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.