Software-Entwicklung
Rechendienst KALYPSO-1D
Im heutigen Gewässerausbau kommt den ökologischen, biologischen und landschaftsgestalterischen Elementen eine immer größere Bedeutung zu. Das beinhaltet auch den Erhalt unterschiedlicher Gerinnegeometrien und -rauheiten, welche zu komplexen Strömungsverhältnissen führen. Daher liefert die ursprüngliche Gerinnehydraulik nur unzureichende Ergebnisse. Neue Erkenntnisse der hydraulischen Berechnung naturnaher Fließgewässer sind in den Merkblättern des BWK 1/1991 und DVWK 220/1991zusammengefasst worden. Im Spiegellinienprogramm KALYPSO-1D sind diese neuen Verfahren implementiert.
Der Rechenkern dieser Spiegellinienberechnung wurde ursprünglich bei der Firma Björnsen Beratende Ingenieure (BCE) entwickelt und wird inzwischen von der Technischen Universität Hamburg-Harburg (TUHH) unter dem Namen KALYPSO-1D weiterentwickelt. Eine Open-Source Benutzeroberfläche zu diesem Rechenkern ist von der Firma BCE unter dem Namen KALYPSO-WSPM erhältlich. In Zusammenarbeit der Firma BCE mit der TUHH wird das Programm laufend weiterentwickelt.
Diese Open-Source Benutzeroberfläche KALYPSO-WSPM wurde weitestgehend von der ursprünglichen Benutzeroberfläche WspWin abgelöst. Die komfortablen Funktionalitäten des WspWin-Mappers und des WspWin-Plotters werden nicht vollständig durch die Open-Source Benutzeroberfläche ersetzt. Der Rechenkern der Benutzeroberfläche KALYPSO-WSPM ist derzeit (Stand: April 2011) identisch mit dem unter der Benutzeroberfläche WspWin genutztem Programm. Die ursprüngliche Benutzeroberfläche WspWin wurde deutschlandweit bei einer Vielzahl von Projekten eingesetzt.
Besonderheiten des Rechenkerns KALYPSO-1D:
- Stationär ungleichförmige Spiegellinienberechnung
- Detaillierte Rauheitsmodellierung mit äquivalenten Sandrauheiten ks (nach COLEBROOK-WHITE).
- Berücksichtigung von Trennflächenrauheiten (nach Pasche).
- Berücksichtigung von Rauhigkeit durch Bewuchs (nach LINDER/PASCHE).
- Berechnung von Brücken mit komplizierten Geometrien bei verschiedenen Abflusszuständen.
- Berechnung von Wehren mit einem oder mehreren Wehrfeldern.
- Bestimmung von Kalinin-Miljukov-Parametern für das Flood-Routing in Niederschlags-Abfluss-Simulationen (siehe KALYPSO-NA) (derzeit nur über WspWin verfügbar)
- Berücksichtigung von extremen Rauheitsstrukturen an der Sohle (nach AGUIRRE-PE/ FUENTES)
- Vorbereitung der Polynom-Stützstellen für die instationäre Berechnung mittels Abflussstaffelung für normale Profile, Rohre, Wehre und Brücken (Berechnungsvariante: "Konstantes Reibungsgefälle").
- Berücksichtigung zusätzlicher Verluste und/ oder der Fließwegverlängerung infolge Gewässermäandrierung (ab Version 2.2.1.0)
Bei der Verwendung der stationären 1d-Wasserspiegellinienberechnung ist zu beachten, dass keine instationären Effekte abgebildet werden, wie zum Beispiel Retentionseffekte, zeitliche Veränderungen der Wasserspiegel oder Abflüsse (Tide) oder die zeitliche Veränderung der Gewässersohle.
Alle hydraulischen Ergebnisse werden aus einer Integration über das Querprofil gewonnen und sind daher nur eindimensional. Dass heißt, die Abbildung entlang der Gewässerachse ist genau, während z. B. Fließgeschwindigkeit und Wasserstand über Querprofil gemittelt werden. Diese Einschränkungen sind bei allgemein für alle stationären 1d-Wasserspiegellinienberechnungen gültig.
Zur Zeit wird die Oberfläche KALYPSO-WSPM zusammen mit KALYPSO-NA als Standard für Strömungssimulationen in Hamburg eingeführt. Mehrere Ingenieurbüros wurden in der Anwendung geschult.
Die Weiterentwicklung und Programmierung des Rechenkerns wurde von 2001 bis 2006 maßgeblich von Dr.-Ing. Wolf Plöger verbessert. Vom Anfang 2007 bis April 2011 war für die Weiterentwicklung des Rechenkerns Dipl.-Ing. Monika Donner zuständig. Dr. M. Hassan Nasermoaddeli hat seit April 2011 diese Aufgabe übernommen.
Die Versionsnummer des aktuellen Rechenkerns lautet 2.2.1.0 vom 31. Juli 2010
(Stand: April 2011)