbeit werden die Modellversuche um ein zweidimensionales hydrodynamisch-numerisches Modell des gesamten Retentionsraums ergänzt. Das Pre- und Postprocessing wird dabei mit dem Surface-Water Modeling System (SMS) von Aquaveo und das Processing mit Hydro_AS-2D von Hydrotec durchgeführt.
Im Rahmen der Bearbeitung wurde der Retentionsraum sowohl im Ist-Zustand als auch im aktuellen Planzustand modelliert. Mit dem Modell des Ist-Zustands wurde eine Kalibrierung anhand eines Hochwasserereignisses im Juni 2013 durchgeführt, welche aufgrund mangelnder Naturmesswerte an einem bestehenden Referenzmodell erfolgte. Durch die Kalibrierung konnte eine sehr gute Übereinstimmung der Berechnungsergebnisse erzielt werden.
Im folgenden Schritt wurde das erstellte Modell auf Grundlage des aktuellen Planzustands angepasst. Die Steuerung der Bauwerke wurde mittels „Scripting“ implementiert, was eine Veränderung von Randbedingungen während der Simulation ermöglicht. Mit dem numerischen Modell des Planzustands wurden Berechnungen für die Hochwasserereignisse HQ 20, HQ 50, HQ 100 und HW 06/2013 durchgeführt und für das HQ 100 im Hinblick auf den Gesamtfüllprozess und die Strömungsverhältnisse am Einlaufbauwerk ausführlich ausgewertet.
Die Untersuchungen zeigen, dass die Leistungsfähigkeit des Einlaufbauwerks grundsätzlich ausreichend ist und die Schutzwirkung des Retentionsraums deutlich erhöht wird. Im Einlaufbereich ist für den ausgewerteten Lastfall jedoch mit Schäden zu rechnen, welche durch hohe Sohlschubspannungen und eine vermutlich unzureichende Energieumwandlung verursacht werden. Die Leistungsfähigkeit des Schlauchwehrs wird außerdem durch einen Rückstaueffekt im Einlaufbereich beeinträchtigt.
Im Rahmen der Bearbeitung wurde der Retentionsraum sowohl im Ist-Zustand als auch im aktuellen Planzustand modelliert. Mit dem Modell des Ist-Zustands wurde eine Kalibrierung anhand eines Hochwasserereignisses im Juni 2013 durchgeführt, welche aufgrund mangelnder Naturmesswerte an einem bestehenden Referenzmodell erfolgte. Durch die Kalibrierung konnte eine sehr gute Übereinstimmung der Berechnungsergebnisse erzielt werden.
Im folgenden Schritt wurde das erstellte Modell auf Grundlage des aktuellen Planzustands angepasst. Die Steuerung der Bauwerke wurde mittels „Scripting“ implementiert, was eine Veränderung von Randbedingungen während der Simulation ermöglicht. Mit dem numerischen Modell des Planzustands wurden Berechnungen für die Hochwasserereignisse HQ 20, HQ 50, HQ 100 und HW 06/2013 durchgeführt und für das HQ 100 im Hinblick auf den Gesamtfüllprozess und die Strömungsverhältnisse am Einlaufbauwerk ausführlich ausgewertet.
Die Untersuchungen zeigen, dass die Leistungsfähigkeit des Einlaufbauwerks grundsätzlich ausreichend ist und die Schutzwirkung des Retentionsraums deutlich erhöht wird. Im Einlaufbereich ist für den ausgewerteten Lastfall jedoch mit Schäden zu rechnen, welche durch hohe Sohlschubspannungen und eine vermutlich unzureichende Energieumwandlung verursacht werden. Die Leistungsfähigkeit des Schlauchwehrs wird außerdem durch einen Rückstaueffekt im Einlaufbereich beeinträchtigt.
Zugeordnete Forschungsschwerpunkte
- Modellierung von Oberflächenabflüssen
- Hochwasserschutz
- 1d-, 2d- und 3d-Strömungssimulation
Schlagwörter
2D-HN, SMS, Retentionsraum
Berichtsjahr
2021