Modellbasierter Wasserbau

Unser Leistungsangebot im Bereich Modellbasierter Wasserbau

In unseren Wasserbaulaboren am Campus und in der Eichwies in Rapperswil-Jona entwickeln wir physische Modelle für unterschiedlichste hydraulische Fragestellungen, etwa zu Flussbauwerken, Geschiebe- und Schwemmholztransport, Murgängen oder Wasserkraftfassungen. Die computergesteuerten Versuchsanlagen mit bis zu 200 l/s Ausbauwassermenge und modernste Mess- und Steuertechnik ermöglichen präzise und skalentreue Analysen. Ergänzt wird die Labortechnik durch Infrastruktur zur Materialaufbereitung und einen erfahrenen Modellbauservice.

Für grossräumige, komplexe oder dynamische Prozesse setzen wir auf leistungsstarke numerische Methoden. Unsere Ingenieurinnen und Ingenieure arbeiten mit 2D- und 3D-Strömungssimulationen (z. B. BASEMENT, OpenFOAM, FLOW-3D) zur Analyse von Hochwasserabflüssen, Sedimenttransporten, Einlaufhydraulik an Wasserfassungen.

Durch die Kombination physischer und numerischer Modelle schaffen wir robuste, nachvollziehbare Entscheidungsgrundlagen für Planung, Dimensionierung und Optimierung wasserbaulicher Infrastrukturen in Wildbächen, Flüssen und Wasserkraftanlagen.

Wasserbau Labore

Dank einer breiten Palette von Versuch- und Prüfanlagen können wir eine grosse Anzahl an Untersuchungen anbieten.

Details zum Wasserbau Labor

Referenzprojekte

Wir betreiben angewandte Forschung und Entwicklung in unserem Kompetenzbereich. Gerne präsentieren wir Ihnen unsere Projekte.

Modellversuche Holzrückhalt Zulg

Die grösste Gefährdung für Steffisburg durch die Zulg ist das Schwemmholz. Verschiedene Ereignisse haben gezeigt, dass das Schwemmholz flutwellenartig angeschwemmt werden kann. Beim Hochwasser vom 4. Juli 2012 schwoll die Zulg innerhalb von wenigen Sekunden von einem harmlosen Abfluss zu einem reissenden Wildfluss an. An der Front der Flutwelle wurde ein enormer Schwemmholzteppich mittransportiert. Die wichtigste Massnahme zur Verbesserung der Hochwassersicherheit in Steffisburg ist ein Schwemmholzrückhalt oberhalb des Siedlungsgebietes im Zulgboden, um die Hochwassersicherheit in Steffisburg und Heimberg massgeblich zu verbessern.

Zur Entwicklung eines optimalen Holzrückhaltesystems wurde ein Teil des Zulgboden in Form eines hydraulischen Modells im Massstab 1:45 nachgebaut und diverse Versuchsserien durchgeführt. Durch die zahlreichen Versuche und Optimierungen wurde die Bestvariante ausgearbeitet, die aus einem V-Rechen und einem flussabwärtsliegenden Parallelrechen besteht. Die Modellversuche haben gezeigt, dass bei einem HQ₃₀ Gewitterereignis ca. 85 % der Schwemmholzfracht zurückgehalten werden kann. Bei den HQ₁₀₀ Ereignissen (langandauerndes Ereignis, Gewitterereignis) liegt der Holzrückhalt zwischen 90 % und 95. Der Geschiebetrieb wird durch das Rückhaltesystem um ca. 20 % bis 40 % reduziert.

Modellversuche Fassung (Wasserkraftwerk) Eugenisee

Die bestehende Fassungsanlage Eugenisee wird komplett durch eine neue ersetzt, da die Wehranlage der Fassung auf eine grössere Entlastungskapazität umgebaut werden muss. Die Stauhaltung wird mittels zwei Segmentschützen bewirtschaftet. Der neue Entsander weist gesamthaft 6 Entsanderbecken auf. Davon wird die Engelberger Aa in vier resp. der Erlenbach in zwei Entsanderbecken gefasst. Aufgrund der komplexen Strömungsverhältnisse im Fassungsbereich und zum Nachweis der Wehrkapazität wurden hydraulische Modelluntersuchungen zur Fassung Eugenisee im Labor des IBU Institut für Bau und Umwelt der OST in Rapperswil durchgeführt.
Das hydraulische Modell der Fassung Eugenisee wurde im Massstab 1:30 in Froud’scher Ähnlichkeit erstellt. Die Versuche wurde mit beweglicher Sohle sowie mit anfallendem Schwemmholz durchgeführt. 

3D-Modellierung des Hochwasserschutzbauwerks Reschubach

In den Gebieten Reschubach kam es in der Vergangenheit immer wieder zu Über-schwemmungen aus dem Reschubach, der im Volksmund auch Katzenbach genannt wird. Ein Hochwasserschutzkonzept wurde zwischen dem Geschiebe- und Schwemm-holzrückhalt (GHR) und der Mündung des Bachs in den Entsumpfungskanal bearbeitet. Aus diesem Konzept wurde ein Hochwasserschutzprojekt bis zu einem HQ₃₀₀ Unterhalb der Staatstrasse bis zur Mündung in den Entsumpfungskanal ausgearbeitet. Durch diese Massnahmen sollte das Überschusswasser auf die westliche Landwirtschaftsfläche entlastet werden, das die Eindolung unter der Autobahn nicht abführen kann.

Das Hochwasserschutzprojekt wurde durch die 3D-Modellierung von Hochwasserereignissen HQ₁₀₀ und HQ₃₀₀ überprüft. Der erste Projektentwurf konnte anhand der Modellierungsergebnisse optimiert und angepasst werden. Insbesondere wurden das Streichwehr und der anschliessende Sammelkanal sowie der Entlastungskanal so modifiziert, dass die Strömung hydraulisch optimal abfliessen kann. Zusätzlich wurde der Einlauf des Durchlasses unter der Autobahn so angepasst, dass die Kapazität bei beiden Hochwasserereignissen vollständig ausgenutzt werden kann. Mit den optimierten Bauwerken kann das Hochwasserschutzprojekt der vorgesehenen Schutzziele erfüllen.