Einsatzgebiete

Hydrodynamisch-numerische Strömungsmodelle haben in der wasserwirtschaftlichen Praxis eine große Bedeutung erlangt. Im Vergleich zu physikalischen Modellen besitzen sie größere Flexibilität und verursachen geringere Kosten. Durch Messungen kann das Abflussgeschehen nur an wenigen Einzelstellen punktuell erfasst werden. Hingegen liefern die numerischen Strömungsmodelle, v. a. die inzwischen in der Bayerischen Wasserwirtschaftsverwaltung standardmäßig eingesetzten 2d-Modelle, als Ergebnisse flächendeckende Aussagen über Wassertiefen und Wasserspiegellagen, Fließgeschwindigkeiten, Überflutungsdauer und Erosionsgefährdung (Schubspannung) sowie Aussagen über die zeitliche Entwicklung von Abfluss- und Wasserstandsganglinien über längere Flussabschnitte.
Die Modelle werden sowohl zur Feststellung und Analyse bestehender Zustände als auch als Instrument für wasserwirtschaftliche Planungen und Gefahrenprognosen eingesetzt. Aufgabenbereiche sind:

Ermittlung von Überschwemmungsgebieten und -grenzen

Die bei Hochwasser von Überschwemmungen betroffenen Gebiete können für beliebige Hochwasserabflüsse ermittelt werden. Sowohl Überschwemmungsgrenzen als auch zu erwartende Wassertiefen und Strömungsgeschwindigkeiten werden berechnet.

Bemessung von Hochwasserschutzmaßnahmen

Für die Dimensionierung von Deichen, Hochwasserschutzmauern und Flutmulden liefern Modelle wichtige Entscheidungshilfen bezüglich der zu erwartenden Wasserstände.

Nachweis der Auswirkungen von Baumaßnahmen im und am Gewässer

Brückenbauwerke, Durchlässe und Querbauwerke im Gewässer wie Wehre und Rampen üben einen Einfluss auf Wasserstände und Strömungssituation aus. Durch die Modellierung werden diese Auswirkungen quantifiziert.

Beurteilung von Auswirkungen bei der Renaturierung von Gewässern

Renaturierungsmaßnahmen am Gewässer und in der Aue haben einen Einfluss auf das Abflussverhalten. Mögliche Retentionswirkungen wie Verzögerung und Dämpfung des Abflussscheitels durch Maßnahmen wie Flussbettaufweitung, Laufverlängerung, Änderung der Flächennutzung und Deichrückverlegung lassen sich quantitativ nachweisen.

Beurteilung der ökologischen Standortbedingungen

Wassertiefe, Überflutungsdauer und Fließgeschwindigkeit sind wichtige Standortfaktoren für Pflanzengesellschaften in der Aue. Mögliche Auswirkungen auf diese Faktoren im Zuge geplanter Bau- bzw. Renaturierungsmaßnahmen können mit Hilfe der Modellierung vorab untersucht werden.

Beurteilung der Flutwellenausbreitung für den Katastrophenschutz

Für Gefahrenprognosen und für den operationellen Einsatz beim Katastrophenschutz können neben einfachen Hochwasserszenarien auch besondere Situationen wie Deichbruchszenarien berechnet werden.

Bild aus der Animation, die nachfolgend angeboten wird. Über eine Luftaufnahme wurden die Berechnungsergebnisse als Animation gelegt. Man sieht für den betrachteten Zeitraum schematisch, wie das Wasser steigt und welche Bereiche überschwemmt werden. Auch das Zurückweichen des Wassers wird gezeigt. Bild vergrößern Flutwellenanimation der Stadt Wasserburg am Inn. Quelle: Wasserwirtschaftsamt Rosenheim.

Beurteilung des Feststofftransports in Gewässern

Zusätzlich zum Strömungsprozess können Schwebstoff- und Geschiebetransport modelliert und kritische Gebiete bezüglich Erosions- wie auch Ablagerungsprozessen erkannt werden.