Weiterentwicklung BASEMENT

• Unité de recherche: OFEV
• Numéro de projet: 8T20/18.0021.PJ

Mots-clé (Allemand)

Hydrodyamik, Morphodynamik, Sedimenttransport, Hochwasserschutz, Revitalisierung, Softwareentwicklung, Wissensmanagement

Description succincte (Allemand)

BASEMENT ist eine Software zur hydro- und morphodynamischen Simulation und dient als Modellierungswerkzeug für  die Gefahrenbeurteilung sowie die Dimensionierung von Hochwasserschutzmassnahmen. Sie ist frei erhältlich (Freeware).

Die heutige Version der Simulationssoftware BASEMENT besteht aus zwei Modellen, dem 1D Modell BASEchain und dem 2D Modell BASEplane. Nebst der Berechnung des Abflusses kann mit der Software auch Sedimenttransport simuliert werden. Weiter besteht die Möglichkeit zur Modellkopplung von Berechnungsgebieten unterschiedlichen Typs (1D und 2D), wodurch eine optimale Anpassung des Modells an lokale Gegebenheiten ermöglicht wird. Mit der Version 2.0 (seit Mitte 2010) hat BASEMENT eine einfache graphische Benutzeroberfläche, welche eine einfachere Konfiguration der Modelle ermöglicht. Die aktuelle Version 2.7 wurde im Februar 2017 veröffentlicht. Aufgrund der steigenden Anforderung an effiziente Berechnungen, insbesondere grossräumige 2D Simulationen und Simulationen mit Sedimenttransport, wird die Software seit 2017 komplett überarbeitet. Der Schwerpunkt bei der Entwicklung der neuen Generation der Software liegt auf effizienten Berechnungsverfahren. Die neue Version 3.0 ermöglicht die Verwendung von Grafikprozessoren (GPUs) und wird voraussichtlich in der 2. Jahreshälfte 2018 veröffentlicht.

Ziele der Weiterentwicklung 2018-2023:
Die bisherigen Anforderungen an BASEMENT sollen nun etwas weiter gefasst werden. Das Modell soll ebenfalls die Morphodynamik, also die Veränderung von ganzen Flussabschnitten unter verschiedenen Randbedingungen, abbilden können. Zudem sollen auch der Einfluss des Vegetationswachstums auf den Abfluss und den Sedimenttransport (Vegetationsdynamik) sowie die Dynamik von Lebensräumen (Habitatsdynamik) simuliert werden können. Diese neuen Anforderungen sollen dazu beitragen, die Betrachtungsweise vermehrt weg von funktionalen Modellaspekten auf die Zusammenhänge und Prozesse im Fliessgewässer zu lenken.

Objectifs du projet (Allemand)

Bereitstellung eines Werkzeugs für die flussbauliche Planung sowie zur Beurteilung der Hochwassergefährdung und morphologischer Veränderungen bei Fliessgewässern.:

• BASEMENT ist auf Schweizerische Verhältnisse abgestimmt und unterstützt die Umsetzung der gesetzlichen Vorgaben im Bereich Hochwasserschutz und Revitalisierung.

• Wissenschaftliche und praxisbezogene Entwicklung zur verbesserten numerischen Modellierung von Flussgebieten.

• Bereitstellung eines Modellierung-Werkzeuges für die Gefahrenbeurteilung sowie die Dimensionierung von Hochwasserschutzmassnahmen.

• Kombinierte Betrachtung der hydrodynamischen Prozesse, des Sedimenttransports sowie morphologischer Veränderungen.

• Schaffung der Voraussetzung zur Simulation möglichst aller relevanten Gefahrenprozesse (z.B. Seitenerosion).

  
  

Mise en oeuvre et application (Allemand)

Die Motivation zur Entwicklung der Software BASEMENT war und ist die Bereitstellung eines Werkzeugs für die flussbauliche Planung sowie zur Beurteilung der Hochwassergefährdung und morphologischer Veränderungen bei Fliessgewässern. Das Werkzeug ist auf Schweizerische Verhältnisse abgestimmt und soll die Umsetzung der Richtlinien des BAFU unterstützen. Bezüglich der Umsetzung der Richtlinien liegt der Fokus insbesondere auf der „Sanierung Wasserkraft“ (Sanierung der negativen Auswirkungen der Wasserkraft) und „Revitalisierung der Fliessgewässer“ unter Gewährleistung des Hochwasserschutzes. Dieser Beweggrund wird seit Beginn des Projekts von folgenden grundlegenden Zielen und Anforderungen begleitet: • mittel- bis langfristige Sicherung der Weiterentwicklung eines numerischen Werkzeugs, welches als Standard oder Referenz für die genannten Anwendungsbereiche (flussbauliche Planung, Beurteilung der Hochwassergefährdung und morphologischer Veränderungen) in der Schweiz gilt • Entwicklung eines numerischen Modells, welches den Anforderungen an Qualität, Flexibilität und Stabilität im Hinblick auf eine praxisorientierte Anwendung gerecht wird • freie Verfügbarkeit der Software und Betrieb auf konventionellen Plattformen • Erhaltung und Ausbau der Fachkompetenz im Bereich der numerischen Modellierung und Modell-entwicklung an der VAW sowie Konsolidierung des Wissens und der Erfahrung durch Entwicklung einer erweiterbaren Simulationsumgebung unter Berücksichtigung nachhaltiger Softwaretechniken • Bereitstellung einer ausführlichen Dokumentation mit Anwendungsbeispielen, mit dem Ziel, auf offiziellen Support von Anwendern verzichten zu können • Die erfolgreiche Zusammenarbeit mit dem BAFU bezüglich der Entwicklung von BASEMENT soll konsequent und mit einem längerfristigen Fokus weitergeführt werden. Die gesetzten Ziele konnten weitgehend erfüllt werden. Details zu den realisierten Features und Releases kann der Homepage (https://basement.ethz.ch/) sowie den Tätigkeitsberichten entnommen werden. Die Zufriedenheit der AnwenderInnen ist gut, das zeigen auch die Umfragen aus den Anwendertreffen