N-A-Modell Großes Meer mit NASIM-HDR
27.05.2021
Kommunales Hochwasserrisikomanagement
27.05.2021
Praxistaugliche Modellierungssoftware und kundenspezifische Web-Informationssysteme
Unsere Softwarelösungen unterstützen Behörden und Ingenieurbüros dabei, Lösungen für die aktuellen Herausforderungen und Fragestellungen der Gewässerbewirtschaftung zu finden. Damit trägt Hydrotec mit der Softwarentwicklung für die Wasserwirtschaft seit vielen Jahren zur Digitalisierung in diesem Bereich bei.
Hydrotec entwickelt und vertreibt leistungsstarke Softwareprodukte und Web-Informationssysteme für die Wasserwirtschaft mit den Schwerpunkten Gewässerhydraulik, Hydrologie und Gewässerbewirtschaftung sowie der Integration von geografischen Informationen.
Ansprechperson: Dipl.-Math. Bendedikt Rothe
Grundsätze der Softwareentwicklung für die Wasserwirtschaft
Eigene Erfahrungen im fachlichen Einsatz unserer Produkte, die Resonanz unserer Kunden sowie technische Neuerungen fließen ständig in die Weiterentwicklung unserer Produkte ein. Ebenso integrieren wir die Ergebnisse von kundenspezifischen Entwicklungen in unsere Softwareprodukte, sodass diese Innovationen der gesamten Anwendergemeinde zur Verfügung stehen. Hinter allem stehen die zentralen Leitgedanken: Integration fachlicher Anforderungen und Anwendung robuster, offener Softwaretechnologie. Bei der Integration von Datenbanken, Zeitreihensystemen und Geodaten verwenden wir Industriestandards und gewährleisten einen standardisierten Datenfluss.
Numerik-Expertise bei Hydrotec
Quintessenz unserer Entwicklungsarbeit ist es, theoretische Modellansätze numerisch so aufzubereiten, dass Ingenieure und Ingenieurinnen sie für ihre Aufgabenstellungen in der Praxis anwenden können. Komplexe mathematische Zusammenhänge werden von uns in gut bedienbare Programme umgesetzt, sodass sie allen in der Wasserwirtschaft Tätigen zur Verfügung stehen.
Um wasserwirtschaftliche Prozesse mathematisch optimal abzubilden, stehen wir in engem Kontakt mit Fachleuten aus dem High-Performance-Computing und mit Mathematik/Numerik-Lehrstühlen an der RWTH Aachen. Die universitären Ideen und Anregungen in robuste, praxistaugliche Programme umzusetzen, ist unsere Herausforderung.
Wenn Kunden spezielle Funktionen oder Ansätze in unseren Standardprodukten wie HYDRO_AS-2D, NASIM, Jabron oder TimeView benötigen, nehmen wir gerne Anfragen zur Umsetzung an. Die Anforderungen analysieren wir bzgl. der rein kundenspezifischen und der allgemein nutzbaren Anteile. Die allgemein nutzbaren Funktionen fließen in neue Versionen unserer Standardprodukte ein. Wir pflegen sie dauerhaft, sodass sie den Kunden in späteren Versionen der Software unterstützen und auch anderen Anwendenden zur Verfügung stehen.
Aktuelle Entwicklungen
Beispiele für Softwarentwicklung für die Wasserwirtschaft, die im Zusammenhang mit Kundenanforderungen entstanden sind:
LASER_AS-2D 2.0
LASER_AS-2D dient zum Ausdünnen von Laserscandaten und zur Erzeugung von Berechnungsnetzen für 2D-Modelle. In LASER_AS-2D 2.0 haben wir neue Ansätze zum Ausdünnen und Vernetzen von Punkten implementiert. Dadurch erreicht es eine deutlich höhere Performance und kann variable Rasterweiten verarbeiten. Um Bruchkanten im Gelände richtig darzustellen, haben wir einen Algorithmus zur Umverteilung von Stützstellen angewandt. Er verhindert in Abhängigkeit zur Rasterzellengröße, dass Knicke entfernt werden und dass der Punktabstand für einzelne Bruchkanten verkleinert wird, um gerundete Strukturen besser abzubilden. Mehr dazu …
Scripting-Integration in HYDRO_AS-2D (Kanalnetzkopplung)
Mit HYDRO_AS-2D 5.0 ist es möglich, mithilfe von skriptgesteuerten Simulationen sehr komplexe Steuerungsvorgänge in wasserwirtschaftlichen Systemen abzubilden. Durch die Skripte können während der Berechnung Modelldaten verändert, abgefragt, ausgegeben bzw. eingelesen werden. HYDRO_AS-2D stellt damit einen Rahmen zur Verfügung, in dem Anwender kreativ neue Anwendungen mit der Skriptsprache LUA entwickeln können. Wir selbst haben damit die Kopplung von Kanalnetzmodellen mit HYDRO_AS-2D realisiert und das Scripting zur Modellierung von Starkregenabflüssen eingesetzt. Mehr dazu …
Hydrodynamische Modellierung mit NASIM HDR
NASIM bietet einen integrierten hydrodynamischen Rechenkern. Mit ihm kann man einzelne Transport-Systemelemente hydrodynamisch modellieren, um die Abflüsse bei komplexen Fließverhältnissen abzubilden. Dadurch lässt sich der hydraulische Einfluss der Gewässergeometrie (Einengung, Aufweitungen) und von Bauwerken (Durchlässe, Brücken, Drosselbauwerke) berücksichtigen und quantifizieren. Auch Rückstaueffekte, Fließumkehr und deren Auswirkungen werden erfasst. Mehr dazu …
Stoffumsetzung in NASIM integriert
Im Zusammenhang mit dem hydrodynamischen Rechenkern kann NASIM künftig nicht nur Stoffeinträge und den Stofftransport berechnen, sondern auch die Umsetzung von Stoffen. Die dazugehörigen Formeln sind über ein erweiterbares Plugin-Konzept in NASIM frei integrierbar. Ein Streeter-Phelps-Plugin zur Simulation des Sauerstoffgehaltes ist in NASIM 5 direkt verfügbar und kann z. B. für Einleitungsnachweise auch für empfindliche Fließgewässer wie Großsalmoniden-Laichgewässer verwendet werden. Mehr dazu …
NASIM-Geodatenbank und GIS-Schnittstelle
NASIM 5 speichert die Modelldaten in einer Geodatenbank auf Basis von SQLite. Das bisherige proprietäre NASIM-Persistenz-Format wird damit durch ein offenes und gut dokumentiertes Format abgelöst. NASIM stellt die Datenformate selbstständig um. Die Geodatenbank kann mit gängigen GIS-Programmen (ArcMap, ArcGIS Pro, QGIS) verarbeitet werden. Mehr dazu …
Automatische Optimierung in NASIM
Der integrierte NASIM-Optimierer führt automatisiert Simulationsläufe durch und optimiert das System dabei auf Zielgrößen wie z. B. minimale Kosten, Beckenvolumen und -kenngrößen oder Drosselabgaben. Mit dem NASIM-Optimierer lassen sich auch existierende Kanalnetze noch nachträglich optimieren. Dazu variiert NASIM die Drosselabgaben, um bestimmte Entlastungsraten einzuhalten. Betreiber können dadurch eine optimierte Einstellung der Drosselorgane ermitteln und die Entlastungsraten des Netzes ohne Ausbau der Bauwerke reduzieren. Mehr dazu …
Kundenspezifische Web-Informationssysteme
Wir entwickeln auf Web-Technologie basierende Informationssysteme für spezifische Anforderungen aus der Wasserwirtschaft. Dazu kombinieren wir Datenbanktechnologie mit GIS-Anbindung, und wir nutzen Cloud-Technik und Webdienste. Bei der Umsetzung profitieren unsere Auftraggeber von Fachwissen aus der Gewässerbewirtschaftung und der Informatik, auf das wir gleichermaßen zugreifen können.
Oft fließen bei der Softwareentwicklung für die Wasserwirtschaft Lösungen aus der Modellierungssoftware in die Verbesserung unserer Informationssysteme ein.
Für die 1D-Modellierung, die auf Querprofildaten basiert, entwickelten wir z. B. eine Querprofildatenbank. Diese ist nun eine Grundlage für ein Informationssystem zum Management von Gewässerunterhaltungsmaßnahmen. Einige Referenzen für von uns entwickelte Web-Informationssysteme seien hier genannt:
- Kooperatives Informationsmanagement in der Wasserwirtschaft: Wasser-DE
- Flussgebietsmanagement: WWI-Web
- Transparente Verteilung der Fördergelder an die Länder: eNHWSP
- eGovernment-System für Mittelfristige Investitionsplanung „MIP-Förderung“: MIP
- Fischerei-Informationssystem: FIS
Dipl.-Math. Benedikt Rothe
Dipl.-Math. Benedikt Rothe
Der Mathematiker kam 1994 nach seinem Mathematik-/Informatikstudium zu Hydrotec und bereicherte die Software-Entwicklung mit seinen fundierten mathematischen und numerischen Kenntnissen.
Er ist seit 2015 Gesellschafter und erhielt 2016 Prokura. Bei Hydrotec leitet er die Arbeitsgruppe Softwareentwicklung. Unter seiner Führung werden unsere Softwareprodukte NASIM, HYDRO_AS-2D, Jabron und TimeView und ihre GIS-Erweiterungen ständig nach aktuellen Anforderungen in der Wasserwirtschaft weiterentwickelt und technisch auf den neuesten Stand gebracht.
Als Software-Architekt konzipiert er innovative Datenbanksysteme für Wasserverbände und -behörden und trägt damit zur Digitalisierung in der Wasserwirtschaft bei. Aufgrund seiner langjährigen Erfahrung ist er ein gefragter Berater bei der Steuerung von Projekten zum Datenmanagement und zur GIS-Integration in der Wasserwirtschaft.