Project name: ModSimple Phase 2 : Entwicklung und Validierung eines modularen Simulationswerkzeuges für hydrogeologische und geothermische Fragestellungen mit einer interaktiven Schnitt-stelle zur direkten Implementierung dynamischer und rückkoppelnder Randbedingungen
Project duration: 01.10.2022 - 31.12.2024 (2 years)
Funding organization: Deutsche Bundesstiftung Umwelt (DBU)
Project number: 37733/01-23
Contact person: Lucia [dot] Pedrosa [at] geo [dot] tu-freiberg [dot] de (Lúcia Pedrosa), Martin [dot] Binder [at] geo [dot] tu-freiberg [dot] de (Dr.-Ing. Martin Binder), Christian [dot] Engelmann [at] geo [dot] tu-freiberg [dot] de (Dr. Christian Engelmann), Traugott [dot] Scheytt [at] geo [dot] tu-freiberg [dot] de (Prof. Dr. Traugott Scheytt)
Project partners:
hydrocomputing GmbH & Co. KG - Dr. Mike Müller
Grundwasser dient weltweit als wichtige Ressource u.a. für die Trinkwasser- und Brauchwasser-gewinnung. Weiterhin ist es ein wichtiger Energieträger für geothermische Anlagen. Deshalb ist ein ausreichender Schutz der Grundwassersysteme vor schadhaften Veränderungen erforderlich. In vielen Regionen Deutschlands und der Welt, und insbesondere in urbanen Räumen, werden seit Längerem deutliche Beeinflussungen des thermischen Zustandes des Grundwassers beo-bachtet. Diese sogenannten „Urban Heat Island“-Effekte stellen thermische Anomalien dar. Ne-ben den unmittelbaren negativen Aspekten für die Umwelt bewirkt diese abträgliche Veränderung weitreichende Konflikte zwischen thermischen Nutzern untereinander sowie zu anderen, nicht-thermischen Grundwassernutzern. Dies behindert nicht zuletzt eine nachhaltige energiewirtschaft-liche Nutzung des Untergrundes im Sinne der oberflächennahen Geothermie. Ein adäquates Ma-nagement ist daher erforderlich, nicht nur bezüglich des thermischen Haushalts, sondern auch hinsichtlich weiterer qualitativer und quantitativer Parameter. Dies setzt das Vorhandensein geeig-neter Bewertungswerkzeuge voraus.
Das abgeschlossene Projekt ModSimple - Phase 1 (DBU-AZ 32961/01; von 01/2018 bis 06/2020 nach kostenneutraler Verlängerung) befasste sich mit der Entwicklung und Prüfung des modula-ren und zugleich benutzerfreundlichen Simulationswerkzeuges ueflow. Diese Software steht unter einer Open-Source-Lizenz und ist derzeit in der Lage, Grundwasserströmungsprozesse abzubilden. Im weiteren Entwicklungsablauf ist es geplant, auch Algorithmen zur Simulation des Stoff- und Wärmetransports in porösen Medien zu implementieren. Die Besonderheit von ueflow liegt dabei in der interaktiven Schnittstellenkomponente pymf6. Diese ermöglicht es dem Endnutzer, komple-xe Randbedingungen und Prozesse in das MODFLOW 6-Framework (MF6) zu integrieren. Das Folgeprojekt ModSimple - Phase 2 - soll ueflow hinsichtlich der Abbildung von Stoff- und Wärmetransportprozessen erweitern, inklusive der Kopplung mit analytischen so-wie vereinfachten numerischen Randbedingungen sowie Quell-/Senkentermen. Die weiterentwi-ckelte Version wird im Anschluss für ausgewählte synthetische Testszenarien validiert und die Anwendbarkeit von ueflow für einen realen Teststandort auf der urbanen Stadtteilskala geprüft. Als Ergebnis erlaubt der modulare Aufbau und die implementierte Schnittstelle zu Nutzer-eigenen Lösungen die Anwendung der Software auf eine Vielzahl weiterer, umweltrelevanter Fragestellun-gen wie u.a. den diffusen Eintrag von Stoffen in einen Grundwasserleiter, Rückkopplungseffekte innerhalb von Anlagen sowie die regionale, gegenseitige Beeinflussung mehrerer Anlagen. Dar-über hinaus ergibt sich das Potenzial zum Anwendungstransfer von ueflow für andere For-schungsprojekte wie z.B. der Untersuchung der Grundwasserökologie unter thermischen Stress.