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Abflussmodellierung von Überflutungen urbaner Flächen infolge von Starkniederschlägen
Art der Abschlussarbeit
Diplomarbeit
Autoren
- Brodien, Michael
Betreuer
- Dr.-Ing. Jens Tränckner
Weitere Betreuer
Dr. Sieker
Abstract
"Diese Arbeit befasst sich mit Überschwemmungen im urbanen Bereich, welche durch Kanalüberstau verursacht werden. Am Beispiel des Stadtteils Lichtental im baden-württembergischen Baden-Baden wird die Möglichkeit der Kopplung von Kanalnetzmodell und 2-dimensionalen Oberflächenabflussmodell untersucht. Auf diese Weise soll auch geklärt werden ob, und inwieweit das Kanalnetz und der verdolte Haimbach zu den sporadischen Überschwemmungen am Brahmsplatz führen.
Für die Kopplung werden validierte Modelle für das Entwässerungssystem (HYSTEM-EXTRAN) und das natürliche Einzugsgebiet (STORM) als Randbedingungen für ein Oberflächenabflussmodell (FLOODAREA) angewendet. Dabei werden zusätzliche Informationen bezüglich der Morphologie, durch die Verschneidung mit Katasterdaten berücksichtigt, indem Gebäude anhand der Grundrissfläche überhöht und Strassenflächen abgesenkt werden. Die Oberflächenrauigkeit wird ebenfalls anhand der Katasterdaten und ergänzend mittels Landnutzungsdaten und Orthofotos bestimmt. Als Niederschlagsbelastung für das System dienen sowohl Modellregen als auch gemessene Regenereignisse aus einer langjährigen Messreihe. In Anlehnung an das Konzept des dual drainage wird Wasser, welches bei der Kanalnetzmodellierung als Überstauvolumen deklariert wird, in Form von Ganglinien an den entsprechenden Koordinaten der Oberfläche zugeführt. Die Übergabe der Kopplung ist dabei nur in Richtung der Oberfläche hin möglich, ein Zurückfließen ins Kanalnetz wird nicht berücksichtigt. Für die Rechenläufe im Rahmen einer Sensitivitätanalyse und für die unterschiedlichen Regenereignisse ergeben sich Informationen über Fließgeschwindigkeiten, Wasserstände und Migrationspfade im Berechnungsgebiet. Qualitativ stimmen diese Ergebnisse mit Beobachtungen überein. Bezüglich des Haimbaches sind die Modellergebnisse jedoch widersprüchlich da ein Ausufern durch hydraulische Berechnungen und hydrologische Modellierung auftreten sollte, dies aber nicht durch Beobachtungen verifiziert werden kann. Als Einschränkung für die Verwertbarkeit der Abflusssimulation ist eine fehlende Validierung der Ergebnisse zu sehen. Informationen über den tatsächlichen Abfluss an die Oberfläche und damit verbundene Angaben über Wasserstände oder sonstige Messwerte, die einzig auf den Überstau bezogen werden können, existieren im Allgemeinen nicht. Bedarf besteht daher bei der gekoppelten Modellierung vorallem an fassbaren Größen um die Simulationen bewerten zu können."
Für die Kopplung werden validierte Modelle für das Entwässerungssystem (HYSTEM-EXTRAN) und das natürliche Einzugsgebiet (STORM) als Randbedingungen für ein Oberflächenabflussmodell (FLOODAREA) angewendet. Dabei werden zusätzliche Informationen bezüglich der Morphologie, durch die Verschneidung mit Katasterdaten berücksichtigt, indem Gebäude anhand der Grundrissfläche überhöht und Strassenflächen abgesenkt werden. Die Oberflächenrauigkeit wird ebenfalls anhand der Katasterdaten und ergänzend mittels Landnutzungsdaten und Orthofotos bestimmt. Als Niederschlagsbelastung für das System dienen sowohl Modellregen als auch gemessene Regenereignisse aus einer langjährigen Messreihe. In Anlehnung an das Konzept des dual drainage wird Wasser, welches bei der Kanalnetzmodellierung als Überstauvolumen deklariert wird, in Form von Ganglinien an den entsprechenden Koordinaten der Oberfläche zugeführt. Die Übergabe der Kopplung ist dabei nur in Richtung der Oberfläche hin möglich, ein Zurückfließen ins Kanalnetz wird nicht berücksichtigt. Für die Rechenläufe im Rahmen einer Sensitivitätanalyse und für die unterschiedlichen Regenereignisse ergeben sich Informationen über Fließgeschwindigkeiten, Wasserstände und Migrationspfade im Berechnungsgebiet. Qualitativ stimmen diese Ergebnisse mit Beobachtungen überein. Bezüglich des Haimbaches sind die Modellergebnisse jedoch widersprüchlich da ein Ausufern durch hydraulische Berechnungen und hydrologische Modellierung auftreten sollte, dies aber nicht durch Beobachtungen verifiziert werden kann. Als Einschränkung für die Verwertbarkeit der Abflusssimulation ist eine fehlende Validierung der Ergebnisse zu sehen. Informationen über den tatsächlichen Abfluss an die Oberfläche und damit verbundene Angaben über Wasserstände oder sonstige Messwerte, die einzig auf den Überstau bezogen werden können, existieren im Allgemeinen nicht. Bedarf besteht daher bei der gekoppelten Modellierung vorallem an fassbaren Größen um die Simulationen bewerten zu können."
Schlagwörter
Modellkopplung, Überflutung, dual drainage, Kanalnetz, Oberflächenabfluss
Berichtsjahr
2008