Zeitdiskretisierung

Zeitdiskretisierung

Für instationäre Grundwassermodellrechnungen ist eine zeitliche Diskretisierung (Schrittweite zwischen den zu berechnenden Zeitpunkten) zu wählen. Die Größe einer geeigneten Zeitschrittweite hängt in hohem Maße vom zeitlichen Verlauf des zu beschreibenden Ereignisses ab. So kann die Modellierung einer Hochwasserwelle Zeitschritte in der Größenordnung von Stunden bis zu einem Tag erfordern, während für die Berechnung von Jahresgängen der Grundwasserspiegelschwankung Zeitschritte von wenigen Tagen bis zu einem Monat zulässig sind. Das Abbilden von kurzfristigen Entnahmeänderungen an Förderbrunnen kann dagegen kurz nach einer deutlichen Veränderung der Förderrate Zeitschritte im Minutenbereich erfordern, wobei in einer folgenden Phase mit unveränderten Förderraten die zunehmende Vergrößerung der Zeitschritte zulässig ist.

Um eine Beeinflussung der Modellergebnisse durch zu große Zeitschritte zu vermeiden, kann zu Beginn eines Projekts eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt werden, wobei ausgehend von vergleichsweise großen Zeitschritten die Zeitschrittweite so lange verkleinert wird, bis kein Unterschied zwischen den Modellergebnissen von zwei Läufen erkennbar ist. Eine weitere Verkleinerung der Zeitschrittweite würde den Rechenaufwand erhöhen, ohne eine Verbesserung der Modellergebnisse hervorzurufen.

Für die Zeitdiskretisierung der instationären Strömungsgleichung wird in SPRING ein implizites Eulerverfahren verwendet:

 

,mit θ = 1.

 

Die instationären Randbedingungen werden dabei voreingestellt voll implizit behandelt (θ= 1.0), d.h., zur Berechnung des Zustands für den Zeitpunkt tn+1 werden die Randbedingungen des Zeitpunktes tn+1 herangezogen.

Bei Mengenrandbedingungen ist nur eine explizite Behandlung der instationären Randbedingungen möglich, d.h., zur Berechnung des Zustands für den Zeitpunkt tn+1 werden die Randbedingungen des Zeitpunktes tn heran gezogen.

 

Sonderfall Transportberechnung