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Unsicherheitsanalyse hydraulischer Einwirkungen auf Hochwasserschutzdeiche und Steigerung der Leistungsfähigkeit durch adaptive Strömungsmodellierung

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[Quelle: http://d-nb.info]

In der Arbeit werden Methoden aus der Geoinformatik und Strömungsmodellierung erarbeitet und zusammengeführt mit dem Ziel, die Unsicherheiten bei der Bestimmung der Wasserspiegellage als maßgebende Belastung von Flussdeichen zu quantifizieren, wobei die Qualität und Genauigkeit der Geländedaten, die Variabilität des hydraulischen Abflusswiderstandes und die Effizienz der numerischen Strömungsberechnungen im Vordergrund stehen. Die wichtigsten Versagensmechanismen von Deichen werden skizziert: Überströmen, Auftrieb und Piping, Böschungsbruch und Versagen der wasserseitigen Deckschicht. Da Höhe und Dauer der Wasserspiegellage dominierende Größen für die Belastung von Deichen darstellen, wird auf die Unsicherheit der numerischen Modellierung der Abflusstiefen und Fliessgeschwindigkeiten eingegangen. Zur Verbesserung der Qualität der Rohdaten aus dem digitalen Höhenmodell und zur Steigerung der Leistungsfähigkeit des zweidimensionalen Strömungsmodells FLUMEN 2.0 werden spezifische Algorithmen entwickelt, um das irreguläre Rechennetz sowohl dem Gelände als auch den Strömungsbedingungen optimal anzupassen. Es wird ein volumetrischer Abbildungsfehler definiert, nach dem die Größe der Finiten Elemente begrenzt wird. Durch die Beschränkung von Anzahl und Größe der Zellen im Untersuchungsgebiet wird eine effektive Triangulation mit höherer Abbildungsqualität erreicht. Die Anpassung der Strömungsmodellierung ermöglicht Synergieeffekte und eine deutliche Steigerung der Aussagefähigkeit von Hochwasserberechnungen, was für probabilistische Zuverlässigkeitsanalysen von Deichen ein unverzichtbarer Bestandteil ist.

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