Qualitätssicherung und -management beim Einsatz mehrdimensionaler Strömungsmodelle

In einer neuen Arbeitsgruppe des DWA-Fachausschusses WW-1 „Hydraulik“ sollen Methoden und Konzepte zur Qualitätssicherung und zum Qualitätsmanagement (QS/QM) für die Strömungsmodellierung erörtert werden. Die im Rahmen der Arbeitsgruppe erarbeiteten Empfehlungen sollen insbesondere Ingenieurbüros und Einzelunternehmern helfen, ihre Modellierungsarbeiten in qualitätsgesicherter Form anbieten zu können. Auftraggeber erhalten Hilfestellungen zur Formulierung entsprechender Anforderungen sowie zur Bewertung der abgelieferten Ergebnisse.

Anlass

Numerische Modelle zur Simulation von Strömungsvorgängen in Fließgewässern werden nunmehr seit mehreren Jahrzehnten als Analyse- und Prognosewerkzeug in nahezu allen Bereichen des Wasserbaus und der Wasserwirtschaft eingesetzt. Aufgrund verfügbarer Rechenleistungen lassen sich mittlerweile auch aufwendige mehrdimensionale Modellsysteme mit hoher Auflösung und Genauigkeit auf handelsüblichen Computern effizient einsetzen. Insbesondere im Zusammenhang mit Hochwassergefahrenkarten gehört die Anwendung zweidimensionaler Strömungsmodelle zum Standardportfolio vieler Ingenieurbüros. Weitere typische Einsatzgebiete sind die Ermittlung hydraulischer Kenngrößen im Rahmen gewässerökologischer Fragestellungen sowie die Bauwerksplanung.

Die Qualität einer Modellierung, das heißt die Genauigkeit bzw. Prognosesicherheit der Simulationsergebnisse, unterliegt einer Vielzahl von Faktoren. Wesentlich für die erzielbare Aussagekraft der Modellierung sind neben der Auswahl des Softwareprodukts bzw. der dort fachgerecht implementierten hydraulischen Verfahren und numerischen Algorithmen vor allem die Bereitstellung ausreichend genauer Daten zu Geometrie und Oberflächencharakteristik (vgl. Merkblatt DWA-M 543 „Geodaten in der Fließgewässermodellierung“). Aber auch bei bestmöglicher Datenverfügbarkeit hängt die Modellgüte letztendlich von den durch den Modellierer individuell getroffenen Entscheidungen hinsichtlich adäquater Repräsentation bzw. Auflösung der als hydraulisch relevant erkannten Strukturen und Festlegung von Parametern ab – und natürlich von der fehlerfreien technischen Umsetzung dieser Entscheidungen bzw. Vorgaben.

Fachliche Kompetenz, Erfahrung und Zuverlässigkeit, aber auch handwerkliches Geschick und Effizienz der Modellierenden spielen im Rahmen der gesamten Prozesskette von der Datenaufbereitung bis hin zur Ergebnisvisualisierung und -interpretation eine entscheidende Rolle. Diese Einflussgrößen sind selbst in ein und demselben Unternehmen je nach Bearbeiter/in zumeist sehr unterschiedlich ausgeprägt und unterliegen zudem immer auch zeitlichen Schwankungen (Tagesform) und längerfristigen Veränderungen (persönliche Entwicklung).

Wie aber ist mit dieser Vielzahl an sehr unterschiedlichen Unsicherheiten und Fehlerquellen umzugehen? Und wie können Sachbearbeitende, Projektleitende und nicht zuletzt die Unternehmensführung ihrer Verantwortung gerecht werden und eine ausreichende Qualität der Modellierungsergebnisse wirklich sicherstellen (insbesondere unter Berücksichtigung der Wirtschaftlichkeit)?

Aufgaben und Ziele der geplanten Arbeitsgruppe

In einer neuen Arbeitsgruppe des DWA-Fachausschusses WW-1 „Hydraulik“ sollen Methoden und Konzepte zur Qualitätssicherung und zum Qualitätsmanagement (QS/QM) für die Strömungsmodellierung erörtert werden. Das Hauptaugenmerk ist zunächst auf den Einsatz zweidimensionaler Fließgewässermodelle in Ingenieurbüros und Fachinstitutionen zu legen, wobei die Erkenntnisse voraussichtlich auch für anderweitige Modellansätze (1D, 3D) und Anwendungen (zum Beispiel Starkregen) von Relevanz sein werden.

Auch wenn die technischen Arbeitsschritte zur Erstellung hochwertiger Strömungsmodelle sicherlich angesprochen werden müssen, ist es kein vorrangiges Ziel der Arbeitsgruppe, ein (weiteres) Handbuch mit Anleitungen zur Modellierung zu erarbeiten. Vielmehr geht es um Fragen wie:

• Wie können zu Projektbeginn in Bezug auf die Aufgabenstellung angemessene Güteanforderungen als Arbeitsziel definiert werden? Und wie können diese Anforderungen in konkrete Handlungsanweisungen für die Datenbereitstellung und die zuständigen Sachbearbeitenden festgeschrieben werden?
• Wie kann das Risiko von Daten-, Software- und Bearbeitungsfehlern auch unter Beachtung wirtschaftlicher Zwänge in effizienter Weise minimiert werden? Wie können zum Beispiel die relevanten Bearbeitungs- und Prüfschritte der Überführung der „Rohdaten“ in ein Strömungsmodell dokumentiert werden?
• Wie kann in der Organisationsstruktur eines Unternehmens (zum Beispiel über standardisierte Kontrollmechanismen bzw. prozessorientierte Ansätze) sichergestellt werden, dass die an die Modellierung vorgegebenen Qualitätskriterien am Ende auch erfüllt werden?
• Wie lassen sich die Fachkenntnisse der Mitarbeiterinnen und Mitarbeiter fördern und vernetzen? Wie kann spezialisiertes Fachwissen bei wechselndem Personalstand und unstetiger Auftragslage erhalten werden?
• Wie kann von Auftraggeberseite im Rahmen einer Ausschreibung bzw. Vergabe, aber auch im laufenden Projekt auf die Einhaltung bestimmter Qualitätsanforderungen eingewirkt werden? Wie lassen sich Qualitätskriterien im Nachhinein überprüfen?

Die im Rahmen der Arbeitsgruppe erarbeiteten Empfehlungen sollen insbesondere Ingenieurbüros und Einzelunternehmern helfen, ihre Modellierungsarbeiten in qualitätsgesicherter Form anbieten zu können. Auftraggeber erhalten Hilfestellungen zur Formulierung entsprechender Anforderungen sowie zur Bewertung der abgelieferten Ergebnisse.

Aufruf zur Mitwirkung

Zur Mitarbeit in dieser Arbeitsgruppe sind Vertreter/-innen von Planungsbüros und Unternehmensberatungen, wissenschaftlichen Einrichtungen sowie Mitarbeiter/-innen von Maßnahmenträgern und Behörden eingeladen. Für die Besetzung der Arbeitsgruppe werden Kolleginnen oder Kollegen aus den Bereichen der Fließgewässermodellierung, des Qualitätsmanagements sowie der Ingenieursdidaktik und Kommunikationswissenschaft gesucht. Die Arbeiten zur beschriebenen Thematik sollen so ehrenamtlich mitgestaltet werden. Bewerber/innen sollten sowohl mit wissenschaftlichen Arbeitsmethoden vertraut sein als auch Praxiserfahrungen einbringen können.

Bewerbungen von jungen Berufskolleg*innen sind ausdrücklich herzlich willkommen!

Hinweise und Anregungen zu diesem Vorhaben nimmt die DWA gerne entgegen. Interessenten melden sich bitte mit einer themenbezogenen Beschreibung ihres beruflichen Werdegangs bei:

DWA-Bundesgeschäftsstelle, Dipl.-Geogr. Georg Schrenk, Theodor-Heuss-Allee 17, 53773 Hennef; Tel. 0 22 42/872-210, Fax 0 22 42/872-184, E-Mail: schrenk@dwa.de