Module
Kanalnetzberechnungen
Der Programmteil Hydraulik++ beinhaltet alle Funktionen, die im Zusammenhang mit den hydraulischen Auswertungen der Kanalnetze stehen. Es stehen dabei insgesamt 5 Berechnungsverfahren zur Verfügung, de¬ren Aussagekraft in der angegeben Reihenfolge zunimmt.
- Zeitbeiwertverfahren
- Konstantes Abflussbeiwertverfahren
- Veränderliches Abflussbeiwertverfahren
- Hydrologisches Oberflächenabflussmodell
- Hydrodynamisches “Komplexes Parallelschrittverfahren”
Zu Hydraulik++ gehört die DFEIN-Schnittstelle sowie auch die komplette Fehlerbehandlung im Zusammenhang mit der Berechnung. Grundsätzlich wird - soweit möglich - bei Doppelklick auf die Meldung das Objekt in den Mittelpunkt gerückt, welches für den Fehler verantwortlich zeichnet. Ebenso werden die Ergebnisse der Berechnungen in der Datenbank derart hinterlegt, daß ein schneller Zugriff auf jede Detailinformation stattfinden kann. Insbesondere die Zeitlichen Veränderungen der Größen wie Füllstand, Volumen, Durchfluss, Geschwindigkeiten und Schleppspannungen sind direkt aus der Zeichnung als Diagramme abrufbar. Auch andere ausdruckbare Zeichnungen wie ein jeweils kompletter Satz von Längsschnitten, Profildiagrammen und Kennlinien sind nach jeder Berechnung unmittelbar verfügbar.
Schmutzfracht
Die Kontinuumsimulation mit Gebietsniederschlägen ermittelt die Schmutzstoffausträge bei Überstaus und Entlastungen aus Sonderbauwerken bzw. Auslaufbauwerken. Beliebige Stoffe werden mit ihren Konzentrationen im Regenwasser, häuslichem sowie gewerblichem Schmutzwasser verwaltet. Verschiedene Absetzeffekte in Becken bzw. Stauraumkanälen können berücksichtigt werden. Die Schmutzfrachtberechnung basiert immer auf einer hydrodynamischen Hydraulikvariante, in der eine für die zu treffende Aussage signifikante Menge von [Gebiets-]Niederschlagsereignissen in ihren Volumenströmen und zeitlichen Verteilungen der Netzauslastungen zu simulieren ist. Um statistisch signifikante Aussagen erreichen zu können, benötigt man möglichst lange und möglichst viele örtlich verteilte gemessene oder synthetische Niederschlagsreihen, die dem System zur Verfügung gestellt werden müssen. Bisherige Verfahren konnten lediglich einen projektweit gleichmäßigen Gebietsniederschlag als Berechnungsgrundlage nutzen. Das umgesetzte Verfahren wurde dahingehend erweitert, dass beliebige Regenmessstationen örtlich über das gesamte Projektgebiet verteilt und mit den individuellen Regenmessdaten besetzt werden können. Jedem Flächenstück kann manuell oder per Automatismus eine beliebige Abhängigkeit von jeder der aufgenommenen Regenmessstationen zugewiesen werden. Für die automatische Zuweisung wurden die Methoden Thiessen-Polygon-Verfahren und das Rasterverfahren [Hinterding/Müller/Gerlach/Gabel, 2003] umgesetzt. Beim Thiessen-Polygon-Verfahren wird jedem Flächenstück eine 100%-ige Abhängigkeit zur nächstliegenden Regenmessstation zugewiesen. Beim Rasterverfahren nimmt der Einfluss einer Regenmessstation auf ein Flächenstück mit dem Quadrat seines Abstandes ab. Hierbei kann es zu Mischabhängigkeiten einer Fläche zu mehreren Regenmessstationen kommen. Um aus den Daten der Regenmessstationen eine für die hydrodynamische Berechnung brauchbare Regenreihe zu erzeugen, wird folgendermaßen vorgegangen. Eventuelle gemeinsame Ausfallzeiten in den Daten der Regenmessstationen werden entfernt. Die Ausfallzeiten einzelner Stationen werden durch Daten der nächstgelegenen Stationen geeignet ersetzt. Mittels Bestimmung der gemeinsamen Trockenperioden erfolgt eine Aufteilung in Einzelregenereignisse. Hier ist darauf zu achten, dass eine Trockenperiode mindestens der Netzentleerungszeit entspricht, da die hydrodynamische Berechnung bei Berechnungsbeginn bei jedem Regen von einem leeren Netz ausgeht. Darüber hinaus musste die Datenschnittstelle zur hydrodynamischen Berechnung um die über die Regenmessstationen faktorisierten Regendaten und die Einflussfaktoren der Regenmessstationen pro Einzugsgebietsfläche erweitert werden. Die Regenreihe kann mit Hilfe eines Verfahrens zur Bestimmung der Relevanz der Einzelregen durch einen Blockregenfilter geeignet ausgedünnt werden. Hierdurch wird die Berechnungsdauer erheblich verringert. Die ausgesonderten Regen stehen allerdings weiterhin dem hydrodynamischen Berechnungsverfahren zur Verfügung und können für spätere Betrachtungen jederzeit wieder verwendet werden.
Wasserversorgung
AQUA++ ist ein Programm zur Darstellung, Verwaltung, Berechnung, Bewertung und Ausgabe von Wasser¬versorgungsnetzen. AQUA++ ermöglicht die graphische Verwaltung und Planerstellung aller für das Was¬serversorgungsnetz relevanten Elemente. Dabei werden die einzelnen Elemente wie Leitungen, Pumpen, Ventile usw. als eigenständige Objekte angesehen und können mit speziellen Attributen und Werten belegt werden. Diese Werte können sowohl graphisch (z.B. können Leitungen bzgl. ihrer Beschaffenheit farblich eingefärbt werden) sichtbar gemacht werden als auch zur Bewertung des Druckrohrnetzes herangezogen werden. Hierfür ist u.a. das hydrodynamische Berechnungswerkzeug EPANET (unterstützt unter anderem die Rauheitsansätze von Prandtl-Colebrook, Hazan-Williams, Manning, …), das von der U.S. Environ¬mental Protection Agency entwickelt wurde, angeschlossen.