KOMPETENZEN / HYDRAULISCHE MODELLIERUNG
Hydraulische Modellierung von Wasserversorgungsnetzen
Ich spezialisiere mich auf Modellierung, Kalibrierung und Analyse von Wasserversorgungsnetzen und verbinde hydraulische Simulationen mit Druck- und Durchflussmessungen, GIS-Daten und Betriebsinformationen, um das Systemverhalten zu verstehen und fundierte technische Entscheidungen zu unterstützen.
Modellierung von Wasserversorgungsnetzen
Meine Arbeit umfasst den Aufbau und die Analyse hydraulischer Modelle druckbeaufschlagter Wasserversorgungssysteme auf Basis von Netzgeometrie, Bedarfsdaten, Bestandsinformationen und Feldmessungen.
WORKFLOW ZUR KALIBRIERUNG HYDRAULISCHER MODELLE
Von Felddaten zu einem validierten hydraulischen Modell.
Ein praxisnaher Kalibrierungsworkflow für Wasserversorgungsnetze, der Netzdaten, Feldmessungen, Betriebszustände und hydraulische Annahmen zusammenführt, bevor Modellparameter angepasst werden.
01Was ist die Kalibrierung eines hydraulischen Modells?Simuliertes Verhalten mit beobachteten Feldbedingungen abgleichen.+
Bei der Kalibrierung werden modellierte Drücke, Durchflüsse und Speicherverläufe mit Messwerten verglichen. Anschließend werden unsichere Parameter angepasst, ohne die physikalische Plausibilität des Netzes zu verlieren.
02Erforderliche Daten vor der KalibrierungEine belastbare hydraulische Ausgangsbasis schaffen, bevor Parameter verändert werden.+
- Netz: Topologie, Konnektivität, Knotenhöhen sowie Rohrlänge, Durchmesser und Material
- Bedarf: Grundbedarf, Bedarfszuordnung und zeitliche Bedarfsganglinien
- Randbedingungen: Einspeisehöhen, Behälterstände/-geometrie und Versorgungsbedingungen
- Betrieb: Pumpenstatus/-fahrpläne, Ventilstellungen, PRV-Einstellungen und Steuerregeln
- Feldmessungen: Druck- und Durchflussmessungen im ausgewählten Kalibrierungszeitraum
Mindestnachweis für die Kalibrierung: mindestens ein zuverlässiger Druckdatensatz und ein repräsentativer Durchfluss- oder Randbedingungsdatensatz für denselben Kalibrierungszeitraum.
03Druckhöhe vs. hydraulische HöheHöheneinfluss und verfügbaren Druck klar voneinander trennen.+
Ein großer Höhenunterschied bedeutet nicht automatisch, dass am Knoten derselbe Druck verfügbar ist. Reibungsverluste, Bedarf, Regelungen und dynamisches Netzverhalten reduzieren den tatsächlich verfügbaren Druck.
04Kalibrierung der BedarfsganglinienZeitliches Bedarfsverhalten abgleichen, bevor hydraulische Parameter erzwungen werden.+
Gemessene Netzeinspeisungen und druckabhängige Reaktionen mit dem Modell vergleichen. Grundbedarf, Bedarfszuordnung und zeitliche Ganglinien zuerst anpassen, bevor Rauheit oder Leckage verändert werden.
05Kalibrierung der RohrrauheitRauheit als hydraulischen Parameter verwenden – nicht als universelle Korrekturgröße.+
Hazen-Williams- oder Darcy-Weisbach-Parameter müssen physikalisch plausibel bleiben. Übermäßige Rauheitsanpassungen können Fehler bei Bedarfszuordnung, Topologie, Ventilstatus oder Höhen verdecken.
06Leckage- / Emitter-KalibrierungDruckabhängige Verluste mit Felddaten abbilden.+
Emitter-Koeffizienten und Druckexponenten anhand von Mindestnachtverbrauch, Druckreaktion und bekannten Bezirksbedingungen kalibrieren, statt willkürliche Leckagewerte anzusetzen.
07Behälter, Einspeisungen & RandbedingungenDen simulierten Betriebszustand an das reale Netz angleichen.+
Behälterstände, Einspeisehöhen, Pumpenfahrpläne, PRV-Einstellungen, Ventilstellungen und Steuerregeln prüfen. Fehler in Randbedingungen können größere Abweichungen verursachen als Parameterunsicherheiten.
08ValidierungskriterienSowohl Größenordnung als auch zeitliches Verhalten prüfen.+
Druck- und Durchflussresiduen, Spitzen, zeitliche Verläufe und Stabilität über einen unabhängigen Validierungszeitraum bewerten. Ein kalibriertes Modell sollte auch außerhalb der zur Anpassung verwendeten Daten belastbar bleiben.
09Häufige KalibrierungsfehlerViele schwache Kalibrierungen korrigieren den falschen Parameter.+
- Falsche Knotenhöhen
- Falsche Bedarfszuordnung oder Bedarfsganglinien
- Nicht berücksichtigter Ventil- oder Pumpenstatus
- Unrealistische Rauheitsanpassungen
- Kalibrierung nur anhand eines einzelnen Zeitpunkts
- Verwechslung von Druckhöhe und hydraulischer Höhe
10PraxisbeispielVon Feldmessung und Kalibrierung zur Auslegung von Maßnahmen.+
Im hervorgehobenen Projekt Desenzano del Garda wurden Feldmessungen, Behälter-/Einspeiseinformationen und Betriebssteuerungen in das hydraulische Modell integriert, um Kalibrierung und Maßnahmenbewertung zu unterstützen.
Die vorgeschlagenen Maßnahmen wurden mit dem kalibrierten Modell bewertet und werden vom Versorger umgesetzt. Die Werte beschreiben modelliertes Potenzial, keine bereits gemessenen Einsparungen.
Fallstudie Desenzano ansehen →Bedarfsbasierte und druckabhängige Modellierung
Je nach Netzbedingungen und technischer Fragestellung werden bedarfsbasierte und druckabhängige Ansätze eingesetzt, insbesondere bei der Analyse von Druckdefiziten, Leckagen und außergewöhnlichen Betriebszuständen.
DMA- und Leckageanalyse
District Metered Areas (DMA) können mithilfe von Druck- und Durchflussmessungen, Minimum Night Flow (MNF), Netztrennungstests und hydraulischer Simulation analysiert werden, um die Leckageerkennung und die Reduzierung von Non-Revenue Water zu unterstützen.
Druckmanagement
Hydraulische Modelle unterstützen die Bewertung von PRV-Einstellungen, Ventilkonfigurationen, Druckzonen und betrieblichen Änderungen unter Berücksichtigung ihrer Auswirkungen auf Versorgungsdruck und Leckagen.
Software
MIKE+ · InfoWorks WS Pro · WaterGEMS · EPANET · QGIS · ArcGIS · Python · Excel
Zugehörige Fallstudie
Kalibrierung von Wassernetzen & Reduzierung von Wasserverlusten in Italien →