Durner, Wolfgang und Diamantopoulos, Efstathios und Iden, Sascha C.
(2011)
Inverse Modellierung des Wasserflusses unter Berücksichtigung dynamischen Ungleichgewichts mit einem effektiven Dual-Kontinuum-Modell.
In: Jahrestagung der DBG 2011: Böden verstehen - Böden nutzen - Böden fit machen, 03.-09.09.2011, Berlin.
Kurzfassung
Der übliche Richards-Ansatz zur Modellierung des Wassertransports in porösen Medien beruht auf der Annahme lokalen Gleichgewichts zwischen den Statusgrößen Wassergehalt und Wasserspannung innerhalb eines repräsentativen Elementarvolumens. In diesem Ansatz werden die Retentionskurve und die Leitfähigkeitskurve als statische konstitutive Beziehungen gemessen und verwendet, um Wasserflüsse auf größeren Skalen zu modellieren. Experimente unter dynamischen Randbedingungen haben jedoch gezeigt, dass die lokale Gleichgewichtsannahme selbst auf der Laborskala oft nicht zutrifft. Um die damit verbundene Phänomene zu beschreiben werden die Ausdrücke „dynamische Effekte“ oder „dynamisches Ungleichgewicht“ benutzt. In diesem Beitrag wird ein einfaches Ungleichgewichtsmodell vorgestellt, das den Boden als duales Kontinuum abbildet. In einem der Teilbereiche wird der Wasserfluss über die normale Richards-Gleichung abgebildet, in dem zweiten über eine erweiterte Richards-Gleichung, welche den Ungleichgewichts-Ansatz von Ross und Smettem verwendet. Das vorgeschlagene Modell wird über inverse Modellierung an Daten von Multistep-Ausfluss-Experimenten getestet. Hierbei wird eine flexible Parametrisierung der konstitutiven Beziehungen verwendet, sodass interferierende Fehler durch mangelnde Flexibilität der hydraulischen Eigenschaften ausgeschlossen werden können. Die ersten Ergebnisse sind vielversprechend und zeigen, dass das neue Modell die Messungen sehr viel besser beschreiben kann, als dies mit dem Standard-Richards-Modell oder dem Ross-Smettem-Modell allein möglich ist.
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