STBMOD - Modelle für Stofftransport und -behandlung in der Siedlungshydrologie

1.    Veranlassung

Siedlungshydrologische Simulationsmodelle dienen zur Analyse derzeitiger Systemzustände und der Untersuchung und Bewertung von Planungsvarianten im Rahmen siedlungswasserwirtschaftlicher Planungen. Hydrologische und hydrodynamische Simulationsmodelle zur realitätsnahen Berechnung der Abflüsse sind als Stand der Technik anzusehen. Die Berechnung der Stoffströme hingegen gilt noch immer als wenig realitätsnah. Ursachen hierfür liegen in der Komplexität der zugrunde liegenden Prozesse, in einem Mangel qualitätsgesicherter Messdaten sowie geeigneter prozessgerechter Modellansätze.

2.    Zielsetzung

Das Gesamtziel des Vorhabens ist die Entwicklung und Validierung neuer Berechnungsansätze für maßgebende Teilprozesse des Stoff-Transport-Behandlungsprozesses (STB-Prozess) in der Siedlungsentwässerung. Hierfür sollen innovative Ansätze der Messtechnik, sowie der Datenprüfung und -verwaltung verknüpft werden mit hochinnovativen Verfahren zur Modellbildung und Parameteroptimierung. Die neuen Teilmodelle sollen in stadthydrologische Simulationsmodelle integrierbar sein.

3.    Vorgehensweise

  • Aufbau einer qualitätsgesicherten Datenbank für Messprogramme zum STB-Prozess
  • Entwicklung und Erprobung einer allgemein verfügbaren Messstation für Untersuchungen der Abflussgüte der Niederschlagsabflüsse in Trennsystemen
  • Messprogramm zur Erweiterung der Datenbasis und Vertiefung der Prozesskenntnis zur Abflussgüte der Niederschlagsabflüsse in Trennsystemen
  • Analyse zweier wesentlicher Teilprozesse des STB-Prozesses anhand von Messdaten
  • Untersuchungen zur Unsicherheit sowie zur örtlichen und zeitlichen Repräsentativität von Messdaten des STB-Prozesses
  • Erstellung neuer Prozessmodelle zum STB-Prozess als Teilmodelle marktverfügbarer Schmutzfrachtmodelle
  • Untersuchungen zur Kalibrierung und Validierung von Teilmodellen mit robusten multikriteriellen-Optimierungsverfahren
  • Ermittlung von Mess- und Modellunsicherheiten mittels Bayesian Data Analysis

4.    Geplante Arbeitsergebnisse

  • Datenmanagementsystem mit Features zur Datenprüfung, Ereignisselektion und Unsicherheitsberechnung
  • Simulationsmodelle für wesentliche Teilprozesse des Stoff-Transport-Behandlungs-Prozesses in der Siedlungsentwässerung

 

Projektleitung


Prof. Dr.-Ing. Mathias Uhl

Fachbereich Bauingenieurwesen
Corrensstraße 25
48149 Münster
Tel: 0251 83-65201

uhlfh-muensterde



Prof. Dr.-Ing. Helmut Grüning
Fachbereich Energie · Gebäude · Umwelt
Institut für Wasser Ressourcen Umwelt (IWARU)
Stegerwaldstraße 39, 48565 Steinfurt,
Tel: 02551 9-62163
grueningfh-muensterde

Mitarbeiter


  • M.Sc. Dominik Leutnant

Projektzeitraum:


September 2012 - August 2015

Kooperationspartner


  • ITWH Institut für technisch-wissenschaftliche Hydrologie GmbH, Hannover
  • Dr. Pecher AG, Erkrath
  • Stadt Münster, Tiefbauamt

Finanzierung


  • Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)
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