Pareto-Modus in FePEST
FEFLOW 7.1 – Verbesserte Workflows und neue Möglichkeiten
Neben der Möglichkeit, FEFLOW mit unserer hydrodynamischen Software MIKE 21 FM zur Modellierung der Interaktion zwischen Grund- und Oberflächenwasser zu koppeln, beinhaltet FEFLOW 7.1 zahlreiche weitere Neuentwicklungen und Verbesserungen.
Nutzerfreundlichkeit, Automatisierung
Um das tägliche Arbeiten mit FEFLOW noch leichter zu gestalten, werden nun weitere „Drag & Drop“-Aktionen unterstützt, um z. B. Parameter auf bestimmten Selektionen oder Karten anzuzeigen. Gleichzeitig stellen wir mit „Select by Value“ und „Select Discrete Features“ neue praktische Werkzeuge zur Verfügung, mit deren Hilfe die Erstellung von Selektionen und damit der Modellaufbau und die spätere Ergebnisauswertung – insbesondere bei der Bearbeitung teil- oder vollunstruktierter Netze - stark vereinfacht werden.
Mit FEFLOW 7.1 ist es nun auch möglich, den zeitlichen Content-Verlauf für Wasser, chemische Spezies, Age-basierte Spezies und Wärme als Diagramm darzustellen und zu exportieren. Dies bietet insbesondere Anwendungen in den Bereichen Kontamination, Geothermie und Entwässerung von Tagebauen und Untertagebauen einen direkten praktischen Mehrwert.
Das neue Python-Scripting-Menü macht die Automatisierung Ihrer täglichen Workflows nun noch einfacher: Skripte können direkt in der FEFLOW-Nutzeroberfläche entwickelt und ausgeführt werden und helfen Ihnen dabei, Ihre regelmäßigen Arbeitsabläufe schneller durchzuführen, Fehler zu vermeiden und die Projektbearbeitung signifikant zu verkürzen.
Visualisierung, Virtual Reality
Auch bei den Themen Visualisierung und Virtual Reality hat sich viel getan: In der 3D-Ansicht lassen sich nun ganz einfach die Wasserspiegellagen von Oberflächengewässern darstellen. Des Weiteren können Sie als Anwender Grafiken und Videos in Full-HD und Ultra-HD exportieren.
Mit zunehmender Modellkomplexität, bedingt beispielsweise durch teilweise oder vollständig unstrukturierte 3D-Netze, wachsen auch die Herausforderungen für die Visualisierung der Modell- und Ergebnisdaten. Virtuelle bzw. erweiterte Realität bietet hierbei hilfreiche Ansätze, den Anwender in allen Phasen – von der Modellerstellung bis zu Ergebnisauswertung – zu unterstützen. FEFLOW 7.1 verfügt über zwei neue Ansichten, die es erlauben, durch das Modell „zu laufen“ und es beliebig aus der eigenen Position zu rotieren. Die Bewegungsabläufe innerhalb dieser Ansichten können mit der Tastatur oder wesentlich komfortabler über einen Xbox-Controller gesteuert werden. Zusätzlich unterstützt FEFLOW Oculus Rift – ein 3D-Display, das als Brille aufgesetzt wird, und Ihnen das Gefühl vermittelt, direkt in das Modell „einzutauchen“.
Überarbeitung von Discrete Features
Die Funktionsweise Diskreter Elemente (Discrete Features), mit denen z. B. Karstnetzwerke, Tunnel, oder Schächte simuliert werden, wurde stark erweitert und verbessert. Der Anwender kann den Austausch von Fluid, Masse, Wärme und Age-Spezies mit der umgebenden Matrix nun frei definieren bzw. vollständig entkoppeln. Dieses neue Konzept erlaubt es somit nicht nur, impermeable geologische Störungen zu simulieren, sondern auch technische Installationen wie beispielsweise Rohrleitungen abzubilden.
Verbesserte Performance
Zahlreiche Neuerungen aus dem Bereich Performance ermöglichen eine schnellere Modellbearbeitung und auch kürzere Rechenzeiten:
Die Generierung unstrukturierter Netze wurde parallelisiert und damit beschleunigt. Des Weiteren wurden die Interpolationsmethoden Inverse Distance Weighting (IDW) und Kriging signifikant überarbeitet, so dass nun größere Datenmengen innerhalb kürzerer Zeit als bisher auf größere Netze regionalisiert werden können. Gleichzeitig beinhaltet die neue Version neue iterative Gleichungslöser, die für die Lösung von Transportproblemen optimiert wurden.
Um numerisch instabile Simulationen nicht „ins Unendliche“ laufen zu lassen, bietet FEFLOW 7.1 die Möglichkeit, Modellrechnungen automatisch basierend auf zwei Kriterien abzubrechen: Die Simulation kann beendet werden, wenn eine benutzerdefinierte minimale Zeitschrittlänge mit einer benutzerdefinierten Häufigkeit unterschritten wird. Dies bietet insbesondere bei batch-basierten Rechnungen den Vorteil, dass eine instabile Simulation kontrolliert abgebrochen und stattdessen die nächste Simulation gestartet werden kann.
Überarbeitung von Discrete Features
Die Funktionsweise Diskreter Elemente (Discrete Features), mit denen z. B. Karstnetzwerke, Tunnel oder Schächte simuliert werden, wurde stark erweitert und verbessert. Der Anwender kann den Austausch von Fluid, Masse, Wärme und Age-Spezies mit der umgebenden Matrix nun frei definieren bzw. vollständig entkoppeln. Dieses neue Konzept erlaubt es somit, technische Installationen wie beispielsweise Rohrleitungen durch die bessere Beschreibung von Transferprozessen zum Untergrund noch realitätsgetreuer abzubilden.
Kalibrierung, Uncertainty Quantification und neue Funktionen in FePEST
Mit der Version 7.1 stehen Ihnen auch in FePEST zahlreiche Neuerungen und Verbesserungen zur Verfügung:
- Unterstützung ungesättigter Parameter
- PEST im Pareto-Modus
- Beschleunigung von Stabilitäts- und Sensitivitätsanalysen durch Parallelisierung
- Generierung von Pilot Points aus FEFLOW Point Sets
- Neue BeoPEST-Konfigurationen
Neue Möglichkeiten der Kopplung FEFLOW / MIKE 21 FM
Mit MIKE 2017 stellen wir ein neues, wirkungsvolles Werkzeug zur Modellierung der Interaktion zwischen Grund- und Oberflächenwasser vor: Unsere leistungsstarken Produkte FEFLOW und MIKE 21 FM können miteinander gekoppelt werden, um lokal auftretenden, hochdynamischen Wechselwirkungen und Austauschprozessen, deren Betrachtung für viele Anwendungen essentiell ist, Rechnung tragen können.
Quantitäts- und Qualitätsaspekte
Die flexiblen Netzgenerierungsmöglichkeiten beider Programme sowie die in MIKE 21 FM abgebildete Dynamik ermöglichen eine detaillierte Betrachtung lokaler Austauschprozesse zwischen Fließgewässern und dem Grundwasser. Neben der Untersuchung rein quantitativer Aspekte wie Austauschmenge und resultierende Wasserstände können durch die Berücksichtigung von Schadstoff- und Wärmeaustausch zukünftig auch Fragestellungen hinsichtlich der Wasserqualität beantwortet werden.
Planung und Dimensionierung
Bei der Planung von Renaturierungsmaßnahmen (Anbindung von Altarmen) oder Veränderungen an Flussbauwerken (z. B. an Wehren und Brücken) werden die Vorteile dieser integrierten Betrachtung wirksam, da Sie als Planer hierdurch genauere Aussagen als bisher über die Effekte auf das Grundwasser treffen und damit negative Auswirkungen bereits in der Planungsphase vermeiden können.
Sicherheit im Bergbau
Genaue Kenntnisse über lokale Infiltrations- und Austauschprozesse sind auch im Bergbau unerlässlich, wenn der Betrieb durch ansteigendes Grundwasser und die resultierende Flutung unterirdischer Schächte und Tunnel gefährdet wird, gleichzeitig aber auch Schadstoffe mobilisiert und Verunreinigungen ins Grundwasser ausgeschwemmt werden können.
Geothermie
Auch für die Genehmigung von geothermischen Anlagen müssen diese Austauschprozesse genau betrachtet werden, wenn starke Temperaturänderungen in an das Grundwasser angebundene Fließgewässer ausgeschlossen werden müssen.
Fluss- und Grundhochwasser
Neben dem reinen Flusshochwasser stellt auch Grundhochwasser eine nicht zu unterschätzende Gefahr dar, die durch gehäuft auftretende Extremwetter- und Starkregenereignisse beständig an Relevanz zunimmt. Auch nach Abklingen eines Flusshochwassers können steigende Grundwasserstände weit entfernt von betroffenen Fließgewässern zu Überflutungen mit massiven Schäden führen. Bei der Modellierung dieser Effekte können außerdem zusätzlich der Oberflächenabfluss und die Infiltration von aufgestautem Wasser berücksichtigt werden. Bei der Planung von effektiven Hochwasserschutzmaßnahmen ist eine Berücksichtigung der dynamischen Wechselwirkungen zwischen Grundwasser- und Oberflächengewässern, wie wir sie mit der neu entwickelten Kopplung ermöglichen, daher unerlässlich.
Küstengebiete
Bei Untersuchungen in Küstenregionen, die einer starken Dynamik unterworfen sind, können nun zukünftig genauere Aussagen über die Wechselwirkungen zwischen Fließgewässern und dem Grundwasser getroffen werden, bei denen auch die Modellierung des Salzgehaltes eine wichtige Rolle spielt.
Nutzerfreundlichkeit
Neben diesen vielfältigen Anwendungsbereichen unterstützt die von uns entwickelte Kopplung komfortable Workflows, eine schnelle Berechnung, umfangreiche Auswertungsmöglichkeiten und eine ansprechende Visualisierung der Ergebnisse direkt in FEFLOW oder MIKE Zero. Wir können Ihnen somit ein effektives Werkzeug für alle Untersuchungen an die Hand geben, bei denen Ergebnisse aus einer integrierten Modellierung von 3D-Grundwasserströmungsprozessen und 2D-hydrodynamischen Vorgängen relevant sind.
Umsetzung in der Software
Austauschflächen werden direkt über Elementflächen in FEFLOW definiert und nach MIKE 21 FM exportiert, wobei die Netze beider Modelle nicht übereinstimmen müssen.
Ebenso trägt die Kopplung der unterschiedlichen zeitlichen Diskretisierung in beiden Modellen Rechnung.
Alle weiteren Informationen, die zur Berechnung des Austauschs benötigt werden, werden direkt in FEFLOW eingegeben, und Simulationen können entweder im Batchmodus oder über MIKE Zero gestartet werden. Austauschmengen (Wasser, Salinität, Wärme) können visualisiert, aufgezeichnet und in Diagrammen dargestellt werden.