Gerald Zenz

Dynamic Sliding Analysis of a Gravity Dam with Fluid-Structure-Foundation Interaction Using Finite Elements and Newmark’s Sliding Block Analysis

To reduce the natural hazard risks—due to, e.g., earthquake excitation—seismic safety assessments are carried out. Especially under severe loading, due to maximum credible or the so-called safety evaluation earthquake, critical infrastructure, as these are high dams, must not fail. However, under high loading local failure might be allowed as long as the entire structure does not collapse. Hence, for a dam, the loss of sliding stability during a short time period might be acceptable if the cumulative displacements after an event are below an acceptable value. This performance is not only valid for gravity dams but also for rock blocks as sliding is even more imminent in zones with higher seismic activity. Sliding modes cannot only occur in the dam-foundation contact, but also in sliding planes formed due to geological conditions. This work compares the qualitative possible and critical displacements for two methods, the well-known Newmark’s sliding block analysis and a Fluid-Foundation-Structure Interaction simulation with the finite elements method. The results comparison of the maximum displacements at the end of the seismic event of the two methods depicts that for high friction angles, they are fairly close. For low friction angles, the results are differing more. The conclusion is that the commonly used Newmark’s sliding block analysis and the finite elements simulation are only comparable for high friction angles, where this factor dominates the behaviour of the structure. Worth to mention is that the proposed simulation methods are also applicable to dynamic rock wedge problems and not only to dams.

Rans Simulations of Flow Over Dunes with Low Lee and Sharp Lee Angles

On the basis of laboratory experiments, this chapter presents the effect of different dune dimensions on flow separation. The present research assesses the quality of Reynolds-averaged Navier–Stokes turbulence model for predicting the flow over two-dimensional dunes. Three different dunes were developed with two lee-slope angles of 8° (Δ = 4&6 cm) and 38° (Δ = 4&8 cm). The length of the simulated separation zone was compared with experimental data. It is found that the numerical model provides a good overall consistency with the ADV measurements. Also the separation zone has a strong relation with the lee angle. At lee angles less than 10°, the shape of the crest or dune height has no effective impact on flow separation.

Numerische Untersuchungen mit Telemac bei Wasserkraftanlagen — zwei Fallstudien@@@Numerical Investigations with Telemac at Hydropower Plants — two Case Studies@@@Цифровые исследования с использованием программного обеспечения Telemac на гидроэлектростанциях: 2 примера

In diesem Beitrag werden zwei Anwendungen der Open-Source-Telemac-Suite aus dem Bereich der Wasserkraft präsentiert. Die erste Fallstudie behandelt ein Projekt, welches das Strömungsverhalten und die Optimierung der Sedimentdrift in einem Stauraumabschnitt des Wasserkraftwerks Edling an der Drau thematisiert. In der zweiten Studie werden numerische Berechnungen des oszillierenden Strömungsverhaltens in einem Entsander und darauf aufbauend untersuchte Gegenmaßnahmen präsentiert.

Application of L-moments for IDF determination in an Austrian basin

The aim of this paper is to evaluate a precise intensity-duration-frequency (IDF) relation for a small catchment area which is situated at the north part of Graz in Austria. In order to determine the probability of occurrence of any rainfall event, the frequency distribution, which can fit past characteristics on the magnitude and the probability of occurrence of such rainfalls, should be known. In this paper, in order to find the best-fit probability distribution model, some parameter estimation techniques such as L-moments and maximum likelihood models were used and for goodness of fit test, three methods were used as chi-square, Kolmogorov-Smirnov and the root mean square error (RMSE). In this paper, a comparison between four commonly used rainfall frequency distributions were carried out such as generalised extreme value (GEV), Gumbel, log-Pearson type 3 (LP3) and three-parameter log-normal (LN3). Finally, using the best-fit probability distribution, the IDF for this catchment area using a simple graphical method was determined.

Spezifische Ausbildung als wesentlicher Beitrag für den sicheren Talsperrenbetrieb

Eine Organisation mit klar geregelten Zuständigkeiten ist wesentlich für die Gewährleistung des sicheren Betriebs von Talsperren. Auf der Seite des Eigentümers sind für die Durch führung der Überwachung sowohl Talsperrenwärter als auch Talsperren verant wortliche maßgebend. Die Nominierung des Talsperrenverantwortlichen erfolgt in Österreich durch den Talsperrenbetreiber unter Vorbehalt der Zustimmung durch die Behörde. Dabei sind als Voraus setzungen ein einschlägiger Studienabschluss und die Erfahrung mit den zu betreu enden Anlagen zu nennen. Aus dem Erfordernis einer objektivierten, abgestimmten Vor gehens weise in der Beurteilung von Talsperren und den dabei auftretenden Besonderheiten werden vom österreichischen Nationalkomitee für Talsperren Fortbildungsseminare ange boten. Diese Kurse sind jeweils angepasst und sind ausgerichtet auf die Bedürfnisse des Wartenpersonals, der Talsperrenwärter und der Talsperrenverantwortlichen. In diesen Kursen und Seminaren für die Ausbildung junger Ingenieurinnen und Ingenieure werden insbe sondere die Grundlagen für die Talsperrenüberwachung und Sicherheitsüberprüfung vermittelt und diese in praktischen Übungen vertieft, um so auch in Zukunft Anlagen sicher zu betreiben.

Wasserkraftanlage Ermenek – Einstau des Reservoirs

Das Kraftwerk Ermenek liegt im Suden der Turkei und ist mit einer installierten Leistung von 300 MW fur eine Jahreserzeugung von 1 000 GWh ausgebaut. Es wird von einem turkisch-Osterreichischen Konsortium errichtet. Auftraggeber ist die turkische Wasserbaubehorde DSI. Die doppelt gekrummte Bogenstaumauer hat eine Hohe von 218 m. Das Reservoir mit 4 600 Mio. m3 Speicherinhalt ist uber einen 8,0 km langen Druckstollen und einen 1,1 km langen Schragschacht mit dem Krafthaus verbunden. Die Betonierarbeiten an der Sperre wurden im Oktober 2009 fertig gestellt. Im August 2009 wurde mit dem Einstau der Sperre begonnen. Das uberwachungskonzept fur das Bauwerk wird zusammenfassend dargestellt.

Numerical simulation of flood due to dam-break flow using an implicit method

In this paper, the depth-averaged 2D shallow water equations in the non-conservative form are solved based on the ‘Beam and Warming’ implicit method by means of the finite difference method (FDM) having a second-order accurate on time and first-order accurate on space. Variations in each time step are calculated considering equations in both x and y directions. Due to solving an equation system in any row, a special algorithm, so-called block-tridiagonal system of equations algorithm, is utilised. To solve the aforementioned dam break equations, a computer programme based on the numerical equations has been developed. Finally, this programme has been validated against the analytical and numerical solutions of some problems obtained from the literature and comparison between this method and other solutions shows a good agreement