Bei der Erstellung eines numerischen Grundwassermodells wird der vorher festgelegte Modellraum mit Finiten Elementen 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 (Punkt-, Linien- und Flächenstrukturen ) stückweise linear approximieren. Die Ecken der Elemente sind die Knotenpunkte des Modells.
Bei der Diskretisierung dreidimensionaler Modelle wird das horizontale Netz auf die darunter liegenden Schichten projiziert und zu Prismen miteinander verbunden, um so die Elemente der einzelnen Schichten zu erzeugen. Als Höhenlage der Knotenschichten bieten sich geologischen Grenzflächen an. Aus numerischen Gründen kann es manchmal erforderlich sein, Schichten weiter zu verfeinern, so dass dann über die Mächtigkeit der Schicht mehrere Elemente exakt übereinander liegen.
Die Diskretisierungsdichte 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 Anhaltspunkte für den Knotenabstand unterschiedlicher Bereiche an:
|
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