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| Entwicklung eines Ansatzes zur Berücksichtigung der ungesättigten Zone bei der Grundwassersimulation
von Feuchtgebieten |
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| contributing persons: |
| Ellen-Rose Trübger
, Dr.-Ing.[VerfasserIn] |
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132594951 |
| Konrad Miegel
, Prof. Dr. rer. nat.[AkademischeR BetreuerIn] |
| Hans-Jörg Diersch
, Prof. Dr. sc. techn.[AkademischeR BetreuerIn] |
| Gerd Wessolek
, Prof. Dr. agr. sc.[AkademischeR BetreuerIn] |
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| contributing corporate bodies: |
| Universität Rostock, Agrar- und Umweltwissenschaftliche Fakultät[Grad-verleihende Institution] |
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10025954-6 |
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| abstract: |
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In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Erprobung eines Programm-Moduls
vorgestellt, welches speziell auf die Anforderungen der Feuchtgebietssimulation abgestimmt
ist, die sich aus der besonderen Bedeutung der ungesättigten Bodenzone ergeben. Mittels
Feldmessungen auf einem wiedervernässten Niedermoorstandort werden die maßgeblich
vorherrschenden Prozesse identifiziert, ein Lösungsansatz zu ihrer Beschreibung entwickelt
und modelltechnisch umgesetzt. Als wichtigstes Kriterium für eine erfolgreiche Modellierung
der flurnahen Grundwasser-fluktuationen stellt sich dabei die Berücksichtigung des
wasserstandsabhängigen Speichervermögens des Bodens heraus. Die programmtechnische
Umsetzung erfolgt in Form eines Zusatzprogramms (VSC-Modul), welches an die gesättigte
Strömungsberechnung des Simulationssystems FEFLOW über dessen Schnittstelle (IFM)
gekoppelt wird. Das VSC-Modul wird auf seine Anwendbarkeit getestet und dabei den
Standardlösungen von FEFLOW für gesättigte Grundwassermodellierung und den allgemeingültigen
Ansatz für ungesättigte Strömungsberechnung unter Anwendung der Richards-Gleichung
gegenübergestellt. Die Berücksichtigung des aktuellen Bodenspeichervermögens mit dem
VSC-Moduls führt zu einer erheblichen Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit in der
Grundwassersimulation von Feuchtgebieten, insbesondere bei starken Grundwasserfluktuationen.
Innerhalb seiner Anwendungsgrenzen ermöglicht das VSC-Modul eine näherungsweise so
gute Berechnung des Grundwasser-spiegels, wie es die ungesättigte Strömungsberechnung
mittels Richard-Gleichung erlaubt. Dabei weist der einfachere Modellansatz des VSC-Moduls
den Vorteil auf, dass die Wasserretentionsbeziehung nicht zwingend als angepasste
Parameterfunktion vorliegen muss, sondern auch als Wertetabelle eingehen kann, wodurch
eine große Flexibilität hinsichtlich der Bodeneigenschaften gegeben ist. In der vereinfachten
Standortmodellierung hat sich die Anwendung des VSC-Moduls zudem im Vergleich mit
der Richards-Gleichung als robuster gegenüber einer fehlerhaften Parameteranpassung
erwiesen. Ein weiterer Vorteil des neuen Modellansatzes ergibt sich aus dem geringeren
Bedarf an Rechenkapazität und notwendigen Modellebenen.
[German] |
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In these doctoral thesis the development and applicability test of a programme module
will be presented, which is specialized on the simulation of wetlands. Field measurements
on a re-wetted fen site have been carried out in order to identify the significant
processes of wetlands and realise their implementation in a practical way. The dependance
of the soil water storage capacity on the groundwater level has turned out to be the
most important criteria for successful modelling of groundwater level, which fluctuate
close to the ground surface. A simple model approach for a Variable Storage Coefficient
(VSC) has been formulated and realised as a program module to be coupled via the Interface
Manager 'IFM' to the saturated flow solution of the Finite Element subsurface FLOW
system FEFLOW. The VSC module is tested on its applicability and compared to the FEFLOW
standard solutions for saturated groundwater flow and the universal approach for unsaturated
flow solving the Richards Equation. Modelling the actual soil water storage capacity
of wetlands by usage of the VSC module significantly improves the results of the groundwater
simulation. This applies especially for fluctuating groundwater tables. Within its
application limits the VSC module allows calculating of the groundwater table nearly
as accurately as by solving the Richard's Equation for unsaturated flow. Thereby the
simpler approach of the VSC module provides the advantage, that the water retention
relationship does not have to be adjusted to a parameter function but can also be
used in the form of tabular values. Consequently, the range of soil characteristics
to be modelled is not restricted to parameter functions implemented in FEFLOW. During
the study, with a simplified area model of the fen field site, the VSC module has
turned out to be less sensitive to incorrectly adjusted soil parameters than the solution
for unsaturated flow by solving of the Richard's Equation. A further advantage of
the new model approach is the shorter calculating time, which mostly arises from having
fewer model layers.
[English] |
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| document type: |
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| institution: |
| Faculty of Agricultural and Environmental Sciences |
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| language: |
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| subject class (DDC): |
| 624 Structural and Environmental Engineering |
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publication /
production: |
Rostock
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Rostock: Universität Rostock
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2006
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| identifiers: |
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| access condition: |
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| license/rights statement: |
all rights reserved
This work may only be used under the terms of the German Copyright Law (Urheberrechtsgesetz). |
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| RosDok id: |
rosdok_disshab_0000000002 |
| created / modified: |
24.04.2008 / 08.08.2023
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| metadata license: |
The metadata of this document was dedicated to the public domain
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