Die
Erfassung komplexer
Strömungsverhältnisse war lange Zeit
ausschließlich physikalischen Modellen vorbehalten. Mit der Weiterentwicklung
der EDV traten die hydro-numerischen Abflußmodelle
immer mehr in Vordergrund.
Mittels eindimensionaler Abflußmodelle können erkennbar gerichtete Abflußverhältnisse gut modelliert werden. Die Grenzen sind
jedoch bei Ausuferungen in Vorländer mit Rückströmung, Einengungen und
Aufweitungen, Querströmungen etc. schnell erreicht. Bei derartigen Problem-stellungen sollten unbedingt zweidimensionale Abflußmodelle eingesetzt werden.
Das in HYDRO_AS-2D integrierte Verfahren basiert auf der numerischen Lösung der 2d-
tiefengemittelten Strömungsgleichungen mit der Finite-Volumen Diskretisierung. Das eingesetzte explizite
Zeitschrittverfahren sorgt dabei für
eine zeitgenaue
Simulation des Wellenablaufs. Bei der Programmentwicklung
wurden besonders hohe Anforderungen definiert und angestrebt, daß das Verfahren möglichst viele der verschiedenen mathematisch-physikalischen
Eigenschaften der tiefengemittelten Strömungsgleichungen
exakt bzw. nahezu exakt beschreiben kann. Dadurch konnte die Genauigkeit der numerischen Lösung
wesentlich verbessert werden.
Die neu entwickelte Methode wurde zunächst mit Meßergebnissen
aus unterschiedlichen Laborversuchen getestet, anschließend durch zahlreiche
wasserwirtschaftliche Anwendungen geprüft und hat inzwischen die Bewertung als praktisch einsetzbar ohne Zweifel
nachgewiesen. Danach wurde das im HYDRO_AS-2D eingesetzte Verfahren für praktische Ingenieuranwendungen optimiert und weitestgehend angepaßt.
HYDRO_AS-2D verwendet ein aus Vierecks- und Dreieckselementen
bestehendes Berechnungsnetz. Die Verwendung eines
solchen Netzes ermöglicht u.a. eine leichte Anpassung an die topographischen
und die hydrodynamischen Gegebenheiten der jeweiligen Aufgabenstellung. Damit
können z.B. die Fließ-, Deich- und Wegeverläufe relativ einfach und vor allem
genau erfaßt werden, was für den zu modellierenden Strömungsprozeß eine entscheidende Rolle spielen kann.
Durch
die große
Anzahl der Berechnungselemente (bis mehrere hunderttausend) können die
original Raster- Daten mit allen wichtigen Bruchkanten (größtenteils) in ihrer
Form übernommen werden. Es erfolgt daher keine zusätzliche Interpolation, was
die Modellierungsgenauigkeit wesentlich
erhöht. Dies kann besonders im Hinblick
auf die Festsetzung von Überschwemmungsgebieten von großer Bedeutung sein.
HYDRO_AS-2D wurde an die Oberfläche des SMS- Programms der Firma EMS-I (Utah, USA) gekoppelt. D.h., die mittels SMS- Programm erzeugten
Ausgabedateien dienen HYDRO_AS-2D als Eingangsdaten. Die Berechnungsergebnisse
werden wiederum mit SMS eingelesen und veranschaulichend dargestellt.
Die
professionelle Oberflächedes
SMS- Programms ermöglicht dabei einen leichten Umgang mit verschiedenen Datenarten, eine schnelle Datenvisualisierung und –prüfung, eine
komfortable Netzgenerierungund eine problemlose direkte Dateneingabe. Die
SMS- Programmoberfläche wird von der Firma EMS-I gepflegt und ständig erweitert
bzw. dem neuesten Entwicklungsstand angepaßt.
