Umsetzung in SPRING


Bei der Erstellung eines numerischen Grundwassermodells wird der vorher festgelegte Modellraum diskretisiert. In SPRING wird die Methode der Finiten Elemente aufgrund ihrer hohen Flexibilität in Bezug auf die lagegenaue Abbildung unregelmäßiger Strukturen und der Möglichkeit der lokalen Netzverfeinerungen eingesetzt.

In SPRING werden als Elementformen unregelmäßige Dreiecke und Vierecke im Zweidimensionalen bzw. Pentaeder und Hexaeder im Dreidimensionalen verwendet. Die Elemente können durch ihre variable Form die Geometrie der zu berücksichtigenden Strukturen stückweise linear approximieren. Die Ecken der Elemente sind die Knotenpunkte des Modells.

Insbesondere die Punkt-, Linien- und Flächenstrukturen müssen durch die Netzgeometrie abgebildet werden.

Bei der Diskretisierung dreidimensionaler Modelle ist es üblich, das horizontale Netz auf die darunter liegenden Schichten zu projizieren, um so die Elemente der einzelnen Schichten zu erzeugen. Die Lage der Knotenschichten entspricht meistens der Lage von geologischen Grenzflächen. Aus numerischen Gründen kann es manchmal erforderlich sein, Schichten weiter zu verfeinern, ohne dass eine geologische Veranlassung dafür vorliegt.

Die Diskretisierung ist stets im Hinblick auf die zu lösende Problemstellung und Datengrundlage zu wählen. Wenn in einem Modell weder Maßnahmen geplant sind, noch hydraulische Strukturen wirken, können die Knotenabstände 25 bis 50 m betragen. Je nach Modellgröße oder Fragestellung kann jedoch immer auch eine höhere Auflösung sinnvoll sein.

Die folgende Tabelle gibt eine Empfehlung für die Größe der Modelldiskretisierung in speziellen Bereichen:

 

 

Empfohlener Knotenabstand

Brunnen

Unter 5 m

Planungsbereich

5 bis 15 m

Gewässer mit geplanten Maßnahmen

5 bis 10 m

Gewässer ohne Maßnahmen

10 bis 15 m

Kanalisation oder Dränagen

10 bis 25 m

Schifffahrtskanäle

20 bis 50 m

Modellrandbereich

30 bis 60 m

 

Sonderfall Brunnendiskretisierung