Offene Masterarbeiten

Wenn bei Hochwasserereignissen großflächige Überflutungen und Fließwege durch das Vorland zu erwarten sind, empfiehlt sich die Verwendung von 2D-HN-Modellen zur Simulation des Abflussverhaltens. Hierfür steht dem Ingenieur verschiedene Modellierungssoftware zur Verfügung.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll am Beispiel eines Untersuchungsgebietes mit ausgeprägter zweidimensionaler Strömungscharakteristik ein 2D-HN-Modell des Ist-Zustandes in verschiedenen Softwarepakten aufgebaut werden. Anhand stationärer und instationärer Simulationen sollen die Ergebnisse der Modelle hinsichtlich der relevanten Strömungskenngrößen untereinander verglichen und bewertet werden. Darüber hinaus sollen Maßnahmen zur Verbesserung des Hochwasserschutzes entwickelt und deren Effekte im Rahmen eines Variantenstudiums numerisch untersucht werden. Die Auswirkungen der Maßnahmen sind in Bezug zum jeweiligen Ist-Zustand und vergleichend zwischen den verwendeten Simulationssoftwaren zu bewerten.

Betreuung: Tobias Vogtmann, M.Sc. und Alexander Tangel, M.Sc.

In Fließgewässern ist die Wassertemperatur eine kritische physikalische Größe für den aquatischen Lebensraum. Die Gewässertemperatur beeinflusst biologische und chemische Vorgänge und bestimmt die Lebensbedingungen von Gewässerorganismen. Vor dem Hintergrund anthropogener Eingriffe in die Fließgewässer sowie steigender Gewässertemperaturen durch den Klimawandel ist die detaillierte Kenntnis der Gewässertemperaturen, zum Beispiel an gestauten Fließgewässern, von großer Bedeutung.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit soll mithilfe einer Software zur dreidimensionalen, hydrodynamisch-numerischen (3D-HN-)Simulation von gestauten Fließgewässern die Temperatursimulation erprobt werden. Das Ziel ist es, sich in die Methodik einzuarbeiten und ein Verständnis der Methodik zu erlangen sowie 3D-HN-Temperatursimulationen an einem Beispiel durchzuführen und die Sensitivität der wesentlichen Modellparameter zu analysieren.

Betreuung: Martin Bik, M.Sc.

Der Geschiebetransport in Gewässern beruht auf komplexen hydraulischen und morphodynamischen Prozessen. Zur Untersuchung dieser Thematik betreibt das Fachgebiet Wasserbau und Wasserwirtschaft physikalische Modelle in der Wasserbauhalle der Universität Kassel.
Im Rahmen dieser Abschlussarbeit sollen konstruktive Maßnahmen zur Beeinflussung und dem Rückhalt des Geschiebetransports untersucht und ggf. konstruiert und in das Modell implementiert werden. Die Auswirkungen der Maßnahmen sind mittels physikalischer Versuche am bestehenden Modell in der Wasserbauhalle zu untersuchen. Zur Bewertung ihrer Wirksamkeit sollen die entwickelten Maßnahmen anschließend vergleichend diskutieret werden.

Betreuung: Martin Bik, M.Sc.

Die modellbasierte prädiktive Regelung (MPR) ermöglicht in der Steuerung wasserbaulicher Infrastrukturen bei Vorlage von Vorhersagedaten die bestmögliche Abfolge von Stellgrößen zur Erreichung einer oder mehrerer Zielvorgaben im Gewässersystem zu bestimmen. Diese Masterarbeit soll sich den theoretischen Grundlagen der MPR und deren Umsetzung in der Programmierung widmen. Im Rahmen der Arbeit soll eine eigene MPR programmiert werden, die auf Basis von Vorhersagewerten die Abfolge einer Stellgröße optimieren kann, um so einen Zielwert bestmöglich zu erreichen..

Betreuung: Tobias Vogtmann, M.Sc.
 

Im Rahmen der Abschlussarbeit soll mittels OpenSource Software OpenFOAM die Wasserstands-Abflussbeziehung eines Wehrfelds reproduziert werden. Ein physikalisches Modell des Wehrs existiert bereits an der VPUW. Zwei Wehrverschlüsse können in das Wehr eingebaut werden (Drucksegment und Doppelschütz).
In einem ersten Schritt ist die Geometrie des Wehrs in ein digitales 3D-Modell (STL) zu überführen und in das 3D-HN-Modell (OpenFOAM) zu implementieren. Anschließend, ist das 3D-HN-Modell auf Basis bereitgestellter Messerwerte zu kalibrieren und abschließend mit Kennwerten aus der Literatur zu vergleichen.

Betreuung: Philipp Helmer, M.Sc.