Description: Ziel des FuE-Vorhabens ist es, aktuelle und in der Wissenschaft etablierte hydro- und morphodynamische numerische Methoden und Ansätze für die Bearbeitung flussbaulicher Projekte verfügbar zu machen. Aufgabenstellung und Ziel Hydro- und morphodynamische numerische Modelle sind wichtige Werkzeuge bei der Bearbeitung flussbaulicher Projekte der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV). In den letzten Jahren sind die Komplexität der Fragestellungen und die Anforderungen an die Genauigkeit und Belastbarkeit der Modellergebnisse stetig gestiegen. Um diesen Anforderungen gerecht zu werden, ist eine kontinuierliche Weiterentwicklung der eingesetzten numerischen Simulationssoftware notwendig. Ziel dieses FuEVorhabens ist es deshalb, aktuelle, in der Wissenschaft etablierte hydro- und morphodynamische numerische Methoden für die Bearbeitung flussbaulicher Projekte verfügbar zu machen. Der Schwerpunkt liegt auf der Weiterentwicklung schneller numerischer Methoden für die Langfristsimulation von Geschiebetransport im Bereich der Binnenschifffahrtsstraßen. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Durch Weiterentwicklung und Anwendung moderner numerischer Methoden wird die fachliche Unterstützung der WSV im Bereich der flussbaulichen Projekte verbessert, um auch in Zukunft eine Beratung auf dem Stand der Wissenschaft und Technik gewährleisten zu können. Untersuchungsmethoden Dieses Forschungsvorhaben verwendet die modulare Open-Source-Entwicklungsumgebung DUNE. Diese wurde bereits im FuE-Vorhaben „Langfristsimulation in Fließgewässern“ eingesetzt, um ein eigenes BAW-Modul (DUNESWF) für die zweidimensionale hydronumerische Simulation zu entwickeln. Das Akronym SWF steht für shallow water flow. Aufgrund der vielfältigen Funktionalitäten, die in dieser Entwicklungsumgebung bereitgestellt werden (z. B. MPI-Parallelisierung und Diskretisierungsverfahren), und ihrer modernen Softwarearchitektur eignet sie sich hervorragend, um darauf aufbauend moderne und robuste numerische Verfahren zu implementieren. Das bestehende Modul wird im Rahmen dieses Forschungsvorhabens in das ebenfalls auf DUNE basierende Open-Source-Softwareprojekt DuMux (dumux.org) integriert und um den Geschiebetransport ergänzt, sodass abschließend ein Verfahren zur Verfügung steht, das gezielt auf die Belange der BAW im Bereich der Binnenschifffahrtsstraßen zugeschnitten ist. Durch den fachlichen Austausch mit der Entwicklergemeinde von DUNE und der Zusammenarbeit mit dem Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung der Universität Stuttgart im Rahmen von DuMux hat dieses Projekt Partner, deren Forschungsschwerpunkte und Kompetenzen (Numerik, Softwareentwicklung) die anwendungsorientierten Ziele der BAW sehr gut ergänzen. In einem ersten Schritt wird untersucht, inwieweit DUNE-SWF den Praxisanforderungen der BAW gerecht wird. Die dabei gewonnenen Erkenntnisse bilden eine wichtige Grundlage für die Weiterentwicklung des Verfahrens innerhalb von DuMux . Den zweiten Schritt bildet die Implementierung des Geschiebetransports. Der Fokus liegt dabei stets auf einer stabilen und leistungsfähigen Numerik, mit der auch lange Zeiträume in akzeptabler Rechenzeit simuliert werden können. Aus diesem Grund wird eine implizite Zeitdiskretisierung verwendet, die es erlaubt, mit deutlich größeren Zeitschritten als im expliziten Fall zu rechnen. Den Abschluss des Projekts bilden eine Validierung der Geschiebetransportsimulation anhand von Testfällen aus der Wissenschaft und die Überprüfung der Eignung an typischen flussbaulichen Anwendungen.
SupportProgram
Origins: /Bund/UBA/UFORDAT
Tags: Stuttgart ? Binnenwasserstraße ? Fließgewässer ? Mathematisches Modell ? Numerisches Verfahren ? Stand von Wissenschaft und Technik ? Forschungsprojekt ? Sedimenttransport ?
Region: Baden-Württemberg
Bounding boxes: 9° .. 9° x 48.5° .. 48.5°
License: cc-by-nc-nd/4.0
Language: Deutsch
Time ranges: 2018-01-01 - 2025-12-31
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