Uni-Bayreuth

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Numerische Simulation der Grundwasserfließbewegung an Grundwassermessstellen

Joachim Drießen1, Frieder Enzmann1, Michael Drews1, Marc Schöttler2, Oleg Iliev3, Zahra Lakdawala4, Michael Kersten1
1 Uni Mainz, Inst. f. Geowissenschaften
2 PHREALOG
3 Fraunhofer ITWM, Kaiserslautern
4 ITWM, Kaiserslautern

P 1.1 in Numerische Simulation von Strömungs- und Transportprozessen in Grundwasserleitern und angrenzenden Kompartimenten

Die Kenntnis von der Strömung des Grundwassers ist für viele Aspekte in der Hydrogeologie unerlässlich. Zum grundlegend besseren Verständnis von Fließbewegungen an Brunnen bieten sich rechnergestützte Simulationen an. Hierfür wurde in Zusammenarbeit mit dem Fraunhofer ITWM Kaiserslautern ein neuartiger Navier Stokes-Brinkman Gleichungslöser entwickelt. Dieser ist in der Lage gekoppelte Strömungsszenarien aus freiem und porösem Fließen im stationären Zustand zu simulieren. Die Komplexität des Fluidflusses  durch Bohrbrunnen lässt sich in verschiedenen Brunnenkonstruktionen und bei verschiedenen hydrodynamischen Szenarien quantitativ simulieren und charakterisieren. Die laufenden Studien umfassen numerische Nachbildungen aus realen Feldmessungen sowie analogen Laborexperimenten. Erkenntnisse aus diesen Arbeiten dienen dem besseren Verständnis der Hydrodynamik in und um Bohrbrunnen, sowie der Weiterentwicklung des PHREALOG-Messsystems.

Vorgestellt wird der Arbeitsablauf von der Modellerstellung in PHREASIM bis zur Evaluierung der Simulationsergebnisse. Der Vergleich von Modellrechnungen mit analogen Laborexperimenten belegt die Plausibilität der realen Fließverhältnisse qualitativ und quantitativ. Weitere Beispiele zeigen den Einfluss von Formfaktoren, wie unterschiedliche Filterrohre und Brunneneinbauten sowie  deren geometrische Orientierung zum Grundwasseranstrom als Variation von Geometrien und Randbedingungen im Simulationsmodell. Die Nachbildung von realen Fließregimes am und im Brunnenraum wird genutzt, um Daten aus Durchflussmessungen zu interpretieren und Formvorgaben von Ausbaumaterialien und Brunneneinbauten zu optimieren.

Modelldarstellung und Auswertung
Modelldarstellung und Auswertung

Letzte Änderung 31.10.2013