Modellierung und Simulation von Grundwasserprozessen

Zusammenfassung

Die Simulation von Prozessen des Boden- und Grundwasserbereiches ist eine der Voraussetzungen für die Steuerung und Überwachung solcher Anwendungsfälle wie: die Förderbrunnen in Wasserwerken oder Entwässerungssystemen in Tagebauen oder Baugruben, sowie die Sanierung von Altlasten und Deponien. In diesem Zusammenhang müssen physikalische, chemische und biologische Prozesse berücksichtigt werden. Die Modellierung der physikalischen Prozesse führt auf ein System von partiellen Differentialgleichungen und auf ein System von chemischen Reaktionsgleichungen. Die biologischen Prozesse werden meist als Quell-/ Senkenterme der physikalischen bzw. chemischen Prozesse betrachtet. Die Modellierung erfolgt mit den Methoden der theoretischen und experimentellen Prozeßanalyse. Die dabei entstehenden partiellen Differentialgleichungen werden mittels gängiger Quantisierungsverfahren (FEM, FDM, FVM) in ein Gleichungssystem überführt, welches zum einem bis zu mehreren Millionen Unbekannte haben kann und zum anderen durch eine starke Nichtlinearität gekennzeichnet ist. Die effektive Lösung des Gleichungssystems stellt ein Hauptproblem für eine sinnvolle Simulation der Grundwasserprozesse dar. Neben der numerischen Behandlung werden zunehmend auch die Methoden der Wissensverarbeitung und der Unscharfen Mengen eingesetzt, um den Schwierigkeiten bei der Prozeßanalyse und der Parameterbestimmung entgegen zu wirken.