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TU Berlin

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Preis der Baukammer Berlin 2016

Mit dem Preis der Baukammer soll die Vielseitigkeit des Bauingenieurwesens anhand von herausragenden und sich durch besondere Kreativität auszeichnenden Abschlussarbeiten an den Berliner Hochschulen und der Technischen Universität auf dem Gebiet des Bauingenieurwesens gezeigt werden. Es werden jährlich für die besten Studienabschlussarbeiten in den beiden Kategorien jeweils drei Preis, die insgesamt mit 3000,- Euro dotiert sind, ausgelobt. Jeder Preisträger kann außerdem für ein Jahr eine kostenlose Mitgliedschaft in der Baukammer Berlin erhalten. Die Preise werden im Rahmen einer feierlichen Veranstaltung verliehen.

Preisträger/in (3. Platz)

Lupe

Finn Amann B.Sc.

Betreuer

Die Bachelorarbeit mit dem Thema „Zweidimensionale Strömungs- und Transportsimulation an einem idealisierten Querschnitt der Panke in Berlin“ wurde am Fachgebiet für Wasserwirtschaft und Hydrosystemmodellierung der TU Berlin.

Herr Amann wurde durch Dipl.-Ing. I. Özgen betreut und von Prof. Dr.-Ing. R. Hinkelmann geprüft. Die Arbeit wurde mit der Note 1,0 bewertet.

Stifter / ausgelobt durch

Der Preis wird durch die Baukammer Berlin gestiftet.

Jury

Die Jury besteht aus einem mehrköpfigen Gremium von Mitgliedern der Baukammer Berlin aus unterschiedlichen Fachgebieten.

Zusammenfassung

Die Panke ist ein Fluss, der bei Bernau, Brandenburg entspringt, über das Barnim-Plateau fließt und in den Spandauer Schifffahrtskanal in Berlin-Mitte mündet. Sie ist ein gutes Beispiel für einen Fluss, der durch bauliche Maßnahmen, wie Verrohrungen, Einbindung in das Abwassersystem und Begradigungen, seine ursprüngliche Form verloren hat. Der Buchholzer Graben mündet in die Panke und führt seit 2015 mehr Wasser als zuvor, da das Klärwerk Schönerlinde sein gereinigtes Abwasser, aufgrund eines ungefilterten Kontaminationsstoffes, in den Buchholzer Graben umleitet, anstatt es in den Tegeler See zu leiten. In dieser Arbeit wurden die Auswirkungen dieses erhöhten seitlichen Zuflusses auf die Strömungs- und Transportprozesse in der Panke untersucht. Dafür wurde ein Modell mittels der Software Hydroinformatics Modellings Systems (HMS) erstellt. HMS ist eine objektorientierte Software, die es ermöglicht eine Vielzahl von Strömungs- und Transportprozessen in unterschiedlichen räumlichen und zeitlichen Auflösungen zu simulieren.

In einer Vorstudie wurde das Modell räumlich und zeitlich ausreichend fein diskretisiert. Die Zellgröße und der Zeitschritt wurden so lange verkleinert, bis die Gitterkonvergenz erreicht wurde und das Modell einen akzeptablen Kompromiss zwischen Ergebnisqualität und Rechenaufwand darstellte. Anschließend wurde der numerische Diffusionskoeffizient abgeschätzt Um das zu tun, wurde die physikalische Diffusion aktiviert und immer größer werdende physikalische Diffusionskoeffizienten eingesetzt. Es wurde beobachtet, ab welchem Wert für den physikalischen Diffusionskoeffizienten sich die Ergebnisse änderten, was in einem geschätzten numerischen Diffusionskoeffizienten von Dnum = 10-3 m2/s resultierte.

Im Anschluss wurden drei Abflussszenarien mit jeweils einem Referenzfall ohne erhöhten seitlichen Zufluss und einem Vergleichsfall mit erhöhtem seitlichen Zufluss als Anwendungsfälle definiert. Die Szenarien bestanden aus einem Niedrigwasserabfluss (NQ = 0,448 m3/s), einem mittleren Abfluss (MQ = 0,777 m3/s) und einem Hochwasserabfluss (HQ = 3,360 m3/s). In den Referenzfällen wurde seitlich ein Zufluss von QZufluss,Referenz = 0,06 m3/s eingeführt. In dem Niedrigwasser- und mittleren Abflussszenario wird im Vergleichsfall der seitliche Zufluss auf QZufluss,erhöht = 1,0 m3/s und im Hochwasserszenario auf QZufluss,erhöht = 1,5 m3/s erhöht. Um den Stofftransport zu simulieren, wurde konstant ein Tracer mit der Konzentration c = 1 durch den seitlichen Zufluss eingelassen.

Die Ergebnisse zeigten für alle Abflussszenarien, dass der erhöhte seitliche Zufluss für höhere Fließgeschwindigkeiten, Tracerkonzentrationen sowie größere Wassertiefen sorgte.

Der Vergleich der Abflussszenarien machte deutlich, dass der Einfluss des seitlichen Zuflusses abnahm, sobald der Abfluss der Panke erhöht wurde. Zwar sind die Geschwindigkeiten, Wassertiefen und Tracerkonzentrationen mit höherem Durchfluss in der Panke immer noch gestiegen, jedoch stiegen sie nicht mehr so stark an, wie in den Abflussszenarien mit einem niedrigerem Abflusswert. Das genutzte Modell wurde weder kalibriert noch validiert, doch wurden Daten und Informationen genutzt, die von einem kalibrierten Modell stammen, welches in einer vorangegangenen Studie aufgesetzt wurde. Die Simulationen in dieser Arbeit können nur als Sensitivitätsanalyse betrachtet werden, jedoch können die Ergebnisse für eine erste Abschätzung herangezogen werden.

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