NASIM ermöglicht die integrierte Bearbeitung wasserwirtschaftlicher Aufgabenstellungen auf verschiedenen Skalierungsebenen in nur einem Modell.
Die N-A-Modellierungssoftware NASIM bildet die hydrologischen Prozesse natürlicher und urbaner Einzugsgebiete detailliert ab. Seine hohe Skalierbarkeit erlaubt es, die vielfältigen Aufgaben der Praxis mit einem einzigen Modell zu bearbeiten.
NASIM zeichnet sich aus durch umfassende Funktionalitäten, eine integrierte Geodatenhaltung und Offenheit zu anderen Systemen.
Der Einsatz von NASIM in der Praxis steht bei den NASIM-Infotagen am 19. und 20. Oktober 2023 im Fokus. Am 19. Oktober stellen wir in interessanten Fachvorträgen die aktuellen Entwicklungen unserer N-A-Modellierungs-Software NASIM vor.
Präsentiert und diskutiert werden u. a. Anwendungsfälle in der Regenwasserbewirtschaftung und Klimaanpassung, der Führung von Einleitungsnachweisen und der Sicherheitsüberprüfung von Stauanlagen bis hin zur Kopplung von NASIM mit dem Grundwassermodell Spring für eine umfängliche Abbildung des Wasserkreislaufs.
Aus dem Entwicklungsteam stellen wir Ihnen die neu implementierten Funktionen wie die Abbildung komplexer Bauwerkssteuerungen vor und geben einen Ausblick auf kommende Releases.
Für den 20. Oktober bieten wir zusätzlich halbtägige Spezialschulungen zu vier aus dem Anwenderkreis besonders nachgefragten Themen:
NASIM hat sich als Modellierungswerkzeug für die Sicherheitsüberprüfung von Stauanlangen nach DIN 19700 in zahlreichen Projekten bewährt.
2022 beauftragte die EWR GmbH (Energie und Wasser für Remscheid) Hydrotec damit, Bemessungshochwasserabflüsse zu berechnen und die Nachweise für die Eschbachtalsperre durchzuführen.
Mauer der Eschbach-Talsperre. Quelle: Wupperverband
Die Eschbachtalsperre wird seit 2007 vom Wupperverband betrieben. Heute dient sie insbesondere dem Hochwasserschutz und der Niedrigwasseraufhöhung. Die Talsperre, die im Oberlauf des Eschbachs liegt, umfasst ein Einzugsgebiet von etwa 5 km².
Hydrotec untersuchte im Rahmen des Projekts die Hochwassersicherheit nach DIN 19700 für das BHQ1 und BHQ2 sowie den regulären Hochwasserschutz (BHQ3).
Grundlage für die hydrologischen Simulationen bildete das Wasserbilanzmodell Eschbach vom April 2017 (Hydrotec, Auftraggeber Wupperverband). Der Modellbereich der Eschbachtalsperre wurde geprüft und aktualisiert bzw. fortgeschrieben sowie an vorliegenden Talsperrenmessungen (Inhalt und Ablauf) kalibriert. Eine Einordnung des Hochwassersereignisses vom Juli 2021 wurde ebenfalls vorgenommen. Einzelne Arbeitsschritte waren u. a.
Dreilägerbach-Talsperre, Mauer und Überlauf-Bauwerk. Quelle: Hydrotec
Die Untersuchung der Hochwassersicherheit der Eschbachtalsperre für die Abflüsse BHQ1, BHQ2 und BHQ3 umfasste
Eine Anpassung der Modelldaten an die ab 1. Januar 2023 geltenden neuen KOSTRA-Daten erfolgte im laufenden Projekt, das im Juni 2023 erfolgreich abgeschlossen wurde.
Durch die Integration von Stoffberechnungen (u. a. pH-Wert, Ammoniak, Sauerstoff, AfS63) ist NASIM besonders gut für Einleitungsnachweise nach A102 in der Praxis geeignet.
NASIM bietet Funktionen für die Modellierung qualitativer Prozesse der Stoffmischung und des Stoffabbaus. Bei Anwendung des hydrodynamischen Rechenkerns wird auch die Diffusion berücksichtigt. Diese Integration ermöglicht es, hydrologische Prozesse (z. B. Regenereignisse, Abflussbildung, hydrodynamisches Routing) mit Stoffkonzentrationen in einer Langzeitsimulation unter Berücksichtigung des gesamten Wasserhaushalts zu untersuchen und den Transport von Stoffen abzubilden.
Das in NASIM integrierte Streeter-Phelps-
Plugin berechnet Stoffkonzentrationen.
Abgeleitete Größen wie der pH-Wert und die Ammoniak-Konzentration sind einfach über einen Formeleditor in NASIM bestimmbar und werden als Zeitreihe ausgegeben. Zur Modellierung von BSB5 und Sauerstoffkonzentrationen ist ein Plugin in NASIM integriert, das diese Werte in Abhängigkeit von der Wassertemperatur nach Streeter-Phelps berechnet (s. Bild). Dadurch entfallen Datenübergaben zwischen verschiedenen Modellen und auch Langzeitsimulationen sind sehr performant durchführbar. Bei der Konzeption und der Softwareentwicklung wurde das DWA Arbeitsblatt 102 (bzw. das vorherige Merkblatt BWK M3) als wesentliche fachliche Grundlage verwendet.
NASIM verfügt seit Version 4.5 über einen hydrodynamischen Rechenkern, der es ermöglicht, Teilbereiche des Modells 1D-hydraulisch zu modellieren. Die oben genannten Prozesse sind unabhängig vom gewählten Berechnungsansatz verfügbar.
Der Ausschnitt aus einer Langzeitsimulation zeigt die berechnete Veränderung von Stoffkonzentrationen bei einem Einleitungsereignis.
In der Regel ist der Aufwand der Modellerstellung bzw. -erweiterung gering, wenn bereits ein Modelldatensatz aus der Schmutzfrachtberechnung vorliegt, der in einen Modelldatensatz für ein Gewässereinzugsgebiet integriert wurde. Er besteht dann im Wesentlichen in der Angabe von Stoffkonzentrationen je Abflusskomponente in einer übergeordneten Stofftabelle, die für alle Systemelemente gilt.
Sind innerhalb des Systems Differenzierungen der Stoffkonzentration erforderlich (z. B. wenn ein lokaler Karstgrundwasserleiter für erhöhte pH-Werte sorgt), können je Systemelement spezifische Stoffkonzentrationen angegeben werden. Der Modelldatensatz lässt sich damit in der erforderlichen räumlichen Auflösung an die Gegebenheiten eines Untersuchungsgebietes anpassen.
Will man Städte klimaresilient (um-)gestalten, ist ein Wandel im Umgang mit Regenwasser erforderlich. Die bisher betriebene Regenwasserbeseitigung wird dabei durch ein intelligentes, naturnahes Regenwassermanagement abgelöst.
Das Konzept der wasserbewussten Stadtplanung stellt einen wichtigen Baustein zur Klimaanpassung urbaner Bereiche dar. Es sieht vor, das Niederschlagswasser dort, wo es anfällt, dezentral in kleineren Speichern zu sam-meln. Vor Ort wird es dann als Grauwasser oder zur Bewässerung genutzt oder es gelangt über die Versickerung oder die Verdunstung wieder in den natürlichen Wasserkreislauf.
In Trockenzeiten steht das Wasser für die Versorgung von begrünten Oberflächen (Grünanlagen, Fassaden, Dächer) zur Verfügung. Während sommerlicher Hitzeperioden trägt die Verdunstung des Wassers über die Pflanzen und offenen Wasserflächen zur Abkühlung urbaner Bereiche bei. Das wirkt der Bildung von Hitzeinseln entgegen. Bei Starkregen kann das Wasser über Retentionspuffer und Abflusswege möglichst schadlos abfließen.
Mit NASIM erstellen Sie komfortabel N-A-Modelle für Stadtquartiere in der gewünschten Skalierung und Detaillierung. Für die Abbildung im N-A-Modell lassen sich vorparametrisierte und -strukturierte Elemente definieren, die für den Modellaufbau zugeladen werden können:
Exemplarisch haben wir Komponenten der Schwammstadt vordefiniert und die Wirkungen der Maßnahmen berechnet.
Die Wirkung der Module auf den Wasserhaushalt ist von der Parametrisierung abhängig. Für jedes Untersuchungsgebiet kann diese separat angepasst werden. Weitere Komponenten können von Anwendern und Anwenderinnen erstellt werden bzw. sind bei uns in Vorbereitung: z. B. Regentonne, Graben mit Versickerung, Grünflächen mit Bewässerung.
Die in NASIM integrierten Module zur Berechnung von Schmutzfracht, Kanalnetzanzeige und Einleitungsnachweisen ermöglichen es, das erstellte Modell direkt für die erforderlichen Nachweise und ggf. Änderungsanzeigen zu verwenden.
