Geoscience Reference
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oberirdischen Wasserscheiden auftreten können.
Die Gegenüberstellung von Grundwasserdarge-
bot und Grundwasserbedarf ist eine zwingende
Voraussetzung für eine nachhaltige Bewirtschaf-
tung der Grundwasservorkommen und ist für je-
des wasserrechtliche Verfahren vorgeschrieben.
Hierzu sind detaillierte Kenntnisse der Wasser-
haushaltsgrößen unverzichtbar.
•
Analogiemodelle
-
elektrisch leitendes Papier
-
elektrolytischer Trog
-
elektrische Widerstandsnetze
•
Mathematische Methoden und Modelle (aus-
gewählte Eigenschaften und Vorgänge werden
mit Hilfe mathematischer Gleichungssysteme
beschrieben, DIN 4049-1)
•
analytische Methoden
•
numerische Modelle
-
3.8 Numerische
Grundwassermodelle
Randintegralverfahren
-
Diskretisierung des Modellrandes
-
Homogenität für das gesamte Mo-
dellgebiet
-
beschränkt einsetzbar, geringe Da-
tenmenge
3.8.1 Einführung
-
Finite-Differenzen-Methode
(FDM)
-
Zahlreiche Fragestellungen im Bereich der Hy-
drogeologie, z.B. Einflüsse großer Entnahmen in
ausgedehnten inhomogenen Grundwasserlei-
tern, Infiltration und Abfluss zu nahen Vorflu-
tern, erfordern aufwändige mathematische Be-
rechnungen. Da zudem
Diskretisierung des Modellgebietes
durch Rechteckraster
-
Berücksichtigung von Inhomogeni-
täten
-
Randbedingungen: D
IRICHLET
, N
EU
-
MANN
, C
AUCHY
(A
UGUSTIN
L
OUIS
C
AUCHY
, französischer Mathemati-
ker; 1789-1857)
•
die Erprobung im Grundwassersystem nicht
möglich,
-
Finite-Elemente-Methode
(FEM)
-
•
die Übertragbarkeit analytischer Berechnun-
gen auf große Gebiete mit unterschiedlichen
Teilgebieten nicht gewährleistet,
Flexible Diskretisierung des Modell-
gebietes durch Vielecke
-
Berücksichtigung von Inhomogeni-
täten
•
die Erprobung der Reaktion des natürlichen
Systems nur langsam und daher mit großem
Zeit- und Kostenaufwand verbunden ist,
-
Randbedingungen: D
IRICHLET
, N
EU
-
MANN
, C
AUCHY
bestand der Wunsch, diese Fragestellungen durch
Modelle
zu beantworten. Unter einem Modell
versteht man nach dem BROCKHAUS (1966-
1974/1981) eine „vereinfachte (verkleinerte) Ver-
sion der Realität, die für die gegebene Fragestel-
lung die natürlichen Verhältnisse hinreichend ge-
nau beschreibt“.
Die in den letzten Jahrzehnten zum Einsatz ge-
kommenen Methoden und Modelle lassen sich
wie folgt gliedern:
Diese Aufzählung spiegelt auch die technischen
Entwicklungen wider. So wird bei Sandmodellen
das natürliche System nachgebaut und anschlie-
ßend das Problem, z.B. durch Wasserentnahmen,
nachvollzogen. Der nächste Schritt war die Ent-
wicklung der elektrischen Modelle, die auf der
Tatsache beruhen, dass Wasser nach dem D
ARCY
-
Gesetz und der elektrische Strom nach dem
OHM-Gesetz - also ähnlichen Gesetzen - fließen.
Heute werden überwiegend numerische Grund-
wassermodelle benutzt. Für kleinräumige Unter-
suchungsgebiete werden aber noch immer analy-
tische Verfahren eingesetzt.
•
Physikalische Modelle (ausgewählte Eigen-
schaften und Vorgänge werden mit Hilfe eines
analogen physikalischen Systems beschrieben,
DIN 4049-1)
•
Sandmodelle
•
Spaltmodelle
