An der
Bundesanstalt für Wasserbau (BAW) befasst sich Rebekka Kopmann in der
Abteilung für Flusssysteme mit
Analysen und Prognosen des Systemzustands von
Bundeswasserstraßen. Strömungsmodelle liegen am BAW sowohl als nachgebaute
Modelle von Flussstücken als auch als
mathematisch beschriebene Computermodelle vor, die nur im Rechner simuliert werden. Im Gespräch mit
Gudrun Thäter beschreibt sie die Herausforderung der
Kalibration der Simulationsmodelle an die Wirklichkeit, damit sinnvolle Analysen und
Prognosen möglich werden. Neben vielen weiteren Parametern ist die
Rauheit im Fluss sehr wichtig und ist leider nur sehr zeitaufwendig zu bestimmen. Die Aufgabe führt sie auf ein
Optimierungsproblem zurück, wo die unbekannten Parameter durch Annäherung vielfach ausgeführter Simulationen an die
gemessene Wirklichkeit bestimmt werden. Da eine einzelne Flusssimulation teilweise tagelang rechnet, sucht sie nach sinnvollen Vereinfachungen oder Alternativen, die das Problem schneller lösen. Aktuell werden Methoden der
Automatischen Differentiation eingesetzt, die helfen
Gradientenverfahren zur Annährung an die Lösung zu beschleunigen. Dabei trifft man auch auf interdisziplinäre Herausforderungen, wenn es um die
feinen mathematischen Unterschiede zum Beispiel zwischen
Ableitung,
Steigung und einem
Gradienten geht.
Literatur und Zusatzinformationen
- R. Kopmann, A. Goll (eds): 20th TELEMAC-MASCARET User Conference 2013, Proceedings, Karlsruhe, 2013.
- U. Merkel, J. Riehme, U. Naumann: Rückrechnung von Rand- und Anfangsbedingungen mit Telemac und Algorithmischer Differentiation, Wasserwirtschaft H.12, S.22-27, 2013.
- R. Kopmann, M. Schäfer: Automatic Calibration with Telemac-AD, Proceedings 21st Telemac-Mascaret User Conference 2014, Grenoble (abstract submitted), Okt. 2014.
- M. Schäfer: Erprobung von Optimierungsalgorithmen für die Kalibrierung eines Finite-Elemente Strömungsmodells auf Basis von Gradienten. Masterarbeit Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe, 2014.