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Modellierung verschiedener Grundwasserströmungsprozesse Vortrag im Rahmen der Vorlesungen Hydrogeologie & Numerische Modellierung von Strömungs- und Transportprozessen.

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Präsentation zum Thema: "Modellierung verschiedener Grundwasserströmungsprozesse Vortrag im Rahmen der Vorlesungen Hydrogeologie & Numerische Modellierung von Strömungs- und Transportprozessen."—  Präsentation transkript:

1 Modellierung verschiedener Grundwasserströmungsprozesse Vortrag im Rahmen der Vorlesungen Hydrogeologie & Numerische Modellierung von Strömungs- und Transportprozessen bei Prof. Dr. rer. nat. M. Koch Claudia Tennie & Malte Pahnke

2 Übersicht Topodrive Topodrive Finite-Elemente Programm – PDE-Tool (Lösung des Toddproblems & Einfluss von Pumpversuchen) Finite-Elemente Programm – PDE-Tool (Lösung des Toddproblems & Einfluss von Pumpversuchen) Analytisches Programm der UIUC Analytisches Programm der UIUC Resümee Resümee

3 Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke Java-Anwendung im Internet Java-Anwendung im Internet 2D-Modell für topographische Grundwasserströmmungsprozesse (Veranschaulichung) 2D-Modell für topographische Grundwasserströmmungsprozesse (Veranschaulichung) Stationäre Simulationen Stationäre Simulationen Finite-Elemente-Methode Finite-Elemente-Methode

4 Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke

5 Ergebnis Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke - Homogener Untergrund - kf-Wert von 1,0E-4 - n-Wert von 20% - Fließdauer Wasserscheide- Fluss beträgt ca Tage Fluss beträgt ca Tage

6 Ergebnis Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke - Homogener Untergrund - kf-Wert von 1,0E-4 - n-Wert von 50% - Fließdauer Wasserscheide- Fluss beträgt ca Tage Fluss beträgt ca Tage

7 Ergebnis Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke - Untergrund mit 2 Aquitaten - kf-Wert von 1,0E-4 - n-Wert von 20% - Fließdauer Wasserscheide- Fluss beträgt ca Tage Fluss beträgt ca Tage

8 Ergebnis Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke - Untergrund mit 2 Aquitaten - kf-Wert von 1,0 - n-Wert von 20% - Fließdauer Wasserscheide- Fluss beträgt ca Tage Fluss beträgt ca Tage

9 Ergebnis Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke - Homogener Untergrund - kf-Wert von 1,0E-4 - n-Wert von 20% - Fließdauer Wasserscheide- Fluss beträgt Fluss beträgt Kurzwellig: ca Tage Kurzwellig: ca Tage Langwellig: ca Tage Langwellig: ca Tage

10 Ergebnis Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke - Untergrund mit 2 Aquitaten - kf-Wert von 1,0E-4 - n-Wert von 20% - Fließdauer Wasserscheide- Fluss beträgt Fluss beträgt Kurzwellig: ca Tage Kurzwellig: ca Tage Langwellig: ca Tage Langwellig: ca Tage

11 Ergebnis Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke - Untergrund mit 2 Aquitaten - kf-Wert von 1,0 - n-Wert von 20% - Fließdauer Wasserscheide- Fluss beträgt Fluss beträgt Kurzwellig: ca. 1 Tag(e) Kurzwellig: ca. 1 Tag(e) Langwellig: ca. 5 Tag(e) Langwellig: ca. 5 Tag(e)

12 Zusammenfassung Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke Fließzeiten (ca. in Tagen) Kennwerte Kf = 1,0E-4 N = 20% Kf = 1,0E-4 N = 50% Kf = 1,0 N = 20% Geradlinige Oberfläche Homogener Untergrund Aquitards Wellige Topographie WellenlängeKurzw.Langw.Kurzw.Langw.Kurzw. Langw. Homogener Untergrund Aquitards

13 PDE-Tool einrichten Laplace Gleichung Laplace Gleichung Claudia Tennie & Malte Pahnke

14 PDE-Tool einrichten RANDWERTPROBLEM Eingabe Systemgrenzen - Neumann - Neumann Eingabe Topographie - Dirichlet - Dirichlet - Undulation - Undulation h(x) = a*x + b sin (2*Pi/Lamda*x) h(x) = a*x + b sin (2*Pi/Lamda*x) Claudia Tennie & Malte Pahnke

15 Vergleich 1 Claudia Tennie & Malte Pahnke PDE-TOOL TOPODRIVE Homogener Untergund

16 Vergleich 2 PDE-TOOL TOPODRIVE Claudia Tennie & Malte Pahnke Wellige Topographie

17 Einrichten Pumpe Dirichlet Dirichlet - Gefälle - Gefälle r(-1000) = 5 r(-1000) = 5 r(+1000) = 0 r(+1000) = 0 - Kreis - Kreis Neumann Neumann - horizontale Modellgrenze - horizontale Modellgrenze Claudia Tennie & Malte Pahnke

18 Einrichten Pumpe Eingabe Rechteck Eingabe Rechteck Eingabe Kreis Eingabe Kreis Claudia Tennie & Malte Pahnke

19 Ergebnisse PDE Tool OHNE PUMPE -Grundwasserströmung in x-Richtung -Piezometerhöhe nimmt ab von 5 auf 0 m -Erzeugung Regionalströmung -horizontale Grenzen mit Neumann Claudia Tennie & Malte Pahnke

20 Ergebnisse PDE Tool u. Pumpe Ergebnisse PDE Tool u. Pumpe - Implementierung Pumpe - Variable Stärke der Quelle (Q) - Mit steigendem Q nimmt die Piezometerhöhe ab - Bei Q = 2 m³/h kaum Einfluss erkennbar - Bei Q = 100 m³/h vollständige Absenkung der Piezometerhöhe - Trichterbildung Claudia Tennie & Malte Pahnke

21 Ergebnisse PDE Tool u. Pumpe Pumpe im ruhenden Gewässer - Trichterbildung schon bei schwachem Pumpenstrom Pumpenstrom Claudia Tennie & Malte Pahnke

22 Diskussion Pump & Treat ANNAHMEN: V a = 9*10^-4 m/h V a = 9*10^-4 m/h (k f =10^-4; I= 5/2000) (k f =10^-4; I= 5/2000)ERGEBNIS: Q erf.= 9 m³/h X D = 421,41 m X D = 421,41 m Claudia Tennie & Malte Pahnke

23 UIUC Programm V f = 0,0009 m/h Porosität = 20 %Q = variabel [m/h] Claudia Tennie & Malte Pahnke

24 Ergebnisse UIUC Tool - Der Einfluss der Pumpe zeigt ähnliche Charakteristik ähnliche Charakteristik - Je höher Pumpemstrom desto niedriger die Piezometerhöhen desto niedriger die Piezometerhöhen - Trichterbildung - Zusätzliche Visualierung Stromlinien Claudia Tennie & Malte Pahnke

25 Resümee Wiedererkennung der Ergebnisse bei Nutzung der unterschiedlichen Anwendungen Wiedererkennung der Ergebnisse bei Nutzung der unterschiedlichen Anwendungen Genaue Vergleiche waren nicht möglich Genaue Vergleiche waren nicht möglich Unterschiedliche Eingabeabfragungen Unterschiedliche Eingabeabfragungen Unterschiedliche Ausgabeformate Unterschiedliche Ausgabeformate (Pieziometerhöhen/Stromlinien) (Pieziometerhöhen/Stromlinien) Vorzugsweise Anwendung: UIUC-Tool Vorzugsweise Anwendung: UIUC-Tool

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit Claudia Tennie & Malte Pahnke


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