Wasserbauliches Modellwesen

Zusammenfassung

Mathematische und physikalische Modelle werden zur Untersuchung von hydraulischen Vorgängen hinsichtlich des Strömungsverlaufs, der zu erwartenden Verluste, möglicher maximaler Abflüsse oder anderer fair die Gestaltung von Bauteilen und Formstücken wesentlicher Parameter herangezogen Daneben werden hydrologische Modelle beispielsweise zur Beschreibung des Niederschlag-Abfluss-Verhaltens verwendet, auf die hier jedoch nicht näher eingegangen wird. Die Anwendungsgrenzen zwischen mathematischen und physikalischen Modellen verschieben sich ständig, was durch die weitergehende Erfassung von Fließvorgängen mittels entsprechender Funktionen, wie die Turbulenzansätze, mit bedingt ist. Daher lassen sich nur allgemeine Kriterien zur Entscheidung für ein mathematisches oder physikalisches Modell heranziehen, welche gleichzeitig die wesentlichen Anforderungen an die Modelle verdeutlichen:

• allgemeine Einschränkungen wie Rechnerkapazität und das damit verbundene Auflösungsvermögen mathematischer Modelle oder Raumbedarf und Pumpenkapazität bei physikalischen Strömungsmodellen;

• Simplizität hinsichtlich der Verknüpfung verschiedener Ansätze, des Modellaufbaus, des Messprinzips oder der Übertragbarkeit der Modellergebnisse auf das zu untersuchende Objekt;

• Zeit und Kostenaufwand, der sich möglicherweise durch bereits vorhandene Modellkomponenten begrenzen lässt;

• Flexibilität hinsichtlich der Anpassung an Planungsänderungen, die auch aus den Modellergebnissen selbst resultieren können; eine zweckmäßige Modellplanung sollte diesem Aspekt Rechnung tragen. Mathematische Modelle sind diesbezüglich vorteilhaft;

• Anschaulichkeit der Abläufe im Modell sowie der Ergebnisse; die inzwischen deutlich verbesserten Möglichkeiten für graphische Darstellungen unterstützen physikalische wie mathematische Modelle;

• Glaubwürdigkeit der Ergebnisse; bei mathematischen Modellen können beispielsweise durch die Variation angenommener Parameter die Auswirkungen auf die Ergebnisse dargestellt werden (Sensitivitätsanalyse); bei physikalischen Modellen spielt die Wiederholbarkeit des Experiments eine wesentliche Rolle. Besonders wichtig ist jedoch die Rückkopplung auf die in der Natur bzw. an einer ähnlichen Großausführung beobachteten Erscheinungen. Dies erlaubt beispielsweise erst die sogenannte Kalibrierung eines Modells, wie die Anpassung der Fließverluste durch Rauheitselemente im physikalischen bzw. die Festlegung von Rauheiten oder Rauheitsbeiwerten im mathematischen Modell;

• Prognosefähigkeit; die für die Aufgabenstellung berücksichtigten Kräfte (mittels mathematischer Ansätze bzw. verwendeter Modellgesetze) und Erfahrungen lassen Aussagen zur Prognosefähigkeit für die verschiedenen Modellarten zu.