Ein simulationsbasiertes Entscheidungshilfewerkzeug zur Optimierung der operationellen Talsperrenbewirtschaftung
| dc.date.accessioned | 2024-02-26T13:37:56Z | |
| dc.date.available | 2024-02-26T13:37:56Z | |
| dc.date.issued | 2016 | |
| dc.identifier | doi:10.17170/kobra-202401319492 | |
| dc.identifier.uri | http://hdl.handle.net/123456789/15492 | |
| dc.description | Zugleich: Dissertation, Universität Kassel, 2016 | |
| dc.language.iso | ger | |
| dc.publisher | kassel university press | |
| dc.rights | Namensnennung - Weitergabe unter gleichen Bedingungen 4.0 International | * |
| dc.rights.uri | http://creativecommons.org/licenses/by-sa/4.0/ | * |
| dc.subject | Entscheidungsunterstützungssystem | ger |
| dc.subject | operationeller Talsperrenbetrieb | ger |
| dc.subject | simulationsbasierte Optimierung | ger |
| dc.subject | Modellbasierte prädiktive Regelung | ger |
| dc.subject | decision support system (DSS) | eng |
| dc.subject | management of reservoirs | eng |
| dc.subject | simulationbased optimization | eng |
| dc.subject | model predictive control | eng |
| dc.subject.ddc | 600 | |
| dc.title | Ein simulationsbasiertes Entscheidungshilfewerkzeug zur Optimierung der operationellen Talsperrenbewirtschaftung | ger |
| dc.type | Buch | |
| dcterms.abstract | Die optimale Bewirtschaftung von Talsperren mit vielfältigen Nutzungen und den damit einhergehenden teilweise konträren Zielvorgaben stellt im ereignisbezogenen Echtzeitbetrieb eine besondere Herausforderung dar. Dies gilt insbesondere dann, wenn die unterstrom gelegene Gewässerstrecke Teil des Bewirtschaftungskonzeptes der Talsperre ist. Die Abgabestrategie ist im täglichen Entscheidungsprozess an die jeweils aktuelle und kurzfristig zu erwartende Abflusssituation bedarfsgerecht anzupassen. Um in Abhängigkeit der äußeren Einflussfaktoren eine vorausschauende Planbarkeit zu gewährleisten und in der Praxis eine optimale Betriebsweise zur Erfüllung der Einzelziele festlegen zu können, sind detaillierte Eingangsdaten sowie fundierte Kenntnisse zur hydraulischen Wirkung von Abgabestrategien erforderlich. In diesem Prozess können Fachanwendungen die notwendigen Informationen bereitstellen und einen unterstützenden Beitrag zur Entscheidungsfindung leisten. In der vorliegenden Arbeit wird das auf freien Software-Produkten aufbauende simulationsbasierte Entscheidungshilfewerkzeug DSS-Edertalsperre entwickelt und wissenschaftlich evaluiert, das den Anwender im operationellen Talsperrenbetrieb zur Festlegung einer optimalen Betriebsstrategie unterstützt. Mit dem Simulationswerkzeug werden die Teilprozesse der Talsperrenbilanzierung auf Basis eines Speichermodells sowie das Fließverhalten innerhalb der Gewässerstrecke unter Verwendung eines Fließgewässermodells mit hoher Genauigkeit beschrieben. Auf Basis von Beobachtungs- und Vorhersagedaten kann der Anwender Modellrechnungen durchführen, um die zukünftige Wirkung einer definierten Abgabestrategie auf die unterhalb der Talsperre gelegene Gewässerstrecke erfahren zu können. Mit dem implementierten Konzept der modellbasierten prädiktiven Regelung können für verschiedene Bewirtschaftungsfälle simulationsbasierte Optimierungsrechnungen zur zukünftigen Talsperrenabgabe unter Beachtung der Nutzungsrestriktionen sowie der teilweise konträren Zielvorgaben in der Talsperre und am Gewässerpegel erfolgen und mögliche Handlungsspielräume in der Bewirtschaftung aufgezeigt werden. Die Anwendbarkeit des DSS-Edertalsperre wird an dem Talsperren- und Fließgewässersystem der Edertalsperre beispielhaft dargelegt. Die vorliegenden Untersuchungen, die praxisnahen Anwendungen und die erfolgreiche Implementierung in die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung zeigen, dass die Verknüpfung von Praxiserfahrung und simulationsbasierter Modelloptimierung den täglichen Entscheidungsprozess zur Wahl einer bestmöglichen Betriebsstrategie effizient unterstützen kann. | ger |
| dcterms.abstract | The most effective management of multi-purpose reservoirs is particularly challenging for real-time operations which are event-driven. The challenging part is to ensure a predictive planning and determine the best possible operational strategy. This applies especially if the downstream reaches of the stream network are part of the reservoir management concept. The discharge release strategy has to be adapted appropriately to the actual and short-term flow situation. To ensure a predictive planning capability which depends on various outside influences and to provide an optimized reservoir operation to fulfil the different individual objectives, it is required to include detailed data as well as profound knowledge on the hydraulic effects of discharge release strategies. Within this process necessary information may be provided by technical applications which may support the decision-making. In this thesis the DSS-Edertalsperre is developed on a basis of freely available software products and is subsequently scientifically evaluated. It supports the user to determine an optimized operational strategy of reservoir management. The simulation tool describes the sub-processes of reservoir water balance based on a storage model and the flow characteristics in downstream reaches on the basis of a river flow routing model with high accuracy. Based on observed and predicted data the user may process predictive calculations to investigate the future effects of a chosen discharge release strategy on the reaches downstream the reservoir. The implemented concept of model-based predictive control provides simulation-based optimization calculations for different cases of management. This considers usage restrictions as well as contradictory objectives for the reservoir and downstream gauges and may depict possible options for actions in a particular reservoir operation. The practical applicability of the DSS-Edertalsperre is shown on the example of the Eder dam reservoir. The presented investigations and practical applications as well as the successful implementation in the Federal Waterways and Shipping Administration show the efficient support of daily decision processes to choose the best operational strategy by linking practical experience with simulation-based model optimization. Based on these results, upcoming conflicts of objectives can be analysed efficiently. In combination with the users’ practical experience, a feasible control instruction may be derived. | eng |
| dcterms.accessRights | open access | |
| dcterms.creator | Rötz, Alexander | |
| dcterms.dateAccepted | 2016-04-29 | |
| dcterms.extent | XXX, 244 Seiten | |
| dcterms.isPartOf | Kasseler Wasserbau-Mitteilungen | ger |
| dc.contributor.corporatename | Kassel, Universität Kassel, Fachbereich Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen | |
| dc.contributor.referee | Theobald, Stephan (Prof. Dr,) | |
| dc.contributor.referee | Habersack, Helmut (Prof. Dr.) | |
| dc.publisher.place | Kassel | |
| dc.relation.isbn | 978-3-7376-5033-5 | |
| dc.subject.swd | Talsperre | ger |
| dc.subject.swd | Bewirtschaftung | ger |
| dc.subject.swd | Entscheidungsuntersützungssystem | ger |
| dc.subject.swd | Optimierung | ger |
| dc.subject.swd | Simulation | ger |
| dc.type.version | publishedVersion | |
| dcterms.source.volume | Band 21 | |
| kup.iskup | true | |
| kup.series | Kasseler Wasserbau-Mitteilungen | ger |
| kup.subject | Naturwissenschaft, Technik, Informatik, Medizin | ger |
| kup.typ | Dissertation | |
| kup.institution | FB 14 / Bauingenieur- und Umweltingenieurwesen | |
| kup.binding | Softcover | |
| kup.size | DIN A5 | |
| ubks.epflicht | true |
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