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Claudia Tennie & Malte Pahnke

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. Übersicht. Topodrive

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Presentation Transcript

  1. Modellierung verschiedener GrundwasserströmungsprozesseVortrag 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. 58.600 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. 14.960 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. 121.400 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. 1.700 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. 3.600 Tage Langwellig: ca. 3.600 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. 19.700 Tage Langwellig: ca. 30.700 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 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 r(-1000) = 5 r(+1000) = 0 - 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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