Projektlaufzeit: 2005 – 2006

Förderung / Auftraggeber:

Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF)

Voith/Siemens Hydro Power Generation

Verbundpartner:

• Karlsruher Institut für Technologie / Institut für Wasser und Gewässerentwicklung (IWG)
• Allrussisches Forschungsinstitut für Hydrotechnik und Melioration in Moskau (VNIIGIM)
• Staatliche Universität für Umweltwissenschaften in Moskau (MSUEE)
• Staatliche Universität für Architektur und Bauwesen in Nizhniy Novgorod (NNGASU)

Veranlassung / Zielsetzungen:

• Weiterentwicklung und Erprobung innovativer Simulationstechniken zur Staustufenregelung unter Berücksichtigung verschiedener Nutzungs­anforderungen aus Wasserkraft, Hochwasserschutz, Schifffahrt und Ökologie
• Know-How-Transfer an russische Projektpartner

Methoden / Entwicklungen:

• 1D-HN-Modellierung ausgewählter Stauhaltungen an Hochrhein und Wolga (HN-Verfahren: STReAM)
• Integration des Modells in die Entwicklungsumgebung von MATLAB/Simulink und Kopplung mit Automatisierungsfunktionen (Staustufensimulationstool)
• Anwendung bestehender Regelungsstrukturen (Stauziel-, OW/Q- und A/Q-Regelung) sowie Entwicklung innovativer Regelungsstrukturen zur Verbesserung der Regelgüte
• Erstellung einer Vorschrift zur Ermittlung der relevanten Parameter eines Wasserhaushaltsreglers

Ergebnis:

• 1D-HN-Modellierung einer Teststauhaltung am Hochrhein sowie der Wolga-Stauhaltungen Gorky (Nizhniy Novgorod) und Tscheboksary
• Analyse der Charakteristik der ausgewählten Stauräume
• Einsatz des Staustufensimulationstools zur Modellierung der Wasserhaus­haltsregler sowie zur Wahl der Regelungsparameter für die ausgewählten Stauräume
• Entwicklung verschiedener innovativer Ansätze zur weiteren Verbesserung einer OW/Q-Regelung; getestet wurden unter anderem eine Regelung mit Fuzzy-Control sowie die Aufschaltung der Zuflussinformation an der Ober-Oberlieger-Stauhaltung
• Erprobung und Bewertung der neuen Regelungskonzepte durch ein umfassendes Variantenstudium synthetischer Abflussszenarien und realer Ereignisse

MATLAB/Simulink Strukturbild für die Stauzielregelung bei der Stauhaltung Tscheboksary

Schema einer OW/Q-Regelung mit Ober-Oberlieger-Aufschaltung