JE Fuller ist ein multidisziplinäres Ingenieurbüro mit mehreren Niederlassungen in Arizona und New Mexico und Erfahrung mit einer breiten Palette von Ingenieurprojekten auf der ganzen Welt. Von Hydrologie und hydraulischen Analysen bis hin zu Dammsicherheit und Planung von Wassereinzugsgebieten bietet das Unternehmen umfassende Umweltdienstleistungen für Projekte jeder Größenordnung und jedes Umfangs. Für ein Unternehmen, das versucht, einer Vielzahl von Kunden zu helfen, ist auch die Fähigkeit wichtig, kostengünstige Lösungen für Kunden mit kleineren Budgets zu liefern. Dieser Faktor kam kürzlich bei einem Projekt ins Spiel, bei dem ein Einfamilienhausbesitzer (SFHO) Verbesserungen in einem regulierten Überschwemmungsgebiet vornehmen wollte.
Einzigartige Überschwemmungsgefahren in Arizona
In Teilen von Arizona gibt es sehr reale Hochwassergefahren. Wie die Website des Pima County Regional Flood Control District zeigt, hat eine Studie aus dem Jahr 2017 ergeben, dass Pima County in den letzten 20 Jahren an achter Stelle in den USA liegt, was die Anzahl der Todesfälle durch Überschwemmungen angeht. Regenereignisse können schnell extrem gefährlich werden und Sturzfluten sind das ganze Jahr über üblich. Besondere Überschwemmungsgebiete (Special Flood Hazards Areas, SFHA), auch bekannt als “sheet flow floodplains”, stellen ein besonderes Risiko für Menschen und Eigentum dar. Diese Gebiete sind durch minimal definierte Kanäle gekennzeichnet, die als “Washes” bekannt sind und nicht groß genug sind, um den Grundwasserstrom zu führen und zurückzuhalten. In diesen Überschwemmungsgebieten kann sich das Hochwasser in breiten Bahnen über große Flächen ausbreiten, wo es in unvorhersehbare Richtungen fließen kann, manchmal bis zu einer Tiefe von 15 cm oder mehr. Diese Überschwemmungsgefahren stellen eine reale Gefahr für Menschenleben und auch für Eigentum dar. Sich bewegendes Hochwasser kann Gebäudefundamente unterhöhlen und andere schwere strukturelle Schäden verursachen.
Die Pima County Floodplain and Erosion Hazard Management Ordinance regelt Gebiete mit Überschwemmungsflächen und verlangt von Grundstückseigentümern eine Genehmigung zur Nutzung der Überschwemmungsflächen (Floodplain Use Permits, FPUP), wenn sie Projekte planen, die Wasser umleiten und/oder schädliche Oberflächenströmungsmuster verursachen können.
Über JE Fuller
JE Fuller wurde 1995 von Jon Fuller, einem versierten Ingenieur und Geomorphologen, gegründet. Jon schuf einen Ansatz für das Arbeitsleben, der seinen eigenen Maßstäben für den Umgang mit Menschen entsprach. Im Laufe der Jahre fand er Gleichgesinnte, die seine Vision und sein Unternehmen teilten. Im Jahr 2013 verkaufte Jon das Unternehmen an die Mitarbeiter, um das zu schaffen, was jetzt ein mitarbeitergeführtes, kundenorientiertes Unternehmen ist, das eine breite Palette an professionellen hydrologischen und geomorphologischen Dienstleistungen auf persönliche Weise anbietet.
Ein Einfamilienhausbesitzer, ein Pool und Sheet Flow in Pima County
Der Eigentümer eines Wohnhauses in einem regulierten Überschwemmungsgebiet und mit Plänen für die Installation eines Swimmingpools wurde vom Pima County’s Regional Flood Control District (PCRFCD) darüber informiert, dass mehrere nicht genehmigte Mauern, die vom Vorbesitzer des Anwesens installiert worden waren, möglicherweise den Oberflächenabfluss beeinträchtigen könnten. JE Fuller wurde beauftragt, die erforderliche hydrologische Analyse durchzuführen, die hoffentlich zeigen würde, dass weder die vorhandenen Strukturen noch der geplante Swimmingpool eine schädliche Strömungsdynamik erzeugen oder die angrenzenden Grundstücke beeinträchtigen würden.
Chris Rod, Projektingenieur bei JE Fuller und Hauptansprechpartner für das Projekt, entdeckte, dass GeoHECRAS ihm alle Funktionen und Werkzeuge zur Verfügung stellte, die er benötigte, um alle Phasen des Genehmigungsantrags des Kunden zu bearbeiten, von der Vorverarbeitung über die Nachbearbeitung bis zur Einreichung der Genehmigung. Rod begann damit, GIS-Layer aus den Hochwassergefahrenkarten auf der Pima County Website direkt in GeoHECRAS zu ziehen, um relevante sheet flow-Zonen anzuzeigen. Shapefiles, Topographie und digitale Geländemodelle (DEMS) wurden in GeoHECRAS importiert, um Gitter zu erstellen und glatte Konturen zu erzeugen. Bruchkanten wurden eingefügt, um Änderungen im Gelände darzustellen. Aufgrund der distributiven Natur des sheet flow wurde eine instationäre 2D-Strömungsmodellierung verwendet, um die Überflutungstiefen und -geschwindigkeiten um das Grundstück und die benachbarten Grundstücke zu kartieren.
Spontane Modellbearbeitung
An anderen Stellen des Modells verwendete Rod die Funktionalität der instationären 2D-Strömung, um die Strömungsbewegung um und innerhalb der Grundstücksgrenzen darzustellen. Die Strukturen auf dem Grundstück: Grundstücksmauern, Wohnhaus und der geplante Swimmingpool wurden hinzugefügt, um die strukturellen Auswirkungen auf die Oberflächenströmung zu modellieren. Mit der intuitiven Benutzeroberfläche von GeoHECRAS war Rod in der Lage, verschiedene Elemente des Modells leicht zu manipulieren, um mit dem Verschieben von Strukturen und dem Öffnen von Teilen der Grundstücksmauer zu experimentieren, um Wasser umzuleiten. Das Modell konnte leicht rekonfiguriert und verschiedene Szenarien mit minimalen Eingaben erzeugt werden. Diese Anpassungen konnten sofort, genau und vollständig im laufenden Betrieb vorgenommen werden. Die Analyse war so gründlich, dass das Projekt vom PCRFCD ohne kostspielige Änderung des Lageplans oder Entfernung oder Veränderung bestehender Mauern und Strukturen akzeptiert wurde. Die grafischen Visualisierungen von GeoHECRAS konnten problemlos exportiert und in den eingereichten Genehmigungsantrag integriert werden. Natürlich war der Hausbesitzer mit dem kosteneffizienten Endergebnis äußerst zufrieden.
“Ich mache viele Projekte dieser Art. Wenn ich für einen Grundstückseigentümer eine Überschwemmungsgebietsanalyse in weniger als 3 oder 4 Stunden durchführen kann, um zu zeigen, dass eine zukünftige Garage nicht überflutet wird, gewinnen alle. Die Geschwindigkeit und die Werkzeuge in GeoHECRAS geben mir die Möglichkeit, diese Dinge auf eine wirtschaftlich sinnvolle Weise zum Nutzen des kleinen Hausbesitzers zu tun. Diese Hausbesitzer sind darauf angewiesen, dass du schnell und wirtschaftlich bist.”
Maximierung der Effizienz von GeoHECRAS bei kleinen Entwässerungsprojekten
GeoHECRAS schafft Kosten- und Zeiteffizienz bei großen und kleinen Projekten gleichermaßen. Rod entdeckte, dass der Einsatz von GeoHECRAS für hydrologische Analysen kleinerer Entwässerungs- und Überschwemmungsgebietsprojekte zu erheblichen Kosteneinsparungen für den Kunden führt. Ohne die richtige Software, so betont Rod, können diese Projekte leicht unzählige Arbeitsstunden verschlingen, was für Kunden mit kleineren Betriebsbudgets, wie z. B. Eigentümer von Wohnimmobilien, zu hohen Rechnungen führt. In diesem Beispiel musste der Kunde keine Fundamente anheben, Wände herausreißen oder kostspielige Hochwasserschutzmaßnahmen am geplanten Projektstandort durchführen. Die Tools, Berichte und hydrologischen Standortanalysen von GeoHECRAS waren einfach zu erstellen und lieferten ein überzeugendes Argument für das geplante Schwimmbad. JE Fuller hat dieses Entwässerungsprojekt mit minimalem Aufwand, minimalen Kosten und in Rekordzeit durchgeführt.