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TU Berlin

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Dr.-Ing. Ernst Trapp Preis 2014

Preis für Studenten des Bauingenieurwesens zur Ehrung einer hervorragenden Master/Diplomarbeit und eines erfolgreichen und effizienten Studiums sowie des Interesses an studentischen und hochschulspezifischen Belangen. Der mit 5.000,- Euro dotierte Preis wird im Rahmen der Feier zur Verabschiedung der Bauingenieurabsolventen von Dr. Ernst Trapp überreicht. Der erste Preisträger erhielt 2000,- Euro, der zweite und dritte Preisträger jeweils 1500,- Euro.

Preisträger/in

Lupe

M.Sc. Tabea Broecker

Betreuer

Die Masterarbeit mit dem Thema "Simulation of two-dimensional flow and transport processes in a Brazilian reservoir" wurde am Fachgebiet Wasserwirtschaft und Hydrosystemmodellierung der TU Berlin verfasst.

Frau Broecker wurde durch Dipl.-Ing. I. Özgen und M.Sc. Mahgoub betreut und von Prof. Dr.-Ing. R. Hinkelmann geprüft. Die Arbeit wurde mit der Note 1,0 bewertet. 

Stifter / ausgelobt durch

Der Preis wird von Dr.-Ing. Ernst Trapp gestiftet.

Jury

Die Jury besteht aus Herrn Dr. Trapp sowie drei an der Bauingenieurausbildung beteiligten Professoren.

Zusammenfassung

Ziel dieser Arbeit war es, Strömungs- und Stofftransportprozesse für einen Stausee im Nordosten Brasiliens unter wechselnden Randbedingungen zu untersuchen. Die Simulationen wurden mit Hilfe der Software TELEMAC-2D durchgeführt, welche sich der tiefengemittelten zweidimensionalen Flachwasser- und Transportgleichungen unter der Verwendung der Finiten-Element Methode bedient. Zunächst wurde eine statistische Analyse auf der Basis der täglichen Durchflüsse aus den Jahren 1989 bis 2010 durchgeführt. Auf Grundlage dieser Analyse wurden anschließend Simulationen von Strömungsprozessen für mittlere Bedingungen, Niedrigwasser sowie für Hochwasser mit Jährlichkeiten von einem und von zehn Jahren ausgeführt und evaluiert. Für die Auswertung standen die Wassertiefe und die Geschwindigkeiten von zehn Kontrollpunkten innerhalb des Hauptstroms und vier Kontrollpunkten in den Buchten im Fokus. Die Untersuchungen ergaben, dass die Geschwindigkeiten im Hauptstrom dominieren und das Wasser in den Buchten annähernd stagniert. Zudem wurde der Einfluss der Reibung auf die Strömung im Rahmen einer Parameterstudie ermittelt. In diesem Zusammenhang wurden verschiedene Hochwasserereignisse mit Stricklerschen Reibungsbeiwerten zwischen 10 m1/3/s und 75 m1/3/s simuliert. Die Untersuchungen machten den sehr großen Einfluss dieses Parameters hinsichtlich der Geschwindigkeiten und der Wasserstände für Hochwasserereignisse deutlich. Erwartungsgemäß ist der Einfluss für Mittel- und Niedrigwasser dagegen gering und die Ergebnisgenauigkeit für das erstellte Modell dementsprechend hoch. Die hydronumerischen Flutsimulationen wurden zudem mit dem hydrologischen „Muskingum Modell“ verglichen. Die Modelle zeigten dabei eine gute Übereinstimmung.

Ein konservativer Tracer wurde in verschiedenen Gebieten unter mittleren Bedingungen sowie während eines Hochwassers mit einem Wiederkehrintervall von zehn Jahren am Einstrom eingelassen. In diesem Zusammenhang wurden die Durchbruchkurven von verschiedenen Profilen analysiert. Es wurde außerdem ermittelt, welche Auswirkungen die Diffusion des Tracers auf die Simulationsergebnisse zeigt. Unter mittleren Bedingungen wurde ein Tracer mit Diffusionskoeffizienten zwischen 0 m²/s und 0.1 m²/s injiziert. Die Simulationen zeigten, dass sich die Veränderung des Koeffizienten stark auf die Verteilung des Tracers auswirkte. Zum Schluss wurde der transportwirksame Wasserkörper abgeschätzt. Es wurde festgestellt, dass die Buchten nicht am Transport eines im Hauptstrom eingelassenen Tracers beteiligt waren. Die betrachteten Buchten umfassen dabei zwar 12 % der Gesamtfläche, jedoch nur 5 % des Gesamtvolumens. Die vorliegende Arbeit hat die Bedeutung der verwendeten Parameter wie dem Reibungs- und dem Diffusionskoeffizienten auf die Simulationsergebnisse gezeigt. In Zukunft sollten daher Daten erhoben werden, um die Simulationsergebnisse zu überprüfen und gegebenenfalls das verwendete Modell anzupassen. Für die Ico Mandantes Bucht sind außerdem dreidimensionale Simulationen geplant, um beispielsweise dichteinduzierte Strömungen zu untersuchen. 

Zusatzinformationen / Extras

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