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Grondwatermodel
Querschnitt eines Grundwasserleiters

EIN Grundwassermodell ist ein Computermodell von a Grundwassersystem die in der verwendet wird Hydrologie zu Grundwasserleiterbedingungen zu simulieren und vorhersagen.

Dort die Berechnungen in Mathematiker Grundwassermodelle basieren auf Strömungsgleichungen von Grundwasser, das oft nur mit numerische Methoden, diese Modelle heißen auch Mathematiker oder numerisch Grundwassermodelle genannt.[1]

Eingabedaten

Beispiel für notwendige Parameter in einem Bewässerungsgrundwassermodell

Die Berechnungen erfordern Eingabedaten wie:

Bedingungen

Das Modell kann auch chemische Komponenten wie Bodensalze und chemische Verschmutzungen enthalten.

Anwendbarkeit

Die Anwendbarkeit eines Grundwassermodells hängt von der Zuverlässigkeit der Eingabedaten ab. Viele Parameter sind von Ort zu Ort variabel und daher nicht einfach zu bestimmen. Mit dem Modell kalibrieren es ist möglich, die Größe unsicherer Parameter zu bestimmen, indem man die Werte systematisch variiert und die jeweiligen Modellergebnisse gegen bestimmtere Daten testet und dann diejenigen Werte der unsicheren Parameter akzeptiert, die am besten aus dem Test hervorgehen.

Ein Grundwassermodell kann auch für a Sensitivitätsanalyse: Wenn sich der Wert einer Eingabevariablen ändert, wie stark ändern sich die Modellergebnisse?

Maße

2-dimensionales Entwässerungsmodell in einer vertikalen Ebene
Ein Netzwerk in 3 Dimensionen, ModFlow
2-dimensionales Netzwerk für ein prismatisches halbdreidimensionales Modell

Es gibt 1-, 2- und 3-dimensionale Modelle und zusätzlich gibt es halbdreidimensionale Modelle, Vereinfachungen der komplizierten 3-dimensionalen Modelle.

Eindimensionale Modelle nur in eine Richtung fließen. Sie werden beispielsweise häufig für vertikale Strömung in einem System horizontaler Bodenschichten verwendet Infiltration.

Zweidimensionale Modelle werden unter anderem in einem System vertikaler Ebenen angewendet, bei dem die Strömung innerhalb einer Ebene jede Richtung zwischen horizontal und vertikal annehmen kann, während die Strömung in jeder vertikalen Ebene identisch ist, wie im Entwässerungsmodell, das für die Hooghoudts Formel.[2]

Dreidimensionale Modelle wie ModFlow[3] erfordern eine "Diskretisierung" der gesamten Strömungsdomäne, wobei die Domäne in kleinere Elemente oder Zellen unterteilt wird. Innerhalb jeder Zelle haben die Bodenparameter einen konstanten Wert, können aber von Zelle zu Zelle variieren. Die Grundwasserströmung in einem dreidimensionalen Modell kann jede Richtung haben.

Netzwerk von Entwässerungsbrunnen in einem halbdreidimensionalen Radialmodell mit konzentrischer Vertikale Zylinder das Grundwasser strömt radial in Richtung des Brunnens

Es gibt zwei Arten halb dreidimensional Modelle:

  • Radiale Modelle die aus zweidimensionalen Modellen in radialen Ebenen bestehen, die sich in einer Mittelachse schneiden. Das Strömungsmuster wiederholt sich in jeder Radialebene. Diese Modelle erfordern keine Diskretisierung und können daher kontinuierliche Modelle werden genannt.
  • Prismatisch diskrete Modelle

Radiale ModelleEin Beispiel für ein nicht diskretes Radialmodell ist die Beschreibung des Grundwasserfluss zu einem Tiefbrunnen in einem Brunnennetz, durch das Grundwasser gefördert wird.[4]

Prismatische ModellePrismatisch diskrete Modelle wie SahysMod[5] haben ein zweidimensionales Netz über der Landoberfläche, das aus Dreiecken, Vierecken oder Vielecken bestehen kann. Der Strömungsbereich wird daher in vertikale Prismen, die wiederum in verschiedene horizontale Schichten unterteilt werden können, die in jedem Polygon unterschiedlich hoch sein können. Die Grundwasserströmung zwischen den Polygonen wird mit einer numerischen Lösung der zweidimensionalen "Dupuit-Forchheimer"-Strömungsformel berechnet. In einer horizontalen Ebene kann die Strömung jede Richtung nehmen. Die vertikale Strömung wird mit der eindimensionalen Strömungsgleichung von berechnet Darcy, oder abgeleitet von a Wasserhaushalt.

Software

  • FeFlow
  • FEHM
  • GMS
  • GwFlow
  • MikroFEM
  • ModFlow
  • PARFLOW
  • SahysMod
  • ZoomQ3D

Siehe auch