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Reinhard Beck Geschäftsführer Ingenieurbüro Reinhard Beck GmbH & Co. KG

Wasser mit Plan

Das Ingenieurbüro Reinhard Beck steht für maßgeschneiderte Lösungen auf höchstem Niveau.

Unsere Leistungen reichen von der Bedarfsplanung im Wasserbau über individuelle Studien und Kanalplanungen bis hin zu Gewässerausbaumaßnahmen und Baubegleitungen. Eines unserer Kernthemen ist die Gefahren- und Risikoanalyse mit Blick auf urbane Sturzfluten.
 

Mehr als 30 Mitarbeiter bearbeiten Projekte im In- und Ausland. Unsere zielgerichtete und effektive Kommunikation garantiert eine schnelle und professionelle Umsetzung. Wir schaffen den Spagat zwischen wasserrechtlichen Anforderungen und kreativen Lösungen, ohne den ökologischen Anspruch aufzugeben.

NEWS:

Straßenerneuerung und Kanalsanierung in Asenbach


Das Ingenieurbüro Beck übernimmt die Planungen für die Straßenerneuerung und Kanalsanierung des Volmetaler Stadtteils Asenbach. Das hat der Bau- und Planungsausschuss bei einer Sitzung im Ratssaal beschlossen und die nötigen Mittel freigegeben. Konkret geht es um eine Erneuerung der Straße auf einer Fahrbahnbreite von 5,50 Metern und einen neuen Gehweg von 1,50 Meter Breite. Zeitgleich werden punktuelle Schäden am Kanal mittels Sanierungsroboter behoben. Insgesamt fallen nach den Berechnungen des Ingenieurbüros Beck rund 2,5 Millionen Euro für den Vollausbau der Straße samt einseitigem Ausbau des Gehwegs, der Reparatur des Mischwasserkanals und der Sanierung der Bachverrohrung an.


Bei der Ratssitzung vor Ort waren Christian Fengler und Karl Gerhard vor Ort. Um zu verdeutlichen, wie dringend die Maßnahmen sind, machten sie auf geflickte Bereiche, Risse und Fehlstellen in der Straße aufmerksam. „Die bisher durchgeführten Unterhaltungsarbeiten reichen nicht mehr aus, um die Straße dauerhaft in einem ordnungsgemäßen Zustand zu erhalten“, sagte Fengler: „Eine Erneuerung der Deckschicht allein genügt nicht, nach kurzer Zeit würden sich wieder Risse bilden.“



Grundwassermodellierung


Wenn es um hydrogeologische Fragen geht, sind Grundwassermodelle wichtige Hilfsmittel. Durch sie lässt sich prognostizieren, was passiert, wenn in den Grundwasserhaushalt eingegriffen wird - beispielsweise durch eine Wasserentnahme. Basis dafür ist die mathematische Beschreibung von Grundwasserströmungs- und Transportvorgängen.


Für einfache Betrachtungen und homogen verteilte Parameter existieren analytische Lösungen. Diese Gleichungen liefern exakte Lösungen und haben einen geringen Rechen- und Programmieraufwand.


Sobald komplexere Randbedingungen und inhomogene Untergrundparameter vorhanden sind, kommen numerische Verfahren und Modelle zum Einsatz. Dabei wird zwischen Finite-Differenzen, Finite-Elementen und Finiten-Volumen unterschieden.


Keine der Methoden führt grundsätzlich zu besseren Ergebnissen. Je nach eingesetzter Software wird eine der Methoden verwendet. Mit der Finiten-Element Methode lassen sich beispielsweise räumliche Strukturen flexibler nachbilden als mit der Finiten-Differenz Methode.


Prinzipiell wird zwischen Porengrundwasserleiter, Kluftgrundwasserleiter und Karstgrundwasserleiter unterschieden. Mit einem Grundwassermodell lassen sich beispielsweise folgende Fragestellungen bearbeiten:



  • Wasserrechtsanträge für Baumaßnahmen (Einleitung/Entnahme)

  • Einzugsgebiete von Grundwasserentnahmen -> Ausweisung von Wasserschutzzone, Grundwassersanierungsmaßnahmen

  • Auswirkungen von tiefgründenden Bauwerken - Sperrwirkung, Änderung von Fließrichtungen und Fließgeschwindigkeiten

  • Ermittlung von Flurabständen

  • Ermittlung von Grundwassergleichenkarten

  • Auswirkungen von Bergsenkungen

  • Gewässerverlegung / Veränderungen an der Gewässersohle

  • Auswirkungen auf das Grundwasser von Gewässereinleitungen

  • Erstellen von Grundwassersanierungskonzepten (Brunnenstandorte, Fördermengen)

  • Auswirkung von Klimaveränderung -> veränderte Grundwasserneubildung


Mögliche Grundwassermodelltypen sind 2D-Modelle, 3D-Modelle oder Vertikalmodelle. Die Art der Fragestellung bedingt den Modelltyp.


Ein 2D-Modell wird aufgebaut, wenn



  • Die Strömung nahezu horizontal erfolgt,

  • die Mächtigkeit des Aquifers sehr viel kleiner als dessen horizontale Erstreckung ist,

  • ein Grundwasserstockwerk betrachtet wird oder

  • Brunnen voll verfiltert sind.


Ein 3D-Modell wird aufgebaut, wenn



  • die Strömung eine vertikale Komponente hat,

  • Grundwasserentnahmen aus anderer geologischen Schichten erfolgen oder

  • mehrere Grundwasserleiter (GW-Leiter/GW-Stauer/GW-Leiter) vorhanden sind.


Ein Vertikalmodell wird aufgebaut, wenn eine "1m" Betrachtung zum Beispiel für die Ermittlung von Sickerlinien bei Talsperren, Dämmen oder Deichen durchgeführt wird.


Für ein Grundwassermodell ist ein Modellrand festzulegen. Modellränder können entlang bekannter Wasserstände (zum Beispiel große Gewässer oder Vorfluter), entlang bekannter oder geschätzter Zuflussmengen oder entlang einer Isolinie ohne Zufluss (Wasserscheide) angesetzt werden.


In das Modell müssen als Zwangsgeometrien unter anderem Brunnen, Messstellen, tiefgründende Gebäude und Gewässersystem eingearbeitet werden. Innerhalb des Modellrands wird ein Netz aus Knoten und Elementen erzeugt. Je nach verwendeter Software kann das Netz nur aus Dreiecken, nur aus Vierecken oder aus Drei- und Vierecken bestehen.


Den Knoten und Elementen müssen anschließend Eigenschaften sowie Rand- und Anfangsbedingungen zugewiesen werden. Das Modell benötigt in Abhängigkeit der Fragestellung zum Beispiel:



  • Geländeoberfläche (DHM)

  • Durchlässigkeit (aus Literatur, Pumpversuche, Kalibriergröße)

  • Porosität

  • Unterfläche (geologische Schichtgrenze mit deutlich kleinerer Durchlässigkeit)

  • Festes Potential (mindestens an einem Knoten)

  • Gemessene Grundwasserstände für die Kalibrierung

  • Entnahmen/Einleitungen

  • Grundwasserneubildung (je nach Verfahren: Niederschlag, Bodentyp, Bodennutzung, Neigung des Geländes,…)

  • Leakage und ggf. Wasserstände von Vorflutern/Gewässern

  • Einbindetiefen von sperrenden Bauwerken


Die Berechnung erfolgt mit Hilfe von Gleichungslösern auf Basis der Kontinuitätsgleichung und des Darcy-Gesetzes. Das Ergebnis der Berechnung wird durch die Auswertung der Wasserbilanz kontrolliert.


Prinzipiell muss zwischen einer stationären und einer instationären Berechnung unterschieden werden. Nach der Erstellung wird das Modell kalibriert. Die Kalibrierung erfolgt meist mit gemessenen Grundwasserständen. Dabei ist möglichst eine Mittelwassersituation zu verwenden.


Bei einer stationären Kalibrierung wird die angesetzte Durchlässigkeit durch die Berechnung überprüft und gegebenenfalls iterativ verändert, damit die gemessenen Grundwasserstände möglichst genau mit den berechneten Grundwasserständen übereinstimmen. Bei einer instationären Kalibrierung kommt noch der Speicherterm (Porosität) als weitere Kalibriergröße hinzu. Ein kalibriertes Modell wird als prognosefähig angesehen. Das Ergebnis einer Strömungsberechnung sind Grundwasserstände, Grundwasserfließrichtungen und Grundwasserfließgeschwindigkeiten.



Schwebebahnlauf 2018


Sportlich und fit unterwegs: Auch beim Schwebebahnlauf 2018 hat das Team des Ingenieurbüros Beck in diesem Jahr teilgenommen - insgesamt mit neun Läufern (Sebastian Arns, Cirsten Bussmann, Kai Dankowski, Anna Giskes, Dominik Grüner, Maren Schlag, Martin Schwefringhaus, Simon Schwefringhaus, David Wollmer). Trotz der hohen Temperaturen sind alle wohl behalten ins Ziel gekommen und hatten gemeinsam einen schönen Tag. Das Team freut sich schon auf den Lauf im kommenden Jahr!



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