Übung: Übungen zur Simulation in der Bodenphysik mit Hydrus-1D (BSc, WV05) (20480)

WS 2022/2023
Fr.: 13:00-15:00; PC-Pool 24b

Efstathios Diamantopoulos

Dieser Kurs bietet eine Einführung in Wasserflusssimulationen mit Hydrus -1D. Der Kurs zielt auf zwei wichtige räumliche Skalen in der Bodenphysik/Bodenhydrologie: die Labor-Skala (kleine Laborsäulen, 5-100 cm) und die Feld-Skala (Pedon 1-10 m). Die Teilnehmer lernen die grundlegende Terminologie von Wasserflusssimulationen, die grundlegenden Annahmen hinter den Simulationen mit Hydrus -1D, den Aufbau und die Durchführung ihrer eigenen Simulationen, die Arbeit mit den Ausgabedateien, das Plotten von Daten und das Ziehen von Schlussfolgerungen aus ihren Simulationsergebnissen. Der Kurs besteht aus einer Reihe von kurzen Vorlesungen, gefolgt von Computerübungen. Die Hauptteile sind:

• Einführung in den Kurs und in die Theorie der Simulation von Wasserfluss mit der Richards-Gleichung, Grundlagen zu numerischen Lösungen und Terminologie
• Einführung in Hydrus -1D und erste Simulationen
• Labor-Skala: Simulation der Labormethode zur Messung von Wasserretentionskurven (wie viel Zeit benötigen unsere Proben, um Gleichgewichtsbedingungen zu erreichen, wie ist die räumliche Verteilung des Matrixpotentials in der Bodensäule)
• Von Labordaten zu Simulationen. Wie werden WRC-Daten in mathematische Modelle der Wasserretentionskurve umgewandelt (Software RETC)?
• Labor-Skala: Simulation der Labormethode für die Schätzung von Ksat und K(h) (Darcy Gleichung).
• Von Labordaten zu Simulationen. Umwandlung von Labordaten in mathematische Modelle der hydraulischen Eigenschaften des Bodens (RETC)
• Labor-Skala: Simulation von Infiltrationsexperimenten von Wasser in Bodensäulen, (Auswirkung von Randbedingungen)
• Feld-Skala: Entwässerung eines Bodenprofils aufgrund der Schwerkraft, der Verdunstung und der Wasseraufnahme durch die Wurzeln, Diskussion der folgenden Konzepte: Feldkapazität, permanenter Verwelkungspunkt, verfügbarer Wassergehalt und Speicherung.
• Feld-Skala: Simulation von stationären Wasserprofilen über einem Grundwasserspiegel (Wirkung von Niederschlag und/oder Verdunstung)
• Feld-Skala: Simulation der mehrjährigen Wasserdynamik unter realistischen BCs. Wie unterscheiden sich die Hauptwasserhaushaltskomponenten zwischen einem feuchten und einem trockenen Jahr für verschiedene Bodentypen?
• Feld-Skala: Wärmetransport in Böden. Wie schnell erwärmen sich verschiedene Bodenprofile an einem bestimmten Tag, aber auch in einer bestimmten Jahreszeit?

Kurs Ziel

Wissen

• Erwerb von theoretischem Wissen über die Simulation von Wasserfluss in porösen Medien/Böden
• Erweitern Sie Ihr Wissen über das Messprinzip im bodenphysikalischen Labor

Fertigkeiten

• Entwurf, Aufbau und Durchführung einer 1D-Simulation der Wasserströmung mit Hydrus- 1D
• Arbeiten Sie mit Ausgabedateien, importieren Sie sie in Excel und führen Sie Nachbearbeitungen durch.
• Anpassen mathematischer Gleichungen an Daten

Kompetenzen

• Bewertung verschiedener Bodentypen in Bezug auf Bodenhydrologie, Hydrologie und Ökohydrologie
• Bewertung des Bodens als Wachstumsmedium für Pflanzen