Hydrogeologische Modellierung

Hydrogeologische Modelle sind unerlässlich, um bei wasserwirtschaftlichen Projekten und Nutzungsvorhaben die Dynamik des Wassers präzise zu verstehen, vorherzusagen und prognosesichere Aussagen für wasserrechtliche Verfahren tätigen zu können. Sie dienen auch zur Festlegung von Schutzzonen, Analyse von Einzugsgebieten und Simulation des Teilchentransports.

Bei der ELEMENTARES Tech GmbH setzen wir auf modernste numerische Lösungsverfahren mittels neuesten wissenschaftlichen Tools und Standards, sowie eigens entwickelten Tools, um Ihnen präzise und verlässliche Modelle anzubieten.

Modernste Numerische Lösungsverfahren
Unsere Modelle basieren auf mathematischen Grundgleichungen, die die physikalischen Prozesse des Wasserkreislaufs beschreiben. Da diese Differentialgleichungen in ihrer exakten Form meist analytisch nicht lösbar sind, greifen wir auf numerische Verfahren zurück. Hierbei wird das Untersuchungsgebiet in ein feines Netz aus Gitterzellen unterteilt. Diese Diskretisierung ermöglicht es, die räumliche Variabilität der hydraulischen Eigenschaften detailliert abzubilden.

iMOD5.6 – wir nutzen das iMOD-Programmsystem als Modellierungsumgebung, wobei wir den Modellierungsprozess bei iMOD mit selbstentwickelten Tools und Softwarelösungen unterstützen und optimieren. iMOD bietet Vorteile durch seine moderne Python-Schnittstelle, einfachen Visualisierungsmöglichkeiten und dem effizienten Handling der Modelldatensätze. Dies erlaubt uns, Modellierungsergebnisse präzise darzustellen und eine zuverlässige Modellgüte zu erreichen.
ModPath7 nutzt einen modularen Ansatz zur Lagrange'schen Partikelverfolgung, der präzise die Wege von Wasserpartikeln innerhalb komplexer Grundwasserströmungen abbildet. Die fortschrittlichen Tracking-Algorithmen ermöglichen es, Ursprung, Transportpfade und Aufenthaltsdauern detailliert zu analysieren – auch in heterogenen aquatischen Systemen. So liefert ModPath7 realitätsnahe Vorhersagen, die entscheidend für das Verständnis dynamischer Prozesse im Untergrund sind.

ModFlow6 - wir verwenden die neuste ModFlow-Variante, welche mithilfe der Finite-Differenzen-Methode schrittweise eine numerische Lösung der Strömungsdifferenzialgleichung mit den modellierten Randbedingungen findet. Das Verfahren erfasst die dynamischen Prozesse des Grundwassers und berücksichtigt gleichzeitig die räumliche Heterogenität von Porosität sowie Permeabilität im Untergrund, wodurch ein umfassendes Simulationsmodell entsteht. Methodische Genauigkeit und Anpassungsfähigkeit garantieren zuverlässige Ergebnisse – von einfachen Fragestellungen bis hin zu großen und komplexen 3D-Modellen.
Parameter Estimation (PEST) ist in unserem Modellierungsprozess integriert, um die Kalibrierung unserer Modelle auf die Messstellen zu erwirken. Dieses leistungsstarke Tool optimiert die freien Modellparameter, um die Zielgrößenabweichung zu minimieren. Sowohl die gewählten Parameter als auch die Zielgröße sind dabei frei wählbar und können aufgabenspezifisch definiert werden. Den Optimierungsprozess durch PEST führen wir parallelisiert durch. Dies gewährleistet eine schnelle und effiziente Konvergenz unsere Modelle bis hin zur Prognosefähigkeit.

Durch den Einsatz dieser fortschrittlichen numerischen Lösungsverfahren garantieren wir Ihnen ein Modell, das höchsten Ansprüchen an Genauigkeit und Zuverlässigkeit genügt. Unsere Experten kalibrieren die Modelle sorgfältig mit realen Felddaten, sodass Vorhersagen und Simulationen fundierte Entscheidungsgrundlagen bieten – sei es für die Optimierung von Wasserressourcen oder für die Planung von Infrastrukturprojekten.

Dimensionierung Bauwasserhaltungen

Die Planung und Dimensionierung von Bauwasserhaltungen ist ein entscheidender Schritt bei Bauvorhaben. Eine Bauwasserhaltung dient dazu, den Grundwasserstand gezielt abzusenken, um die Baugrube trocken zu legen und das Eindringen von Wasser über den Bauzeitraum zu verhindern.

Bei der ELEMENTARES Tech GmbH erzeugen wir präzise Modelle, die die notwendige Absenkung des Grundwassers bestimmen. Unser Ansatz berücksichtigt die spezifischen geologischen und hydrogeologischen Gegebenheiten des Baugrunds, sowie Ihre planungsspezifischen Einflussgrößen. Mit Hilfe moderner numerischer Verfahren unter Verwendung von Modflow6 ermitteln wir, wie weit der Grundwasserstand abgesenkt werden muss, um eine dauerhaft trockene Baugrube zu gewährleisten.

Offene Bauwasserhaltung
Bei dieser Methode wird das Grundwasser aktiv aus der Baugrube abgeführt, indem es durch leistungsstarke Pumpen abgepumpt wird. Das abgeförderte Wasser wird über eine unterhalb der Baugrubensohle installierte Drainage in einen speziell dafür vorgesehenen Pumpensumpf geleitet. Dadurch wird der Grundwasserspiegel kontinuierlich und effektiv abgesenkt. Diese Vorgehensweise kann insbesondere dann eingesetzt werden, wenn kein erhöhtes Grundbruchrisiko durch nach oben drückendes Grundwasser besteht.
Geschlossene Bauwasserhaltung
Bei dieser Methode wird der Grundwasserspiegel gezielt abgesenkt, indem Spülfilterlanzen oder speziell installierte Brunnen rund um die Baugrube verwendet werden. In den benetzten Spülfiltern sammelt sich das Wasser, welches anschließend mittels einer leistungsstarken Vakuumpumpe abgeführt wird. Entscheidend ist hierbei die präzise Einbautiefe der Spülfilter, welche als wesentliches Prognoseergebnis unserer detaillierten Dimensionierungsarbeit ermittelt wird. Dadurch werden bautechnische Risiken signifikant minimiert.
Gemischte Bauwasserhaltung
Diese hybride Methode kombiniert geschickt die Vorteile offener und geschlossener Ansätze zur Bauwasserhaltung. Wir liefern präzise Vorhersagen für die kombinierte Wasserhaltung, wobei die erwarteten Wassermengen je Bauphase und eingesetzter Methodik detailliert berechnet werden. Unser innovatives Tool zeichnet sich durch hohe Flexibilität und Anpassungsfähigkeit aus. Dadurch können wir die Methoden einzeln oder in Kombination exakt dimensionieren und komplexe bautechnische Fragestellungen effizient sowie wirtschaftlich lösen.

Mithilfe unserer eigens entwickelten Tools erreichen wir die präzise Erfassung komplexer Bauwasserhaltungsaufgaben. Wir erarbeiten qualitativ hochwertige Lösungen, unabhängig von Form oder variierender Tiefe der Baugrube, sowie Anzahl der Bauphasen und Absenkziele. So liefern wir maßgeschneiderte Lösungen für die individuellen Herausforderungen unserer Kunden.