Wasserstraßen

An der Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) befasst sich Rebekka
Kopmann in der Abteilung für Flusssysteme mit Analysen und
Prognosen des Systemzustands von Bundeswasserstraßen.
Strömungsmodelle liegen am BAW sowohl als nachgebaute Modelle von
Flussstücken als auch als mathematisch beschriebene Computermodelle
vor, die nur im Rechner simuliert werden. Im Gespräch mit Gudrun
Thäter beschreibt sie die Herausforderung der Kalibration der
Simulationsmodelle an die Wirklichkeit, damit sinnvolle Analysen
und Prognosen möglich werden. Neben vielen weiteren Parametern ist
die Rauheit im Fluss sehr wichtig und ist leider nur sehr
zeitaufwendig zu bestimmen. Die Aufgabe führt sie auf ein
Optimierungsproblem zurück, wo die unbekannten Parameter durch
Annäherung vielfach ausgeführter Simulationen an die gemessene
Wirklichkeit bestimmt werden. Da eine einzelne Flusssimulation
teilweise tagelang rechnet, sucht sie nach sinnvollen
Vereinfachungen oder Alternativen, die das Problem schneller lösen.
Aktuell werden Methoden der Automatischen Differentiation
eingesetzt, die helfen Gradientenverfahren zur Annährung an die
Lösung zu beschleunigen. Dabei trifft man auch auf
interdisziplinäre Herausforderungen, wenn es um die feinen
mathematischen Unterschiede zum Beispiel zwischen Ableitung,
Steigung und einem Gradienten geht. Literatur und
Zusatzinformationen

R. Kopmann, A. Goll (eds): 20th TELEMAC-MASCARET User
Conference 2013, Proceedings, Karlsruhe, 2013.

U. Merkel, J. Riehme, U. Naumann: Rückrechnung von Rand- und
Anfangsbedingungen mit Telemac und Algorithmischer
Differentiation, Wasserwirtschaft H.12, S.22-27, 2013.

R. Kopmann, M. Schäfer: Automatic Calibration with
Telemac-AD, Proceedings 21st Telemac-Mascaret User Conference
2014, Grenoble (abstract submitted), Okt. 2014.

M. Schäfer: Erprobung von Optimierungsalgorithmen für die
Kalibrierung eines Finite-Elemente Strömungsmodells auf Basis von
Gradienten. Masterarbeit Karlsruher Institut für Technologie,
Karlsruhe, 2014.