EGSIM
BMBF-Projekt EGSIM "Effiziente Grundwassersimulation bei
der Gewinnung von Energieressourcen"
Projektdaten
Laufzeit: 01.10.2010 – 31.03.2013
Leiter TUD: Prof. Dr.-Ing. habil. Peter-Wolfgang Gräber
Partner : Ingenieurbüro
für Grundwasser und Boden Leipzig (Leiter Gesamtprojekt)
DUALIS GmbH IT Solution
TU Dresden, IAA
Finanzierung: BMBF
Effiziente Grundwasser-Simulation bei der Gewinnung von
Energieressourcen (EGSIM) Ziel des Vorhabens ist die
Entwicklung von Applikationssoftware zur Simulation von
Strömungs- und reaktiven Stofftransport- sowie
Stoffumwandlungsprozessen im Boden und Grundwasserbereich
(poröse Medien). Die Simulation derartiger Prozesse ist die
Basis der Planungs-arbeiten für einen grundwasserressourcen-
und umweltschonenden sowie energieeffizienten Abbau der
Braunkohlevorräte als eine der wichtigsten Energieträger
Deutschlands. Der Planungsingenieur soll in die Lage versetzt
werden, in Form einer auf Geographischen Informationssystemen
(GIS) basierenden Konstruktionsumgebung, wasserwirtschaftliche
Projekte im Sinne eines nachhaltigen Wassermanagements zu
entwickeln und zu überwachen, wie z.B. Wasserhaltung in
Tagebaugebieten oder Maßnahmen zur Renaturierung von
Tagebaufolgelandschaften. Durch eine optimierte Simulation
können erhebliche Wasserressourcen geschützt (z.B. Umweltschutz
zur Erhaltung natürlicher Feuchtgebiete), zu hebende
Grundwassermengen verringert und damit Energie eingespart
werden. Bislang erfolgt die Planung und Simulation mittels
abgesetzter Rechenläufe und statischer grafischer Auswertung
mit teilweise extrem langen Rechenzeiten von Tagen und für
reaktive Strömungsvorgänge bis zu Wochen. Die dabei
entstehenden sehr großen Parameterräume können mit Hilfe
moderner Methoden der Sensitivitätsanalyse reduziert werden.
Besonders in wasserwirtschaftlichen Projekten treten häufig
mehrere Zielstellungen simultan auf und können nur durch
Einsatz intelligenter Optimierungsalgorithmen zur
multikriteriellen Lösung bearbeitet werden. Ausgehend von
verfügbaren Quellcodes soll unter Anwendung moderner
Softwarealgorithmen wie effiziente parallele Gleichungslöser
sowie Datenbankstrukturen und Abfragemechanismen zur
Verarbeitung großer numerischer Datenmengen und dem Einsatz von
Massivparallelrechentechnik eine skalierbare
Simulationssoftware entwickelt werden. Der Arbeitsplan umfasst
7 Arbeitspakete: - direkte Programmkopplung und Steuerung von 4
prozessbeschreibenden Modellen, - Daten- und Projektverwaltung
über Datenbankstrukturen, - Erhöhung der
Simulationsgeschwindigkeit durch Einsatz von HPC, - Integration
von Elementen der konzeptionellen objektorientierten
Modellierung, - Datenein- und -ausgabe durch Kopplung zu GIS, -
Entwicklung eines Sensitivitätsmoduls zur Kalibrierung, -
Entwicklung eines multikriteriellen Optimierers zur
Parameteridentifikation.