Hochwasserentlastungsstollen am Altbach in Kloten

Michel Kuhlmann, 22. März 2023

Hydraulische Überprüfung der Bauwerksdimensionierung anhand 3D-CFD Mehrphasenmodellierungen.

Ansicht Einlaufbauwerk in den Stollen.

Im Rahmen der Verlängerung der Glattalbahn vom Flughafen Zürich über Kloten in Richtung Bassersdorf wird am Altbach aktuell ein Stollen zur Entlastung von Hochwasserspitzen im Auftrag der «VBG Verkehrsbetriebe Glattal AG» projektiert. Um die Bauwerksdimensionierungen zu prüfen, wurden numerische 3D-CFD Mehrphasenmodellierungen (Wasser/Luft) durchgeführt.

Neben dem Aufzeigen der Strömungssituation im Einlauf-, Auslauf- und im Stollenbauwerk, wurde das instationäre Verhalten bei initial leerem und vollem Dükerstollen simuliert.

Die Simulationen wurden anhand von drei Teilmodellen durchgeführt: Einlauf-, Stollen- und Auslaufbauwerk. Für den Stollen wurde eine Sensitivitätsanalyse der Netzdiskretisierung und des Turbulenzmodelles durchgeführt. Das Absetzverhalten von Schwebstoffen wurde in einem ersten Schritt durch Lagrangesche Partikel angenähert. Zudem wurden hydraulische Kenngrössen bereitgestellt, welche als Randbedingungen für physikalische Modellversuche des Einlaufbauwerks an der Versuchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie VAW der ETH Zürich dienten.

Anhand der numerischen 3D-Modellierung konnte so mit überschaubarem Aufwand ein Strömungsverständnis für das Gesamtbauwerk für stationäre und instationäre Verhältnisse erlangt sowie die Bauwerksdimensionierungen bestätigt werden.

Weiterführende Informationen stehen unter glattalbahn.ch bereit.

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Schnitte Fliessgeschwindigkeiten im Einlaufbauwerk beim HQ300.

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Längsschnitt Fliessgeschwindigkeiten im Einlaufschacht in den Dükerstollen beim HQ300. Oben: k-Epsilon Turbulenzmodell; Unten: k-Omega SST Turbulenzmodell.

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Ansicht Fliessgeschwindigkeiten im Auslaufbauwerk beim HQ300.

Ansprechperson

Michel Kuhlmann

Michel Kuhlmann

MSc. Umwelt-Natw. ETH

Bereichsleiter Hydraulik

E-Mail:  michel.kuhlmann@tkconsult.ch
Tel.: +41 (0) 44 288 81 82