Grundwassermodellierung

GCI erstellt einfache bis hochkomplexe Grundwassermodelle für die gesättigte und ungesättigte Grund­was­ser­strö­mung. Der Modell­ansatz leitet sich aus den Anforderungen der Auf­gaben­stel­lung und der Daten­verfügbarkeit ab.

Modelltypen

Wir erstellen für Sie

  • Grundwasserströmungsmodelle
  • Massentransportmodelle
  • reaktive Mehrstoff-Komponentenmodelle
  • Wärmetransport­modelle
  • Transportmodelle, auch dichte­ge­kop­pelt (z.B. für salinar oder hydrothermal dichtebeeinflusste Grund­wasser­strömung)

 

Leistungen

Ihren Forderungen entsprechend realisieren wir für Sie

  • den Modellaufbau
  • die stationäre und instationäre Kalibrierung (Eichung) des Modells
  • die Verifizierung und Validierung
  • die Sensitivitätsanalyse von Modellparametern
  • die Anwendung, Prognose und Simulation verschiedener Szenarien

Wir arbeiten unter Beachtung aktueller Regelwerke (z. B. DVGW W 107) und nach fortgeschrittenem Stand von Wissenschaft und Technik.

Weitere Details
  • GCI erstellt als Grundlage für ein Grundwassermodell ein kon­zep­tio­nelles Modell.
  • Der Untergrund wird in einem hydrogeologischen Struk­tur­modell auf Basis von Bohr­infor­mationen und geologischen Karten­werken abgebildet.
  • Die einzelnen Modellbereiche werden differenziert mit Modell­para­metern und Rand­bedin­gungen belegt.
  • Zur Beschreibung einer in­sta­tio­nären Grund­was­ser­neu­bildung setzt GCI ein Boden­was­ser­haus­halts­modell ein, das die Grund­was­ser­neu­bildung räumlich und zeitlich differenziert erfasst.
  • Das Grundwassermodell erstellen wir auf der Basis von finiten Elementen, finiten Differenzen oder finiten Volumen mit Indus­trie­standard-Software wie FEFLOW® oder MODFLOW. Für einfache Fragestellungen wenden wir auch analytische und halb­ana­lytische Methoden an.
  • Für die Parameterschätzung und Unsicherheitsanalyse der Modell­ergeb­nisse setzen wir u. a. das Programm PEST (Parameter Estimation) ein.
  • Die Modellierungsergebnisse visualisieren wir für Sie an­schau­lich in Karten, Grafiken und Anima­tionen.
Spezielle Anforderungen

Für spezielle Fragestellungen, die mit der Standard­software nicht bear­beitet werden können, pro­grammieren wir entsprechende Erweiterungen (Plug-Ins) und binden diese über Pro­gram­mier­schnitt­stellen ein.

Eine gut erprobte Anwendung einer von GCI entwickelten Erweiterung ist die Modell­kop­plung eines Detail­modells oder Lupen­modells an ein großräumiges Re­gional­modell. Das Detail­modell erlaubt hoch­aufgelöste Unter­suchungen z. B. zum Stoff­transport.  

Grundwassermodelle können mit weiteren Modellen gekop­pelt werden. Eine Kopplung mit einem Strömungs­modell für oberirdische Gewässer ermöglicht die modell­tech­nische Nachbildung der Oberflächen-/Grund­was­ser­inter­aktion und die Simulation von Hoch­was­ser­ereignissen.

Anwendungsspektrum

Nachfolgend finden Sie diverse Aufgabenbereiche, für die GCI Grundwassermodelle erstellt und anwendet. Diese greifen teilweise ineinander über.

Grundwasserentnahmen (kommunal, gewerblich, industriell)

  • Wasserhaushalt und Dargebotsermittlung, Grundwasserbilanzierung und Bestimmung einzelner Bilanzgrößen
  • hydrodynamische Systemanalyse für ein zunehmendes Prozessverständnis
  • Quantifizierung und Beschreibung konkurrierender Nutzungen
  • Bestimmung von stationären sowie instationären Einzugsgebieten von Grundwassermessstellen, Brunnen und Wasserfassungen
  • Klimaszenarien und Projektionen zu Auswirkungen des Klimawandels
  • Austausch von Oberflächenwasser und Grundwasser, Uferfiltration
  • Steuerung von Brunnen z. B. zur Einhaltung von geoökologisch und baulich vertretbaren Grundwasserständen
  • Bewirtschaftungsuntersuchungen mit Ziel der Optimierung einer Grundwasserentnahme, z. B. zur Vermeidung von Salzwasserzustrom zu Brunnen
  • Optimierung der Fördermengenverteilung von Wasserwerken, Bewirtschaftung von Brunnen, Brunnengruppen und –galerien sowie der Grundwasseranreicherung und Grundwasserspeicherung
  • Planung der räumlichen Lage von neuen Brunnen und Grundwassermessstellen
  • Planung und Optimierung von Grundwassermonitoring, u. a. bezüglich der Beprobungshäufigkeit abhängig von Fließzeiten zum Zielobjekt
  • Wasserrechtliche Erlaubnisse
  • Trinkwasserschutzzonen-Verfahren für Wasserversorgungsunternehmen
  • Bahnlinienberechnung, Particle Tracking

Altlasten

  • historische Rekonstruktion der Ausbreitung einer Kontamination im Grundwasser und deren Vorhersage (Rückverfolgung und Prognose)
  • Gefährdungsabschätzung
  • Bestimmung von Fließzeiten
  • Planung und Auswertung von Immissionspumpversuchen
  • Planung von hydraulischen Sanierungs- und Abwehrmaßnahmen
  • modellgestützte Begleitung laufender Sanierungsmaßnahmen
  • Natural Attenuation mit Untersuchung von Sorption und Abbau
  • Aufstellung von Schadstoffbilanzen für den Untergrund

Bauplanung

  • Baugrubenentwässerung, Grundwasserabsenkung und Grundwasserhaltung
  • Planung von Brunnenanlagen zur Regulierung von Grundwasserständen z. B. in Bergsenkungsgebieten
  • Bewertung grundwasserrelevanter unterirdischer Einbauten wie Wehre, Spundwände, Tiefgaragen, U-Bahntrassen...
  • Bestimmung höchster zu erwartender Grundwasserstände (zeHGW) / Grundhochwasser
  • Modellierung geohydrotechnischer Spezialaufgaben

Bergbau

  • Tagebauentwässerung
  • modelltechnisch dynamische Abbildung des Tagebaufortschrittes
  • grundwasserwirtschaftliche Bergbaufolgenplanung mit Restseebildung

Messtechnik und Entwicklung

  • detaillierte Simulation der Strömung für messtechnische Aufbauten und Geräte, beispielsweise Grundwassermessstellen mit GCI-Rohrpassivsammler oder Doppelkolbenkammer zur Entsandung eines Brunnens

Brunnenplanung

  • Kleinskalige Modellierung der Strömungsprozesse im brunnennahen Raum

Geothermie

  • Oberflächennahe Geothermie
Projektbegleitung und –controlling
  • Erarbeitung von Aufgabenstellungen und Leistungsbeschreibungen zu Modellierungsprojekten, Unterstützung des Auftraggebers bei der Vergabe
  • Begleitung und Controlling von durch Dritte auszuführende Modellierungsprojekte sowie Beratung des Auftraggebers hierzu
Bearbeiter und besondere Qualifikation
  • Das Modelliererteam besteht aus Mitarbeitern mit langjähriger Modellierungserfahrung, die regelmäßig Veranstaltungen zur Weiterbildung und Fachkonferenzen besuchen.
  • Mitarbeit bei der Erstellung des DVGW-Arbeitsblatts W 107 „Aufbau und Anwendung numerischer Grundwassermodelle in Wassergewinnungsgebieten“ (Ausgabe 2004) und  (Ausgabe 2016)
  • Publikationen in Fachzeitschriften
  • Nutzung und Begleitung der Entwicklung der Simulationssoftware Feflow® seit 1987
 

Haben Sie Fragen zur Grundwassermodellierung?

Kontaktieren Sie uns! Wir diskutieren gerne mit Ihnen über Ihre Thematik und klären, ob die Grund­was­ser­model­lierung einen Beitrag zur Lösung Ihres Problems liefern kann.

 

Ansprechpartner

  • Felix Möhler, Ressortleitung Grundwassermodellierung
  • Silvia Dinse, Geschäftsführerin

 

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