Geodaten in der Fließgewässermodellierung

Die Deutsche Vere­ini­gung für Wasser­wirtschaft, Abwass­er und Abfall e. V. (DWA) hat drei Teile des Merk­blatts DWA‑M 543 „Geo­dat­en in der Fließgewässer­mod­el­lierung“ veröffentlicht:

• Teil 1: Grund­la­gen und Ver­fahren (DWA‑M 543–1)
• Teil 2: Bedarf­s­gerechte Daten­er­fas­sung und –auf­bere­itung (DWA‑M 543–2)
• Teil 3: Aspek­te der Strö­mungsmod­el­lierung und Fall­beispiele (DWA‑M 543–3)

Numerische Mod­elle zur Sim­u­la­tion von Strö­mungsvorgän­gen in Fließgewässern wer­den nun­mehr seit mehreren Jahrzehn­ten als Analyse- und Prog­nosew­erkzeug in nahezu allen Bere­ichen des Wasser­baus und der Wasser­wirtschaft einge­set­zt. Auf­grund begren­zter Rech­n­er­leis­tun­gen war die com­put­ergestützte Abbil­dung hydraulis­ch­er Prozesse dabei zunächst nur näherungsweise mit­tels stark­er Vere­in­fachun­gen in den physikalis­chen Grund­gle­ichun­gen möglich. Mit­tler­weile lassen sich jedoch auch aufwändi­ge mehrdi­men­sion­ale Mod­ell­sys­teme mit hoher Auflö­sung und Genauigkeit auf han­del­süblichen Com­put­ern effizient einsetzen.

Neben der fach­lich fundierten Auswahl und Hand­habung von Mod­el­lierungsmethodik und Sim­u­la­tion­ssoft­ware hängt die Qual­ität ein­er hydraulis­chen Unter­suchung maßge­blich von der adäquat­en Abbil­dung der topographis­chen bzw. geometrischen Randbe­din­gun­gen der zu mod­el­lieren­den Gewässer­strecke ab. Hier tre­f­fen nun zwei Fachdiszi­plinen aufeinan­der: Auf der einen Seite der Geo­dät bzw. Geoin­for­matik­er, der mit der Erfas­sung und Bere­it­stel­lung der geometrischen Ein­gangs­größen beauf­tragt wurde – auf der anderen Seite der Hydraulik­er, der die Dat­en zur Erstel­lung sein­er Mod­ell­ge­ome­trie nutzen möchte und let­z­tendlich den Anforderun­gen des Auf­trags­ge­bers an die Genauigkeit der Mod­el­lierungsergeb­nisse gerecht wer­den muss. Hier­bei sind nicht zulet­zt zeitliche und ökonomis­che Zwänge, aber auch Fra­gen der tech­nis­chen Mach­barkeit sowohl in Bezug auf die Daten­er­he­bung als auch die hydraulis­che Mod­el­lierung zu berück­sichti­gen und fachge­bi­et­süber­greifend zielführende Lösun­gen zu finden.

Das Merk­blatt DWA‑M 543 richtet sich daher gle­icher­maßen an Geo­däten bzw. Geoin­for­matik­er sowie Hydraulik­er, um bei­den Seit­en zu einem ver­tieften Ein­blick in die Anforderun­gen und Möglichkeit­en der Fließgewässer­mod­el­lierung sowie die dazu benötigte Daten­ba­sis zu ver­helfen. Darüber hin­aus bietet die Pub­lika­tion aber auch Hil­festel­lun­gen für Fach­leute aus allen anderen Diszi­plinen, die fließgewässer­be­zo­gene Geo­dat­en und/oder hydraulis­che Mod­el­lierungsergeb­nisse für ihre weit­er­führen­den Exper­tisen bzw. Entschei­dungs­find­un­gen nutzen und mehr Sicher­heit in der eige­nen Bew­er­tung der Genauigkeit und Aus­sagekraft topographis­ch­er Infor­ma­tio­nen und darauf auf­bauen­der Strö­mungssim­u­la­tio­nen gewin­nen möcht­en. Nicht zulet­zt ist die Auseinan­der­set­zung mit den Meth­o­d­en der Daten­er­fas­sung und Mod­el­lierung­stech­nik aber auch für die Ver­ant­wortlichen in Behör­den und Unternehmen bedeut­sam, um Auf­tragsver­gaben fach­lich und ökonomisch abzu­sich­ern und ein fundiertes Qual­itäts­man­age­ment gewährleis­ten zu können.

Das Merk­blatt wird in fol­gen­den drei Teilen veröffentlicht:

• Teil 1: Grund­la­gen und Ver­fahren (DWA‑M 543–1)
• Teil 2: Bedarf­s­gerechte Daten­er­fas­sung und ‑auf­bere­itung (DWA‑M 543–2)
• Teil 3: Aspek­te der Strö­mungsmod­el­lierung und Fall­beispiele (DWA‑M 543–3)

Der Teil 1 erläutert die grundle­gen­den fach­spez­i­fis­chen Ter­mi­nolo­gien und gibt eine Über­sicht in Bezug auf Ver­fahren der Strö­mungsmod­el­lierung sowie Ver­mes­sungsmeth­o­d­en zur Erhe­bung fließgewässer­be­zo­gen­er Geo­dat­en. Der zweite Teil des Merk­blattes liefert konkrete Hand­lungsempfehlun­gen zur Erfas­sung- und Auf­bere­itung der Geo­daten­ba­sis in Abhängigkeit der ein­er Mod­el­lun­ter­suchung zugrun­deliegen­den Anforderun­gen. Teil 3 behan­delt fort­führende Arbeitss­chritte zur Erstel­lung und Gütesicherung des Strö­mungsmod­ells und illus­tri­ert den im Rah­men des Merk­blatts behan­del­ten The­menkom­plex anhand aus­gewählter Praxisbeispiele.

Das Merk­blatt richtet sich an Behör­den, Inge­nieur­büros, Fir­men und Ver­bände, die sich mit den Anforderun­gen und Möglichkeit­en der Fließgewässer­mod­el­lierung sowie der dazu benötigten Daten­ba­sis beschäfti­gen. Vor diesem Anwen­dung­sh­in­ter­grund soll das Merk­blatt als Infor­ma­tion­squelle für prax­is­na­he Ansätze dienen.

Das Merk­blatt DWA‑M 543 „Geo­dat­en in der Fließgewässer­mod­el­lierung“ wurde von der DWA-Arbeits­gruppe WW‑3.2 „Mehrdi­men­sion­ale numerische Mod­elle“ (Sprech­er: Dr.-Ing. Peter Ober­le) im DWA-Fachauss­chuss WW‑3 „Hydraulik“ (Obmann: Univ.-Prof. Dr.-Ing. Jür­gen Stamm) erarbeitet.