Dreidimensionales Modell zur Berechnung des Sedimenttransports bei Ungleichgewicht in Flüssen

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Die Berechnung des Sedimenttransports in Flüssen und die dadurch verursachten morphodynamischen Prozesse und Sohlverformungen sind eine wichtige Aufgabe und Herausforderung für Flussbauingenieure. Voraussetzung dazu ist eine erfolgreiche Berechnung der Strömung in Flüssen; diese ist im allgemeinen von komplexer dreidimensionaler Natur, vor allem in gekrümmten Flussstrecken, bei Verzweigungen und im Nahbereich von Bauwerken, weshalb ein allgemein einsetzbares Rechenmodell dreidimensional sein muss. In diesen Flussstrecken sind auch die morphodynamischen Prozesse besonders komplex, da vor allem auch Nichtgleichgewichtseffekte beim Sedimenttransport eine wichtige Rolle spielen. In der Gruppe des Antragstellers wurde ein dreidimensionales Flussmodell für die Strömung und den Sedimenttransport entwickelt, das bezüglich der Strömungsberechnung weitgehend allgemeingültig und leistungsstark ist und auch im Prinzip die Berücksichtigung der genannten Nichtgleichgewichtseffekte beim Sedimenttransport erlaubt. Allerdings konnte das Modell bisher nur für asymptomische Gleichgewichtszustände getestet werden und es gibt daher erhebliche Unsicherheiten bezüglich der Modellierung dieser Effekte, und zwar sowohl hinsichtlich der Physik als auch der Vermischung mit numerischen Effekten. Ziel des Vorhabens ist es daher, die offenen Fragen zu klären und die Unsicherheiten zu beseitigen und verbesserte und abgesicherte Modellvorstellungen zu entwickeln und damit die Entwicklung des 3D Modells zum Abschluss zu bringen. Eine wesentliche Aufgabe des Projekts ist dabei ein ausführliches Austesten verschiedener Modellvarianten an ausgewählten, gut dokumentierten Laborsituationen, bei denen starke Nichtgleichgewichtseffekte auftreten.