Dienstleistungen
Riale di Lodrino, Lodrino (TI)
Laboratorium3D bietet folgende Dienstleistungen an:
- physikalische Modellierung von hydrodynamischen und fluvialen Prozessen mit oder ohne Geschiebetransport oder Schwemmholzmaterial, wie zum Beispiel die Prüfung der Stabilität von Stabilisierungsmassnahmen (z.B. unstrukturierte oder eigendynamische Blockrampen) und Sohlenstrukturierungsmassnahmen oder die Analyse der Abflussbedingungen in Bezug auf die Wiederherstellung der Fischwanderung
- physikalische und numerische Modellierung (2D und 3D) von Murgängen zur Untersuchung der Strömungs- und Ablagerungsdynamik und der Wechselwirkungen zwischen Strömung und Bauwerken
- physikalische Modellierung kombiniert mit 3D numerischer Modellierung (hybride Modellierung) von hydrodynamischen und fluvialen Prozessen, insbesondere die Analyse der Abflussbedingungen (Wasserspiegellage, Fliessgeschwindigkeiten, Kräfte, die auf einen Block oder auf ein Objekt einwirken) für die in einem Projekt berücksichtigten Szenarien;
- Analyse und Optimierung von Projektvarianten durch physikalische oder hybride Modellierung (= Kombination von physikalischer und 3D numerischer Modellierung);
- physikalische Modellversuche mit oder ohne Geschiebetransport zur Entwicklung und Optimierung neuer Messinstrumente oder innovativer Messsysteme in Bezug auf Hydrodynamik, Geschiebetransport, Turbulenz und die Beschreibung der Sohlenlage oder der Wasseroberfläche;
- Plattform für Informationen, Sensibilisierung und Wissenstransfer zum Thema Management von natürlichen Ressourcen. Der hydraulische Nachweis einer projektierten Massnahme in einem physikalischen Modellversuch ist ein wichtiger Faktor für die Schaffung eines Konsenses über das Projekt;
- Plattform für Weiterbildung von Fachleuten im Bereich Flussbau und Schutz vor Naturgefahren.
Methoden
Fiume Maggia, Ponte Brolla (TI)
Die wichtigsten Methoden, um die beschriebenen Dienstleistungen anzubieten, sind die folgenden:
Physikalische Modellierung
Bei der physischen Modellierung wird eine vorhandene Situation oder eine Projektsituation im Massstab (häufig im Massstab zwischen 1:20 und 1:30) reproduziert. Im Modell werden die geometrischen Parameter (die Topographie der Sohle, die Form und Grösse der Bauwerke) und die hydraulischen Parameter (Abfluss, Geschwindigkeit, Geschiebetransport usw.) gemäss den Gesetzen der physikalischen Modellierung skaliert. Diese Gesetze werden entsprechend der analysierten Problematik definiert. Die physikalische Modellierung ermöglicht die Visualisierung und Messung der hydrodynamischen Prozesse in den analysierten Situationen.
Messungen
Messtechniken und -methoden sind für die Untersuchung von Phänomenen an einem physikalischen Modell von grundlegender Bedeutung. Ziel ist die quantitative Beschreibung der massstabsgetreuen Prozesse und die Quantifizierung der für die Dimensionierung und Realisierung eines Projektes massgebenden Parameter. Je nach Bedürfnis des Projektes sind der Abfluss (Geschwindigkeitsfelder, Abflusstiefen, Turbulenzstruktur), die Sohlenlage, die Oberfläche des Wasserspiegels, der Geschiebetransport und die einwirkenden Kräfte auf einen Block, der in der Strömung liegt, von Interesse.
3D numerische Modellierung
Die physikalische Modellierung wird von der numerischen 3D-Modellierung begleitet: Zum einen wird das numerische Modell anhand der im Labor erzielten Ergebnisse validiert, zum anderen ermöglicht das einmal validierte numerische Modell die Analyse von Situationen, in denen die physikalische Modellierung keine zuverlässigen Ergebnisse liefert (z. B. in Fällen, in denen die Abflusstiefe zu gering ausfällt und daher Viskositäts- oder Kapillaritätsphänomene auftreten) und ermöglicht die Erweiterung der analysierten Szenarien und / oder Situationen, ohne das physikalische Modell anpassen zu müssen.