Integrative Modellierung von Hydrosystemen

Das Modul ergänzt und vertieft bisher erlernte Teil-Komponenten zu einer integrativen Modellierung von hydrologischen Systemen. Anhand von Vorlesungen werden Fallbeispiele integrativer Modellierungen behandelt, und damit bisher erlernte und noch fehlende Komponenten eingeordnet. Außerdem werden grundsätzliche Methoden und Ansätze zur Kopplung und Kombination von Modellen besprochen.

Studierende wählen dann ein eigenes (fiktives) Projekt für das sie eine detailliert ausgearbeitete Arbeitsbeschreibung erstellen. Diese umfasst neben der Problemstellung und ihrem Hintergrund insbesondere die Ausarbeitung einer Arbeits- und Modellierungsanleitung (schriftliche Prüfungsleistung). Ziel ist es, also, ein Konzept für die modellbasierte Bearbeitung eines integrativen Anwendungsbeispiels zu erstellen. Dieses soll sich an praktischen "Ausschreibungen" aus dem Bereich der Vulnerabilität von Grundwasser orientieren (quantitativ und qualitativ).

Das Modul vermittelt deshalb vertieft noch Grundlagen zur Grundwassermodellierung. Dieser Teil beinhaltet die Herleitung und Diskussion der allgemeinen Strömungsgleichung, sowie Grundkenntnisse zu analytischen und numerischen Lösungstechniken. Diesem folgend wird der Fokus auf die Anwendung des Finite-Differenzen-Verfahrens (MODFLOW-Software) auf generische Modellsituationen (unterschiedliche Randbedingungen, Heterogenität und Anisotropie, unterschiedliche Aquifer-Spannungszustände, stationäre und instationäre Strömung, 2D- und 3D-Betrachtungen) gesetzt. Parallel wird ein regionales Grundwasserströmungsmodells aufgebaut. Danach werden die gängigsten numerischen Lösungsverfahren zum Stoff- und Wärmetransport hergeleitet und auf generische Modellsituationen (unterschiedliche Randbedingungen, stationäre und instationäre Strömungs- und Transportbetrachtungen, 2D- und 3D-Betrachtungen) angewendet. Schließlich wird ein regionales Stofftransportmodell aufgebaut, kalibriert und validiert.

Lehrformen

• Vorlesungen
• Geländeübung
• Praktische Übungen am Rechner