Simulation: "Die Computersimulation hat mittlerweile alle Gebiete der Naturwissenschaft und der Technik erfaßt und ist in manchen Bereichen so gut, dass auf Experimente verzichtet werden kann. In manchen anderen Bereichen ist sie der einzige Zugang zur Erfassung genauer Abläufe, weil entsprechende Experimente nicht durchgeführt werden können ..." (Zeitlupe Computer von Peter Mulser in Simulation, Hg. Braitenberg/Hosp, rororo, 1995).

"Wie hoch ist die Donau in Wien?" , fragt der Professor.

"Unter welcher Brücke?" , fragt der Student zurück.

Dies ist ein Bonmot, das Jungmanagern als Beispiel für smartes Auftreten genannt wird. Die Frage ist ohne weiteres nicht zu beantworten und die Gegenfrage ist genial, weil sie humorvoll die perfide Frage weiter zuspitzt.

Im Wasserwesen ist die Berechnung der genauen Wasserspiegellage täglich Brot der Ingenieure und mit Hilfe entsprechender Simulationsmodelle sind sie tatsächlich in der Lage den Wasserstand an beliebigen Stellen entlang eines Flusses z.B. der Donau in Wien an der Reichsbrücke, abzugreifen. Das ist humorlos, aber äußerst praktisch.

Ermöglicht wurde und wird der Fortschritt im Kenntnisstand durch die stetig wachsende Leistung der Computerprozessoren. Mit deren Hilfe ist es heutzutage möglich sowohl die räumliche als auch die zeitliche Diskretisierung (Auflösung) derart weit zu treiben, dass der Unterschied zwischen Simualtionsergebnis und Naturmessung oft vernachlässigbar gering ist. Die virtuelle Realität ist auch im Wasserwesen angekommen. Auch immer mehr physikalische, chemische, biologische und ökologische Prozesse, die mit Wasserströmung verknüpft sind, werden im Rechner abgebildet.

Seit IBM am 12. August 1981 den ersten Personal Computer vorstellte sind eine Vielzahl nützlicher und allgemein zugänglicher Computerprogramme entstanden, die Lösungen für die vielfältigen und komplexen Fragestellungen des Wasserwesens anbieten. HydroSim befasst sich mit dieser besonderen Art von virtuellem Zoo - insbesondere mit dem Nachwuchs.

Zoo >

Die praktische Nützlichkeit von Computersimulation im Wasserwesen soll nachfolgend anhand einer Auswahl von Beispielen demonstriert werden:

Hochwasserschutz

Das sächsische Landesamt für Umwelt und Geologie bietet einen bemerkenswerten Dienst an. Die Hochwassergefährdung kann landesweit von jedermann über eine internet-basierte Kartenanwendung eingesehen werden. Die dargestellten Überschwemmungskarten wurden auf der Basis hydraulischer Simulationsergebnisse erstellt. Auf dem dargestellten Kartenauszug wird die Gefährdung in Dresden gezeigt.

Der bayerische Hochwassernachrichtendienst bietet an vielen wichtigen Pegeln eine Wasserstandsprognose an. Diese wird unter Verwendung von NA-Modellen erstellt.

Das Wasserstandsvorhersagesystem WAVOS wird von der Bundesanstalt für Gewässerkunde BfG in Koblenz betrieben und dient sowohl zur Niedrig-/Mittelwasservorhersage als auch zur Hochwasservorhersage und wird in mehreren Flussgebieten operationell eingesetzt. Die Veröffentlichung der WAVOS-Ergebnisse erfolgt über das Elektronische Wasserstraßen-Informationssystem ELWIS und wird der Schifffahrt direkt via nautischem Informationsfunk übermittelt.

Wassermengenwirtschaft

Der Ruhrverband betreibt und entwickelt das Simulationsmodell CARO, das im Echtzeitbetrieb die Bewirtschaftung der Ruhrtalsperren unterstützt.

Wasserbau

Das Institut für Wasser und Gewässerentwicklung IWG Karlsruhe optimierte die Strömungsverhältnisse am Kraftwerk Rygburg-Schwörstadt unter Verwendung des 3d-hydromechanischen Simulationsprogramms Flow3d.

Grundwasser

Das Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW (LANUV) stützt sich bei der Beurteilung der wasserwirtschaftlichen Auswirkungen des Braunkohleabbaus zu einem wesentlichen Teil auf mathematisch-numerische Grundwassermodelle.

Forschung

Der nachfolgend gezeigte Dammbruchwellenversuch mit begleitender 3d-Simulation zeigt sehr deutlich, wie selbst komplizierteste Strömungsabläufe wirklichkeitsgetreu berechnet werden können. Die Simulation wurde vom Mathematischen Institut der Universität Groningen mit dem Programm ComFlo ausgeführt.

Web-Master 25/5/10