Sustainicum Collection

Consus Qëllimi i projektit është të krijojë një rrjet rajonal shkencor-shoqëror për risitë e qëndrueshmërisë në Shqipëri e Kosovë me qëllim forcimin e lidhjes dhe bashkëpunimit të institucioneve në fushën e arsimit të lartë, kërkimit dhe praktikës.
Login

Resource facts

  • unabhängig von der Zahl der Studierenden
  • 1 Vorlesungseinheit
    Bis zu 3 Vorlesungseinheiten
  • German

Beschreibung
(als PDF)

Implementierung

Zusätzliche Anhänge

Bed Load Analyzer - Software zur Berechnung von hydraulischen und sedimentologischen Parametern in gegliederten Querschnitten(Resource ID: 549)

Die Idee ist, ein einfaches und intuitiv zu bedienendes Programm zur Verfügung zu stellen, welches auf Grundlage der Flussgeometrie Strömungskennwerte und gleichzeitig den Sedimenttransport berechnen kann. Das Programm mit dem Namen Bed Load Analyzer besitzt eine grafische Benutzeroberfläche und erlaubt somit eine einfache interaktive Eingabe und die Ansicht der Berechnungsergebnisse. Es ist in die zwei Hauptmodule Praxis und Lehre gegliedert. Entwickelt wurde das Programm mit der Open-Source-Programmiersprache Python und kann als vorkompilierte Version auf Windows-Systemen und unter Verwendung des Quellcodes plattformunabhängig ausgeführt werden. Das Programm richtet sich in erster Linie an Universitätsstudenten und Lehrende im Bereich Wasserbau und Wasserwirtschaft, aber auch an Studenten und Lehrende wasserbauverwandter Fachrichtungen sowie an Wasserbauingenieure in der Praxis. Mit dem Gedanken an Wissenstransfer sollen die Software und der Quellcode frei zur Verfügung gestellt werden.

Projektbeschreibung

Die in den EU-Ländern verbreitete EU-Wasserrahmenrichtlinie sieht vor allem die Umsetzung von Maßnahmen vor, den ökologischen Zustand von Gewässern zu beurteilen und zu verbessern. Essentiell für die Beurteilung eines Gewässers bzw. die Bemessung von wasserbaulichen Anlagen sind hydrodynamische Kennwerte und Kenntnisse über den Sedimenthaushalt, deren Berechnung auch heutzutage noch mit viel Unsicherheit verbunden ist.

Die Idee dieses Projektes war, ein einfaches und intuitiv zu bedienendes Programm zu erstellen, das auf Grundlage der Flussgeometrie und wenigen Eingangsparametern hydraulische Strömungsparameter und den Sedimenttransport berechnen kann. Aus dieser Idee wurde ein Programm mit dem Namen Bed Load Analyzer entwickelt, welches über ein sogenanntes Graphical User Interface eine einfache interaktive Eingabe und eine grafische Darstellung der Ergebnisse erlaubt. Der Bed Load Analyzer ist in den Sprachen Deutsch und Englisch verfügbar.

Das Programm ist in die zwei Hauptmodule Praxis und Lehre gegliedert. Im Modul Praxis können die bereits erwähnten hydrodynamischen Kennwerte eines Gewässers berechnet werden. Das Modul Lehre soll in Zukunft eine Art Informationsplattform für Studierende darstellen, in der Themen des gesamten Wasserbaus aufgegriffen und in Form von Texten, Abbildungen und Rechenmodulen zur Verfügung gestellt werden. Außerdem soll Lehrenden und Studierenden die Möglichkeit geboten werden, weitere Themen auszuarbeiten und im Modul Lehre zu ergänzen.

In erster Linie ist das Programm an UniversitätsstudentInnen und Lehrende im Bereich Wasserbau und Wasserwirtschaft sowie an Wasserbauingenieure und -ingeneurinnen in der Praxis gerichtet. Aber auch Studierende und Lehrende wasserbauverwandter Fachrichtungen wie Ökologie, Kulturtechnik, Geographie, Hydrobiologie, etc. können mit der Software Konzepte des Flussbaus anwenden und kennenlernen, ohne mit der komplexen Thematik der Hydrodynamik umfassend vertraut sein zu müssen.

Folgende Abbildungen zeigen Screenshots des Bed Load Analyzers.

Hauptfenster

Flussquerprofil

Ergebnisfenster: Abfluss zu Sedimenttransport

Projektumsetzung

Die Software basiert auf der Open-Source-Programmiersprache Python mit der Bibliothek matplotlib und dem Framework PyQt4 und kann als vorkompilierte Version auf Windows-Systemen ausgeführt werden. Da der Quellcode frei zur Verfügung gestellt wird, ist jedoch ein plattformunabhängiges Arbeiten mit dem Programm möglich. Mit dem Gedanken an Wissenstransfer ist die Software frei verfügbar.

Das Programm ist als laufendes Lehreprojekt zu verstehen, indem es in Form von Masterarbeiten, Bachelor- oder Masterprojekten weiterentwickelt werden soll. Lehrende und Studierende, die in den Entwicklungsprozess des Programms involviert sind, haben die Möglichkeit, vertiefte Kenntnisse im Bereich der Gerinnehydraulik und des Sedimenttransports zu erwerben.

Der Bed Load Analyzer wurde bereits in Vorlesungen bzw. Vorlesungsübungen an der TU Graz vorgestellt. Das Programm wurde somit schon von Studierenden zur Ausarbeitung von Übungsprojekten herangezogen. Außerdem ist es bereits in Verwendung von einigen Ingenieurbüros.

Ausblick

Der Bau von Wasserbauanlagen (z.B. Flusskraftwerken) ist mit unmittelbaren Beeinträchtigungen des Ökosystems verbunden, wenn keine entsprechenden Maßnahmen getroffen werden. Dies wurde in den letzten Jahrzehnten vielfach ignoriert bzw. in Kauf genommen, wodurch sich bis heute Ökosysteme mit enormen Habitatverlusten entwickelten. Es ist also wichtig, den Studierenden ein Bewusstsein zu schaffen, dass solche Zustände aus heutiger Sicht nicht mehr herbeigeführt werden bzw. rückgängig gemacht werden sollen. Im Bed Load Analyzer sind State of the Art Methoden implementiert, sodass der/die AnwenderIn bzw. IngenieurIn in der Praxis die Programmergebnisse z.B. als Entscheidungsgrundlage heranziehen kann, um Maßnahmen zu treffen, den natürlichen Sedimenthaushalt und somit das Ökosystem im und um den Fluss aufrecht zu erhalten bzw. nachhaltig zu verbessern.

Ein weiterer Gedanke wäre, das Programm auch an Schulen einzusetzen, um SchülerInnen auf das spannende Thema Wasser und Fluss aufmerksam zu machen und grundlegende in einem fließenden Gewässer stattfindende Prozesse zu vermitteln, wie z.B.:

  • Wie schaut ein Querprofil im Fluss aus?
  • Was bedeutet der Abfluss in einem Fluss?
  • Wie schnell fließt ein Fluss, z.B. die Mur oder die Donau?
  • Wieviel Sediment transportiert eigentlich ein Fluss?
  • Was ist die Rauigkeit und welchen Einfluss hat diese auf die Wassertiefe?
Lernziele
Das Programm erlaubt auf einfache Weise, Konzepte des Flussbaus und grundlegende in einem fließenden Gewässer stattfindende Prozesse zu vermitteln, verbunden mit den Fragen:
Wie schaut ein Querprofil im Fluss aus?
Was bedeutet der Abfluss in einem Fluss?
Wie schnell fließt ein Fluss, z.B. die Mur oder die Donau?
Wieviel Sediment transportiert eigentlich ein Fluss?
Was ist die Rauigkeit und welchen Einfluss hat diese auf die Wassertiefe?
Bezug zur Nachhaltigkeit
Schaffung von Aufmerksamkeit für das spannende Thema Wasser und Fluss für Studierende und Schüler, Weiterentwicklung des Programms durch Lehrende und Studierende und gleichzeitiger Wissensvermittlung, hydrodynamische und sedimentologische Programmergebnisse als Grundlage für die Beurteilung oder Verbesserung des ökologischen Zustands von Gewässern (z.B. Sedimenthaushalt oder Habitatverhältnisse eines Flusses), Wissenstransfer zur und von der Praxis (Behörden, Wasserkraftwerksbetreibern, Ingenieurbüros)
Kompetenzen
  • Related to local challenges / needs
  • Application oriented
  • Related to acquiring knowledge
  • Related to acquiring skills
  • Problem-solving oriented
Vorbereitungsaufwand
Hoch
Zugang
Free
Quellen und Verweise

Besuchen Sie www.hydro.tugraz.at oder kontaktieren Sie uns unter:

Software wurde erstellt mit:

Gefördert von
Gefördert vom österreichischen Bundesministerium für Wissenschaft und Forschung im Rahmen der Ausschreibung "Projekt MINT-Massenfächer" (2011/12)

Kommentare Kommentar verfassen

Autor

Dipl.-Ing. Clemens Dorfmann
Reinhard Fleißner BSc

Kontakt

Clemens Dorfmann
clemens.dorfmann(at)tugraz.at
This teaching resource is allocated to following University:
TUG - Graz University of Technology
Institution:
Hydraulic Engineering and Water Resources Management (TU Graz)
Datum:

Lizenz

Creative Commons
BY-NC-SA

Pillars of Sustainability

  • environment

Werkzeuge und Methoden

  • Schriftliches Material, Präsentationsunterlage(n)
  • Computerprogramm
  • Simulation