modellierung verschiedener grundwasserströmungsprozesse vortrag im rahmen der vorlesungen...
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Modellierung Modellierung verschiedener verschiedener
GrundwasserströmungsprozesseGrundwasserströmungsprozesse
Vortrag im Rahmen der Vorlesungen Vortrag im Rahmen der Vorlesungen „Hydrogeologie“ & „Numerische Modellierung von Strömungs- und „Hydrogeologie“ & „Numerische Modellierung von Strömungs- und
Transportprozessen“ Transportprozessen“ bei Prof. Dr. rer. nat. M. Kochbei Prof. Dr. rer. nat. M. Koch
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
ÜbersichtÜbersicht
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
TopodriveTopodrive Finite-Elemente Programm – PDE-ToolFinite-Elemente Programm – PDE-Tool
(Lösung des Toddproblems & Einfluss von (Lösung des Toddproblems & Einfluss von Pumpversuchen)Pumpversuchen)
Analytisches Programm der UIUCAnalytisches Programm der UIUC ResümeeResümee
TopodriveTopodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
Java-Anwendung im InternetJava-Anwendung im Internet
2D-Modell für topographische 2D-Modell für topographische Grundwasserströmmungsprozesse Grundwasserströmmungsprozesse (Veranschaulichung)(Veranschaulichung)
Stationäre SimulationenStationäre Simulationen Finite-Elemente-MethodeFinite-Elemente-Methode
TopodriveTopodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
Ergebnis TopodriveErgebnis Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
- Homogener Untergrund- Homogener Untergrund
- kf-Wert von 1,0E-4- kf-Wert von 1,0E-4
- n-Wert von 20%- n-Wert von 20%
- Fließdauer Wasserscheide- - Fließdauer Wasserscheide-
Fluss beträgt ca. 58.600 TageFluss beträgt ca. 58.600 Tage
Ergebnis TopodriveErgebnis Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
- Homogener Untergrund- Homogener Untergrund
- kf-Wert von 1,0E-4- kf-Wert von 1,0E-4
- n-Wert von 50%- n-Wert von 50%
- Fließdauer Wasserscheide- - Fließdauer Wasserscheide-
Fluss beträgt ca. 14.960 TageFluss beträgt ca. 14.960 Tage
Ergebnis TopodriveErgebnis Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
- Untergrund mit 2 Aquitaten- Untergrund mit 2 Aquitaten
- kf-Wert von 1,0E-4- kf-Wert von 1,0E-4
- n-Wert von 20%- n-Wert von 20%
- Fließdauer Wasserscheide- - Fließdauer Wasserscheide-
Fluss beträgt ca. 121.400 TageFluss beträgt ca. 121.400 Tage
Ergebnis TopodriveErgebnis Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
- Untergrund mit 2 Aquitaten- Untergrund mit 2 Aquitaten
- kf-Wert von 1,0- kf-Wert von 1,0
- n-Wert von 20%- n-Wert von 20%
- Fließdauer Wasserscheide- - Fließdauer Wasserscheide-
Fluss beträgt ca. 1.700 TageFluss beträgt ca. 1.700 Tage
Ergebnis TopodriveErgebnis Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
- Homogener Untergrund- Homogener Untergrund
- kf-Wert von 1,0E-4- kf-Wert von 1,0E-4
- n-Wert von 20%- n-Wert von 20%
- Fließdauer Wasserscheide- - Fließdauer Wasserscheide-
Fluss beträgt Fluss beträgt
Kurzwellig: ca. 3.600 TageKurzwellig: ca. 3.600 Tage
Langwellig: ca. 3.600 TageLangwellig: ca. 3.600 Tage
Ergebnis TopodriveErgebnis Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
- Untergrund mit 2 Aquitaten- Untergrund mit 2 Aquitaten
- kf-Wert von 1,0E-4- kf-Wert von 1,0E-4
- n-Wert von 20%- n-Wert von 20%
- Fließdauer Wasserscheide- - Fließdauer Wasserscheide-
Fluss beträgt Fluss beträgt
Kurzwellig: ca. 19.700 TageKurzwellig: ca. 19.700 Tage
Langwellig: ca. 30.700 TageLangwellig: ca. 30.700 Tage
Ergebnis TopodriveErgebnis Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
- Untergrund mit 2 Aquitaten- Untergrund mit 2 Aquitaten
- kf-Wert von 1,0- kf-Wert von 1,0
- n-Wert von 20%- n-Wert von 20%
- Fließdauer Wasserscheide- - 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)
Zusammenfassung TopodriveZusammenfassung Topodrive
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
Fließzeiten (ca. in Tagen)Fließzeiten (ca. in Tagen)KennwerteKennwerte Kf = 1,0E-4 N = 20%Kf = 1,0E-4 N = 20% Kf = 1,0E-4 N = 50%Kf = 1,0E-4 N = 50% Kf = 1,0 N = 20%Kf = 1,0 N = 20%
Geradlinige OberflächeGeradlinige Oberfläche
Homogener Homogener UntergrundUntergrund
58.60058.600 149.600149.600 6060
2 Aquitards2 Aquitards 121.400121.400 198.600198.600 1.7001.700
„„Wellige“ TopographieWellige“ Topographie
WellenlängeWellenlänge Kurzw.Kurzw. Langw.Langw. Kurzw.Kurzw. Langw.Langw. Kurzw.Kurzw. LangwLangw..
Homogener Homogener UntergrundUntergrund
3.6003.600 12.70012.700 11
2 Aquitards2 Aquitards 19.70019.700 30.70030.700 50.20050.200 75.70075.700 55 55
PDE-Tool einrichtenPDE-Tool einrichten
Laplace GleichungLaplace Gleichung
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
PDE-Tool einrichtenPDE-Tool einrichten
RANDWERTPROBLEMRANDWERTPROBLEM
Eingabe SystemgrenzenEingabe Systemgrenzen
- Neumann- Neumann
Eingabe TopographieEingabe 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)
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Vergleich 1Vergleich 1
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
PDE-TOOLPDE-TOOL TOPODRIVE TOPODRIVE
Homogener UntergundHomogener Untergund
Vergleich 2Vergleich 2
PDE-TOOLPDE-TOOL TOPODRIVE TOPODRIVE
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
„„Wellige“ TopographieWellige“ Topographie
Einrichten PumpeEinrichten Pumpe
DirichletDirichlet
- - GefälleGefälle
r(-1000) = 5r(-1000) = 5
r(+1000) = 0r(+1000) = 0
- Kreis- Kreis
NeumannNeumann
- - horizontale Modellgrenzehorizontale Modellgrenze
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Einrichten PumpeEinrichten Pumpe
Eingabe RechteckEingabe Rechteck
Eingabe KreisEingabe Kreis
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
Ergebnisse PDE ToolErgebnisse PDE Tool
OHNE PUMPEOHNE PUMPE
-Grundwasserströmung in x-Richtung-Grundwasserströmung in x-Richtung
-Piezometerhöhe nimmt ab von 5 auf 0 m-Piezometerhöhe nimmt ab von 5 auf 0 m
-Erzeugung Regionalströmung-Erzeugung Regionalströmung
-horizontale Grenzen mit Neumann-horizontale Grenzen mit Neumann
Claudia Tennie & Malte PahnkeClaudia Tennie & Malte Pahnke
Ergebnisse PDE Tool u. PumpeErgebnisse PDE Tool u. Pumpe
- Implementierung Pumpe- Implementierung Pumpe
- Variable Stärke der Quelle (Q)- Variable Stärke der Quelle (Q)
- Mit steigendem Q nimmt die - Mit steigendem Q nimmt die Piezometerhöhe abPiezometerhöhe ab
- Bei Q = 2 m³/h kaum Einfluss erkennbar- Bei Q = 2 m³/h kaum Einfluss erkennbar
- Bei Q = 100 m³/h vollständige Absenkung - Bei Q = 100 m³/h vollständige Absenkung der Piezometerhöheder Piezometerhöhe
- Trichterbildung- Trichterbildung
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Ergebnisse PDE Tool u. PumpeErgebnisse PDE Tool u. Pumpe
Pumpe im ruhenden GewässerPumpe im ruhenden Gewässer
- Trichterbildung schon bei schwachem - Trichterbildung schon bei schwachem
PumpenstromPumpenstrom
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Diskussion Pump & TreatDiskussion Pump & Treat
ANNAHMEN:ANNAHMEN:
VVaa= 9*10^-4 m/h= 9*10^-4 m/h
(k(kff=10^-4; I= 5/2000)=10^-4; I= 5/2000)
ERGEBNIS:ERGEBNIS:
QQerferf.= 9 m³/h.= 9 m³/h
XXDD = 421,41 m = 421,41 m
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UIUC ProgrammUIUC Programm
VVf = 0,0009 m/h f = 0,0009 m/h Porosität = 20 %Porosität = 20 % Q = variabel [m/h]Q = variabel [m/h]
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Ergebnisse UIUC Tool Ergebnisse UIUC Tool
- Der Einfluss der Pumpe zeigt - Der Einfluss der Pumpe zeigt
ähnliche Charakteristikähnliche Charakteristik
- Je höher Pumpemstrom- Je höher Pumpemstrom
desto niedriger die Piezometerhöhendesto niedriger die Piezometerhöhen
- Trichterbildung- Trichterbildung
- Zusätzliche Visualierung Stromlinien- Zusätzliche Visualierung Stromlinien
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ResümeeResümee
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Wiedererkennung der Ergebnisse bei Nutzung der Wiedererkennung der Ergebnisse bei Nutzung der unterschiedlichen unterschiedlichen AnwendungenAnwendungen Genaue Vergleiche waren nicht möglichGenaue Vergleiche waren nicht möglich
→ → Unterschiedliche EingabeabfragungenUnterschiedliche Eingabeabfragungen→ → Unterschiedliche Ausgabeformate Unterschiedliche Ausgabeformate
(Pieziometerhöhen/Stromlinien)(Pieziometerhöhen/Stromlinien) Vorzugsweise Anwendung: UIUC-Tool Vorzugsweise Anwendung: UIUC-Tool
Danke Danke für Ihre für Ihre
AufmerksamkeitAufmerksamkeit
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