Abflussvorgänge werden mit hochmodernen Berechnungsverfahren simuliert - Ziel: Optimaler Überschwemmungsschutz

München. Die quantitativen wie qualitativen Anforderungen für die urbane Entwässerung sind in den letzten Jahrzehnten enorm gestiegen. In den Vordergrund zu stellen ist hier nicht zuletzt die zunehmende Häufigkeit extremer Niederschlagsereignisse, die, für jedermann sichtbar, in teilweise katastrophalen Entwicklungen münden können, wie in Deutschland die Oder- und Elbeflut jüngst vor Augen geführt haben. Nur durch den Einsatz modernster Technologie und deren ständiger Weiterentwicklung ist es möglich, dieser Herausforderung gerecht zu werden. Bezüglich dessen hat es sich die Firma tandler.com zur Aufgabe gemacht, die Möglichkeiten der Informations- und Computertechnik in den Dienst der Umwelt insbesondere der Stadtentwässerung zu stellen. Was darunter zu verstehen ist, zeigt die Firma tandler.com mit dem Leistungssystem ++SYSTEM, der Komplettlösung für die Planung, Verwaltung und Optimierung von Kanal-, Fluss-, Wasser- und Gasnetzen, vom 5. bis 9. Mai auf der 15. Internationalen Fachmesse für Wasser, Abwasser, Abfall und Recycling, der IFAT, in München. Am Gemeinschaftsstand der deutschen Bundesstiftung Umwelt in Halle A 4 (Stand Nr. 203/ 302) und am Gemeinschaftsstand Bayern Innovativ in Halle B 2 (Stand 137/ 236) präsentiert das Unternehmen technische Neuheiten mit besonderem Augenmerk auf den Einsatz modernster Simulations- und Berechnungsverfahren.

Der Anspruch hierbei ist, in Präzision und Effizienz weltweit führend zu sein und dies auch zu bleiben. Unerlässlich ist hierbei eine Einbeziehung des Oberflächenabflusses, dessen Verhalten bei der Erstellung von Überflutungs- und Überschwemmungsnachweisen von nicht vernachlässigbarer Bedeutung ist. In Zusammenarbeit mit der bayerischen Forschungsstiftung (BFS) konnte in diesem Zusammenhang das Forschungsprojekt GeoCPM auf den Weg gebracht werden. Von nun an ist es dadurch möglich, das einzigartige Potential des den hydrodynamischen Berechungswerkzeugen in ++SYSTEMS zugrunde liegenden, komplexen Parallelschrittverfahrens noch besser zu nutzen. Die vom Antragsteller tandler.com und den Projektpartnern Pecher&Partner GmbH und der Universität der Bundeswehr München im Forschungsvorhaben angestrebte vollständige bi-direktionale Kopplung zwischen Kanalnetz und Oberfläche gelingt mit hydrodynamischen Berechnungsverfahren für den Oberflächenabfluss. Ein derartiges Verfahren berechnet sekundengenau die Veränderung der Wasserstände in räumlich fein diskretisierten Berechnungsgebieten und erlaubt als Systembelastung nicht nur flächenhaft gefallenen Regen, sondern ebenfalls örtlich und zeitlich punktuelle Einspeisung, wie etwa das Herausfließen von Wasser aus Kanalschächten in den Straßenraum oder auf sonstige befestigte und unbefestigte Flächen. Ein sehr detailliertes Modell der realen Oberfläche ist Voraussetzung für derartige Berechnungen. Hierbei werden Eingabedaten verschiedenster Charakteristika benötigt. Diese Daten werden von den weiteren Projektpartner, den Stadtwerken Landshut und der Stadtentwässerung und Umweltanalytik Nürnberg gestellt und aufgenommen. Zum einen müssen Höheninformationen in ausreichender Dichte vorliegen, was nach neuesten luftgestützten Messverfahren auch heute schon im städtischen Raum gewährleistet werden kann. Oft sind es kleinräumige Objekte, die einen großen Einfluss auf den Abfluss des Wassers haben. Darunter fallen etwa Bordsteine, Straßenbegrenzungen und Böschungen.

Diese sind durch geeignete Modelle zu repräsentieren, die im hauseigenen geographischen Informationssystem ++SYSTEMS verarbeitet werden können. Um all diese Detailinformationen für ausreichend große Gebiete rechnerisch auch in praktikabler Zeit verarbeiten zu können, ist hierfür die Übertragung der im Hause tandler.com entwickelten Mehrprozessortechnologie auf die Oberflächenberechnung unumgänglich. Das Einfließen neuer Berechnungsparameter durch die Entwicklung eines Oberflächenmodells und die physikalische Abbildung und Berechnung des Oberflächenabflusses, führen zu Ergebnissen von nie dagewesener Präzision und Wirklichkeitsnähe.

Neben dem Projekt GeoCPM präsentiert sich die tandler.com GmbH mit einem weiteren Forschungsvorhaben. Angesichts zunehmender Starkregenereignisse verschmutzen überlastete Kanalisationssysteme die natürlichen Gewässer mittlerweile stärker als biologische Kläranlagen. Mit der entscheidenden Unterstützung der Deutschen Bundesstiftung Umwelt (DBU) konnte eine Software entwickelt werden, mit deren Hilfe bestehende Kanalnetze digital erfasst und Kanalabflüsse – inklusive Schmutzfracht – zuverlässig berechnet werden können. Gleichzeitig ist es möglich, das gesamte Fassungsvermögen eines Kanalsystems – und damit potenziellen Raum zum Speichern des Wassers – zu bestimmen. Von nun an ist es möglich, rechnerische Nachweise für die Auswirkungen des Einbaus verschiedener Steuerungselemente zu erbringen. Durch den systematischen Einsatz von Klappen oder Abflussbremsen kann der unterirdische Wasserabfluss derart beeinflusst werden, dass dadurch das Speichervermögen des Kanalsystems bestmöglich ausgenutzt werden. Der Effekt: Es kann sich hierbei sowohl um Einbauten zur Verzögerung, als auch zur Beschleunigung der Abflussvorgänge handeln, die an strategisch plausiblen Punkten des Kanalnetzes vorgenommen werden. Erst durch den Einsatz der hierfür optimierten Berechnungswerkzeuge im Entscheidungshilfesystem ++SYSTEMS, kann jetzt das volle Potential der betreffenden Armaturen, zum Vorteil aller Beteiligten, ausgeschöpft und schon vor dem Einbau bestimmt werden. Zugleich wird der Kanal gereinigt, seine Funktionsfähigkeit wird dauerhaft erhalten und Kosten werden gesenkt.

Der konsequente Einsatz dieser neuen Methoden und Technologien im Rahmen der Anwendung von ++SYSTEMS, gereicht zum Vorteil aller Beteiligten. Hierbei sind es Ingenieure und Bearbeiter siedlungswasserwirtschaftlicher Aufgabenstellungen, die von größerer Effizienz und Benutzerfreundlichkeit profitieren. Städte und Gemeinden bekommen bessere Planungssicherheit und können durch wegfallende Planungsreserven, gewaltige Einsparungspotentiale mobilisieren. Dies kommt zu guter Letzt dem Bürger zu Gute, dessen Steuern besser eingesetzt werden können und für den die bessere Wirtschaftlichkeit, Sicherheit und Funktionalität städtischer Kanalnetze, dank ++SYSTEMS, mehr Lebensqualität bedeuten.