Mit der Entwicklung des Softwaresystems BASEMENT – „BAsic Simulation EnvironMENT for computation of environmental flow and natural hazard simulation“ – wurde im Jahr 2002 begonnen. Dies geschah im Rahmen des transdisziplinären Projektes "Nachhaltiger Umgang mit Fliessgewässern - Beispiel Rhone & Thur". Das Ziel dieses Projektes war, die Dimensionierungswerkzeuge, die zur Lösung von flussbaulichen Fragestellungen eingesetzt werden, zu verbessern. Daraus resultierten seitens der VAW die Veröffentlichungen der ersten Softwareversionen 1.0 (Oktober 2006) bis 1.3 (April 2007). Mit letzterer wurde das Projekt VAW intern abgeschlossen.

Darstellungen zur Modellierung von Fliessgewässern mit dem 1D-Modul BASEchain (links) und dem 2D-Modul BASEplane (rechts) des Softwaresystems BASEMENT.

Beim Nachfolgeprojekt „Integrales Flussgebietsmanagement – Wasserbauliche und ökologische Aspekte“ umfasst die Beteiligung der VAW die Weiterentwicklung der Software BASEMENT sowie zwei Dissertationen zum Thema Seitenerosion. Das Projekt erstreckt sich über die Jahre 2007 bis 2011 und wird durch das Bundesamt für Umwelt (BAFU) co-finanziert.

Projektleiter: D. Vetsch

Projektmitarbeiter: R. Müller, P. Rousselot, C. Volz

Kontakt: basement@ethz.ch

Die Schwerpunkte bei der Weiterentwicklung von BASEMENT sind einerseits die Erweiterung der Modelle für den Sedimenttransport bezüglich suspendiertem Material sowie Sekundärströmungen. Andererseits soll die Effizienz der Software durch Parallelisierung des Codes und weitere geeignete Ansätze verbessert werden. Des Weiteren soll die Flexibilität der Modellierung mittels der Möglichkeit zur Kopplung der Subsysteme BASEchain (1D) und BASEplane (2D) erhöht werden.

Exemplarische Darstellung verschiedener Möglichkeiten zur Modellkopplung von BASEchain und BASEplane.

Betreuer: em. Prof. Dr. H.-E. Minor

Doktorandin: P. Requena Méndez

Kontakt: patricia.requena@ebp.ch

Im Rahmen dieser Forschungsarbeit wurde der Prozess der Seitenerosion in kiesführenden Flüssen untersucht. Dabei wurden Randbedingungen berücksichtigt, die denjenigen von ausgewählten aufgeweiteten Flussabschnitten in der Schweiz entsprechen. Der Einfluss eines reduzierten Geschiebeaufkommens, wie es bis heute bei vielen voralpinen Flüssen vorhanden ist, wurde auch untersucht. Die Betrachtung konzentriert sich auf einen Gefällsbereich von 0.2 bis 1.8 %. Die Untersuchung wurde mit Hilfe von physikalischen Modellversuchen durchgeführt.

Vergleich der im Modell (links) und in der Natur (rechts) aufgetretenen Morphologien bei grossen Breitenverhältnissen (Foto rechts: Rhône bei Pfynwald, EAWAG 2001.

Betreuer: Dr. R. Fäh

Doktorand: P. Rousselot

Kontakt: rousselot@vaw.baug.ethz.ch

Im zweidimensionalen tiefengemittelten Modell wird die vertikale Geschwindigkeitskomponente nicht berücksichtigt. In Fliessgewässern gibt es neben der primären Strömung in Fliessrichtung aber auch so genannte Sekundärströmungen, wie z.B. der Rotation der Strömung von der Oberfläche in Richtung der Gerinnesohle im Bereich von Kurven. Zusätzlich zum Sedimenttransport in primärer Fliessrichtung kann es dadurch zu einer erhöhten seitlichen sowie vertikalen Erosion des Gerinnes kommen. Eine mögliche Folge davon ist die Instabilität oder der Kollaps von Böschungen.

Die Berücksichtigung dieser Vorgänge mittels eines numerischen Modells innerhalb von BASEMENT und das Ermöglichen einer besseren Simulation von Gerinneveränderungen sind die Ziele dieses Subprojekts.