Überprüfung von Massnahmen zur Kapazitätserhöhung eines Bachdurchlasses mittels 3D-CFD-Simulation

Mattias Deller, 12. November 2020

Im Rahmen der Sanierung eines Bachdurchlasses am Rötelbach im Kanton Thurgau, wurden Massnahmen zur Kapazitätserhöhung mittels einer 2-phasigen (Wasser/Luft) 3D-CFD-Simulation überprüft

Wasserspiegellagen mit Fliessgeschwindigkeiten für die drei untersuchten stationären Zuflüsse

Bachdurchlässe sind hydraulisch kritische Bauwerke, deren Abflusskapazitäten sehr sensitiv auf Sohlbeschaffenheiten, Fliesshindernisse (z.B. Pfeiler) und Querschnittsveränderungen reagieren. Bei der analytischen Kapazitätsabschätzung von Bachdurchlässen können diese spezifischen Parameter nicht oder nur mit grossen Unsicherheiten berücksichtigt werden. Wird bei der Planung der Einfluss von diesen Unsicherheiten unterschätzt oder falsche Annahmen getroffen, können als Folge bei Hochwässern unerwartete Überflutungen und damit Schäden entstehen.

Aus diesen Gründen wurde im Rahmen der Sanierung eines Bachdurchlasses am Rötelbach im Kanton Thurgau die TK CONSULT AG beauftragt, die Massnahmen zur Kapazitätserhöhung mittels einer 2-phasigen (Wasser/Luft) 3D-CFD-Simulation zu überprüfen. Als Optimierungsmassnahmen werden Stützpfeiler im Durchlass entfernt und die Einlaufsituation durch Reduzierung der Einlaufverluste verbessert. Die Wirkung dieser Massnahmen wurde anhand von drei stationären (HQ100, QDIM und HQ300) sowie einer instationären Ganglinie überprüft. Mittels der 3D-CFD-Simulation steht ein geeignetes und kostengünstiges Werkzeug zur Verfügung, welches hilft, die hydraulischen Verhältnisse besser zu verstehen. Dadurch kann die Wirkung von Planungen und Optimierungsmassnahmen zielführend bestimmt und der Nutzen der Investition maximiert werden.

Instationäre Ganglinie, mit einem maximalen Zufluss von 30 m3/s

Ansprechperson

Mattias Deller

Mattias Deller

MSc. Umwelt-Natw. ETH

Projektleiter

E-Mail:  mattias.deller@tkconsult.ch
Tel.: +41 (0) 44 288 81 86