Forschungsbericht 2007



2D-Simulation für den Rheinabschnitt bei Köln entlang der geplanten Hochwasserschutzmaßnahme

Institut: Wasserbau
Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Erik Pasche
Stellvertretende Projektleitung: Prof. Dr.-Ing. Erik Pasche
Mitarbeiter/innen: Dipl.-Ing. Monika Donner
Projektnummer: E.3-11.042
Laufzeit: 01.05.2006 - 01.01.2007
Finanzierung: TuTech


 

Den von den Stadtentwässerungsbetrieben Köln neu geplanten Hochwassermaßnahmen werden die Bemessungshochwasser HQ50 im PFA 14, HQ100 im PFA 4 bis 7, PFA 12, 13 und 15 sowie HQ200 im PFA 8 bis 11 und PFA 16 bis 18 zu Grunde gelegt. Die angesetzten Schutzhöhen der Hochwasserschutztrasse wurden aus den stationären hydraulischen 1D-Simulationen der Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) aus dem Jahr 1996 bestimmt. Auf Basis dieser vorliegenden Berechnungen kann derzeit keine sichere Aussage zu den sich einstellenden Wasserspiegellagen und Strömungsverhältnissen unter den drei maßgebenden Bemessungshochwasserereignissen getroffen werden. Die sich einstellenden Wassertiefen vor der geplanten Schutzlinie infolge der veränderten Fließbreite des Rheins sind für die Planung von entscheidender Bedeutung. Besonders ist hierbei die tatsächliche Wasserspiegellinienüberhöhung in Außenkrümmungen des z.T. stark mäandrierten Rheins zu berücksichtigen. Mittels einer 2-dimensionale Strömungsberechnung sollen die sich einstellenden Wasserstände überprüft werden. Hierzu wurde ein vollständiges FE-Netz von Fließkilometer 667,3 bis 711,7 des Rheins von Niederkassel bis Dormagen, das alle strömungsaktiven Vorländer mit einbezieht, aufgestellt. So wurden auch die zwei Retentionsräume im Süden und Norden der Stadt Köln mitabgebildet. Für die Rauheitsabbildung galt es insbesondere Bewuchs, Bauwerke, Brückenpfeiler und ähnlich hydraulischen sensitive Bereiche detailliert abzubilden. Anhand von drei Kalibrierungsereignissen werden die gewählten hydraulischen Parameter angepasst. Für die Anpassung der Flussbett und Böschungsrauheit wird das Mittelwasserereignis vom Februar 2002 herangezogen. Für die Eichung der hydraulischen Parameter auf dem Vorland werden die Hochwasserereignis von 1995 und 1926 angesetzt. Nach Abschluss der Kalibrierung können die Bemessungshochwasserereignisse HQ50, HQ100 und HQ200 für den derzeitigen Zustand ohne die geplante Hochwasserschutzlinie berechnet werden. Im zweiten Modellierungsschritt wird der SOLL-Zustand unter Berücksichtigung der geplanten Hochwasserschutzlinie abgebildet. Hierzu werden die neuen Randbedingungen erfasst, ein neues Modellnetz generiert und die Bemessungshochwasserereignisse HQ50, HQ100 und HQ200 berechnet. Die Ergebnisse werden in Lageplänen dokumentiert, in denen die Fließgeschwindigkeiten, Wasserspiegelhöhen etc. dargestellt sind.

Weitere Informationen zu diesem Forschungsprojekt können Sie hier bekommen.

 


Stichwörter

  • GAJA3d
  • Rhein
  • Stationäres 2d-Strömungsmodell