Mit der Schaltfläche 1D-/2D-Analyse wird das Formular 2D-Analysekriterien aufgerufen, das eine 1D-/2D-Analyse der aktuellen Phase ermöglicht.
1D-/2D-Verknüpfung: Methode des Wasseraustauschs mit der Oberfläche
Beim Ausführen einer 1D-/2D-Analyse werden Knotenpunkte, Verbindungen und Regenwassersteuerungen (das 1D-Netz) mit der 2D-Oberfläche verknüpft. In diesem Abschnitt werden die Methoden erläutert, die für jede Struktur für den Wasseraustausch mit der Oberfläche verwendet werden.
Die 1D-/2D-Analyse verwendet die 1D-Simulations-Engine (Analyse) in Kombination mit einer 2D-Simulations-Engine (2D-Analysemethode). Damit kann InfoDrainage (i) den Überlauf aus der Kanalisation bzw. dem Kanalnetz, (ii) die Bewegung des Hochwassers an der Oberfläche und (iii) den Wiedereintritt des Hochwassers in die Kanalisation bzw. das Kanalnetz darstellen.
Die 1D- und die 2D-Simulations-Engine werden gleichzeitig während der 1D-/2D-Analyse ausgeführt, um eine dynamische Kopplung zwischen beiden Engines zu ermöglichen. Jede Simulations-Engine wird mit einem eigenen Berechnungszeitschritt ausgeführt, und die beiden Engines werden in regelmäßigen Intervallen synchronisiert (das Intervall entspricht dem Höchstwert des 1D-Zeitschrittbereichs, siehe Simulationszustand). Beachten Sie, dass InfoDrainage automatisch kürzere Berechnungszeitschritte für die 1D-/2D-Analyse verwendet, um oszillierendes Verhalten zu verhindern.
Es gibt drei Möglichkeiten, wie der Austausch zwischen den beiden Engines in InfoDrainage erfolgen kann: an Schächten, an Ufern offener Kanäle und an der Kontur von SWCs.
Der Überlauf kann an einer Stelle auftreten, während das Hochwasser an einer anderen Stelle (eines der drei oben genannten Typen) wieder eintreten kann, je nachdem, ob sich das Hochwasser nach dem Austritt aus dem 1D-Netz an der Oberfläche bewegt. Der Wasseraustausch kann an beliebig vielen Stellen und beliebig oft erfolgen. So kann InfoDrainage beispielsweise folgende Überflutung darstellen: Das Hochwasser fließt aus einem offenen Kanal an der Oberfläche zu einem tiefer gelegenen Gelände und wird von einem Rückhaltebecken aufgenommen. Dieses läuft nach einiger Zeit ebenfalls über, sodass das Hochwasser weiter der Geländeneigung und den Elementen folgt und schließlich zu einem Schacht fließt, aus dem es in eine Haltung gelangt. Beachten Sie, dass in diesem Beispiel der offene Kanal, das Becken und der Schacht nicht über dasselbe 1D-Netz verbunden sein müssen, sondern mit verschiedenen Ausläufen verbunden sein können.
Die Berechnung des Austauschs zwischen dem 1D-Netz und der 2D-Oberfläche berücksichtigt die jeweiligen Energiehöhen an der Stelle des möglichen Austauschs. Der Volumenstrom während des Austauschs wird anhand einer Öffnungsgleichung für die Schächte und einer Wehrgleichung für die Kanalufer und die SWC-Kontur berechnet. Dabei wird das Wehr aufgrund seiner linearen Form in mehrere Segmente unterteilt (unter Berücksichtigung von Scheitelpunkten im 2D-Gitter), und für jedes einzelne Segment werden hydraulische Berechnungen durchgeführt.
Die 1D-/2D-Analyse ist in der Regel rechenintensiver als die reguläre (reine 1D-)Analyse. Dies ist dem Zusatzaufwand beim Ausführen der 2D-Engine und bei der Synchronisierung zwischen den beiden Engines geschuldet. Die Verlängerung der Analysezeit hängt etwa von folgenden Faktoren ab: Wassermenge im 2D-Bereich, feuchter Anteil des 2D-Bereichs, Geschwindigkeit der Wasserbewegung im 2D-Bereich und Anzahl der Stellen des Wasseraustauschs zwischen den beiden Engines.
Darstellung des 1D-/2D-Austauschs
In diesem Abschnitt werden die Ansätze erläutert, die für jede Struktur für den Wasseraustausch mit der Oberfläche verwendet werden.
Bei diesen Strukturen erfolgt der Wasseraustausch mit der Oberfläche über eine sogenannte punktbasierte Implementierung. Bei diesen Strukturen erfolgt der Wasseraustausch mit der Oberfläche an einem Punkt im 2D-Bereich.
Bei Schächten verwendet die Software den Punkt in der Mitte der Schächte (vorgegeben durch Rechts- und Hochwert) und berechnet, welches Element des 2D-Gitters die Position dieses Punkts enthält. Die hydraulische Energiehöhe an diesem Element wird in den Öffnungsberechnungen zusammen mit der Energiehöhe im Schacht selbst verwendet. Dieses Element nimmt das Überlaufwasser aus dem 1D-Netz auf bzw. gibt das Wasser ab, das in das 1D-Netz zurückfließt. Bei abgedichteten Schächten erfolgt kein Wasseraustausch mit der Oberfläche.
Für punktbasierte Regenwassersteuerungen wird anhand der Symbolposition bestimmt, welches Gitterelement mit der SWC verbunden ist. Wenn sich das Symbol jedoch außerhalb der SWC-Kontur befindet, wird stattdessen der nächstgelegene Punkt der Kontur verwendet. Damit wird sichergestellt, dass der Wasseraustausch innerhalb der Kontur der Struktur an der dem Symbol nächstgelegenen Position korrekt erfolgt. Beispiel: Verbindungspunkt der Führungslinie
Bei diesen Strukturen erfolgt der Wasseraustausch mit der Oberfläche entlang eines linearen Elements: Seiten des Kanals (d. h. an den Ufern) oder Kontur der SWC. Daher sind diese Strukturen mit mehr als einem Gitterelement im 2D-Bereich verbunden.
Bei offenen Kanälen werden die Seitenufer anhand der Überdeckungshöhen stromaufwärts und stromabwärts bzw. bei Kanälen mit benutzerdefinierten Abschnitten anhand der Querschnitte stromaufwärts und stromabwärts erstellt. Ein Ufer besteht aus mehreren Segmenten, wobei die Uferpunkte den Positionen der Gitterscheitelpunkte entsprechen. Die Höhen dieser Zwischenuferpunkte werden anhand der Uferhöhen stromaufwärts und stromabwärts interpoliert. Die 1D- und die 2D-Engine legen anhand der höchsten Uferpunkthöhe und der höchsten 2D-Scheitelpunkthöhe die Kuppenhöhe des Wehrs für jedes Ufersegment fest. Die Kanalufer werden in der Draufsicht als gestrichelte Linien dargestellt. Beachten Sie, dass offene Kanäle vorgabemäßig mit zwei Ufern (eines auf jeder Seite) erstellt werden. Der Austausch kann je nach Ufer- und Geländehöhe unabhängig voneinander auf jeder Seite bzw. an jedem Ufer erfolgen.
Für die Regenwassersteuerungen werden zwei Ufer um die SWC-Kontur herum generiert. Die SWC-Mittellinie gibt die Richtung der Struktur an und wird zum Aufteilen der Kontur in eine linke und eine rechte Uferseite verwendet. Abgesehen davon ähnelt der Ansatz im Wesentlichen dem für offene Kanäle. Die Wasserstände im Wasserhaltungsbereich der SWC (d. h. in der Oberflächenschicht) beeinflussen den Austausch mit dem 2D-Bereich.
Beachten Sie, dass die vom Kanal bzw. der SWC belegte Fläche durch ein Hohlraumpolygon im 2D-Bereich dargestellt wird. Das Hohlraumpolygon verhindert das Eindringen von Wasser. Dadurch wird sichergestellt, dass das durch die 1D-Engine im Kanal oder in der SWC dargestellte Wasser im 2D-Bereich nicht doppelt gezählt wird.
Vor der Analyse wird die Phase validiert, und die folgenden Szenarien werden gekennzeichnet:
Die folgenden Szenarien generieren einen Fehler, der behoben werden muss, bevor die 1D-/2D-Analyse durchgeführt werden kann:
| Fehler | Gilt für | Korrektur |
| Kanäle mit Sohlen oberhalb der Oberfläche werden für die 1D-/2D-Analyse nicht unterstützt. Überprüfen Sie den Entwurf. | Offene Verbindungen: Trapezkanal, rechteckiger Kanal, Dreieckskanal oder offene benutzerdefinierte Verbindung | Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen für die Elemente im Anwendungsabschnitt keine Sohlenhöhen oberhalb der Oberfläche aufweisen. |
| Kanäle, bei denen die Höhe stromabwärts unterhalb der Basis der Elementhöhe stromabwärts liegt, können nicht in 1D/2D analysiert werden. Überprüfen Sie den Entwurf. | Offene Verbindungen: Trapezkanal, rechteckiger Kanal, Dreieckskanal oder offene benutzerdefinierte Verbindung | Stellen Sie sicher, dass die Verbindungen für die Elemente im Anwendungsabschnitt keine Höhen stromabwärts aufweisen, die unterhalb der Basis der Elementhöhe stromabwärts liegen. |
| Die Konturen der Regenwassersteuerung dürfen sich nicht überlappen und werden für die 1D-/2D-Analyse nicht unterstützt. Überprüfen Sie den Entwurf. | Regenwassersteuerungen mit linearem Austausch: Biorückhaltungsfläche, durchlässige Befestigung, Versickerungsgraben, Becken und Drängraben | Stellen Sie sicher, dass sich die Konturen für die Elemente im Anwendungsabschnitt nicht überlappen. |
| Verbindungen dürfen die SWC-Begrenzungen nur überlappen, um Verbindungen mit Zuläufen und Auslässen herzustellen. Sie werden für die 1D-/2D-Analyse nicht unterstützt. Überprüfen Sie den Entwurf. |
Offene Verbindungen: Trapezkanal, rechteckiger Kanal, Dreieckskanal oder offene benutzerdefinierte Verbindung, die die folgenden Regenwassersteuerungen überlappt: Biorückhaltungsfläche, durchlässige Befestigung, Versickerungsgraben, Becken und Drängraben |
Stellen Sie sicher, dass Verbindungen nicht mehrmals in die bzw. aus der Kontur einer Regenwassersteuerung ein- oder austreten. Es darf nur ein Eintritts- oder ein Austrittspunkt vorhanden sein. Bei Verbindungen mit mehreren Punkten darf nur ein Abschnitt ein- bzw. austreten. |
| Verbindungen dürfen sich nicht überlappen und werden für die 1D-/2D-Analyse nicht unterstützt. Überprüfen Sie den Entwurf. | Offene Verbindungen: Trapezkanal, rechteckiger Kanal, Dreieckskanal oder offene benutzerdefinierte Verbindung | Stellen Sie sicher, dass sich keine Verbindungen für die Elemente im Anwendungsabschnitt überlappen. Verbindungen mit mehreren Punkten können sich an mehreren Stellen überlappen. |
| Verbindungen dürfen sich nicht kreuzen und werden für die 1D-/2D-Analyse nicht unterstützt. Überprüfen Sie den Entwurf. | Offene Verbindungen: Trapezkanal, rechteckiger Kanal, Dreieckskanal oder offene benutzerdefinierte Verbindung | Stellen Sie sicher, dass sich keine Verbindungen für die Elemente im Anwendungsabschnitt kreuzen. Verbindungen mit mehreren Punkten können sich an mehreren Stellen kreuzen. |
Die folgenden Szenarien generieren eine Warnung, für die keine Aktion erforderlich ist:
| Warnung | Gilt für |
| Regenwassersteuerung wurde nicht in den 2D-Austausch aufgenommen, da sie sich vollständig innerhalb einer anderen Regenwassersteuerung befindet. | Regenwassersteuerungen mit linearem Austausch: Biorückhaltungsfläche, durchlässige Befestigung, Versickerungsgraben, Becken und Drängraben |
| Schacht wurde nicht in den 2D-Austausch aufgenommen, da er sich innerhalb einer Regenwassersteuerung oder Verbindung befindet. | Nur Schächte |
| Regenwassersteuerung wurde nicht in den 2D-Austausch aufgenommen, da sie sich innerhalb einer Regenwassersteuerung oder Verbindung befindet. | Regenwassersteuerungen mit punktuellem Austausch: Zellspeicher, Kammer, Trockenbrunnen oder Tank |
| Schacht wurde nicht in den 2D-Austausch aufgenommen, da er sich außerhalb der Oberflächenbegrenzung befindet. | Nur Schächte |
| Verbindung wurde nicht in den 2D-Austausch aufgenommen, das sie oder ein Teil der Begrenzung sich außerhalb der Oberflächenbegrenzung befinden. |
Offene Kanäle |
| Regenwassersteuerung wurde nicht in den 2D-Austausch aufgenommen, da sie oder ein Teil der Begrenzung sich außerhalb der Oberflächenbegrenzung befinden. |
Regenwassersteuerungen mit linearem Austausch: Biorückhaltungsfläche, durchlässige Befestigung, Versickerungsgraben, Becken und Drängraben Regenwassersteuerungen mit punktuellem Austausch: Zellspeicher, Kammer, Trockenbrunnen oder Tank |
Wenn eine Meldung angezeigt wird, die besagt, dass Autodesk-Originalsoftware erforderlich ist, wurde die GISDataProvider-Komponente manipuliert oder ist beschädigt. Um dieses Problem zu beheben, reparieren Sie die Installation unter Programme hinzufügen oder entfernen.
Oberflächen
Offene Regenwassersteuerungen (Biorückhaltung, Versickerungsgraben, durchlässige Befestigung oder Drängraben)
Kanäle