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Modellierung verschiedener Grundwasserströmungsprozesse Vortrag im Rahmen der Vorlesungen „Hydrogeologie“ & „Numerische Modellierung von Strömungs-

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Präsentation zum Thema: "Modellierung verschiedener Grundwasserströmungsprozesse Vortrag im Rahmen der Vorlesungen „Hydrogeologie“ & „Numerische Modellierung von Strömungs-"—  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 Finite-Elemente Programm – PDE-Tool (Lösung des Toddproblems & Einfluss von Pumpversuchen) Analytisches Programm der UIUC Resümee Claudia Tennie & Malte Pahnke

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

4 Topodrive Claudia Tennie & Malte Pahnke

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

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

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

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

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

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

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

12 Zusammenfassung Topodrive
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 58.600 60 2 Aquitards 1.700 „Wellige“ Topographie Wellenlänge Kurzw. Langw. 3.600 12.700 1 19.700 30.700 50.200 75.700 5 Claudia Tennie & Malte Pahnke

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

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

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

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

17 Einrichten Pumpe Dirichlet - Gefälle Neumann
- Kreis Neumann - horizontale Modellgrenze Claudia Tennie & Malte Pahnke

18 Einrichten Pumpe Eingabe Rechteck 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
- 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 Claudia Tennie & Malte Pahnke

22 Diskussion Pump & Treat
ANNAHMEN: Va= 9*10^-4 m/h (kf=10^-4; I= 5/2000) ERGEBNIS: Qerf.= 9 m³/h XD = 421,41 m Claudia Tennie & Malte Pahnke

23 UIUC Programm Vf = 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 - Je höher Pumpemstrom desto niedriger die Piezometerhöhen - Trichterbildung - Zusätzliche Visualierung Stromlinien Claudia Tennie & Malte Pahnke

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

26 Danke für Ihre Aufmerksamkeit
Claudia Tennie & Malte Pahnke


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