Richtlijn herstel en beheer (water)bodemkwaliteit

Onttrekken grondwater, dimensies van computermodellen

Dimensies van computermodellen

De werkelijkheid waarin de te modelleren processen zich afspelen, is ruimtelijk drie-dimensionaal (3D). Afhankelijk van de aard van de beschouwde processen kan echter in de opzet van de modellering onderzoek een beperking worden gemaakt (2D of 1D) als daarbij weinig relevante informatie verloren gaat. Het kiezen voor een beperking in dimensie heeft als (groot) voordeel, dat de benodigde tijd voor het invoeren van gegevens, het uitvoeren van de berekeningen met de computer en (vooral) de interpretatie van de berekeningsresultaten aanzienlijk kan worden gereduceerd.

Eén-dimensionale modellering

Bij de één-dimensionale modellering wordt het probleem vereenvoudigd tot een stroming in een kolom. Deze discretisatie wordt vaak toegepast bij de modellering van de onverzadigde zone, waarbij hoofdzakelijk sprake is van verticaal transport. Ook de evaluatie van ‘kolomproeven’ kan worden uitgevoerd met behulp van één-dimensionale modellen.

Twee-dimensionale modellering

Bij twee-dimensionale modellering wordt het probleem vereenvoudigd tot een proces dat zich afspeelt in een vlak. Dit is een bruikbare schematisatie wanneer de variabelen en processen in en loodrecht op het vlak verwaarloosbaar zijn. Deze discretisatie wordt vaak toegepast voor de modellering van de horizontale stroming in een watervoerend pakket (modellering in horizontaal vlak). Hierbij kunnen zowel aan de onder- als bovenzijde van het pakket randvoorwaarden gedefinieerd worden, die door de te beschrijven processen/ingrepen niet of nauwelijks worden beïnvloed. Ook bij het transport van verontreiniging wordt vaak gebruikgemaakt van een 2-D benadering, zowel voor het horizontale vlak als het verticale vlak.

Bij een modellering in het verticale vlak wordt het transport beschreven in het ‘vlak van stroming’, loodrecht op het isohypsenpatroon. Hierbij geldt als beperking, dat deze vereenvoudiging alleen bruikbaar is in een relatief uniform stromingsveld.

Radiaalsymmetrische modellering

Voor de beschrijving van processen rond een put (onttrekking/infiltratie) kan gebruikgemaakt worden van een radiaalsymmetrische modellering. Hierbij wordt ervan uitgegaan dat de bodemopbouw, het stromingspatroon en de verdeling van de verontreiniging aan alle zijden van de put gelijk zijn, waardoor de toestroming cirkelsymmetrisch (radiaal) kan worden beschreven. Veelal is wel een discretisatie in de verticaal mogelijk.

Semi-drie-dimensionale modellering

Voor veel locaties/problemen kan de grondwaterstroming goed beschreven worden met de vereenvoudiging naar horizontale stroming in watervoerende pakketten en verticale grondwaterstroming in de slecht doorlatende lagen. Voor de meeste locaties betreft dit meer dan één watervoerende laag, zodat geen twee-dimensionale modellering kan worden gebruikt. Dit heeft geleid tot modellen, die opgebouwd zijn uit meerdere watervoerende lagen, waarbij de uitwisseling van water tussen de boven elkaar gelegen lagen wordt gerealiseerd via ‘lek’ door slecht doorlatende lagen.

Drie-dimensionale modellering

Zowel voor de modellering van grondwaterstroming als het transport van verontreinigingen zijn modellen ontwikkeld waarbij de processen in 3D beschreven worden. Driedimensionale modellering wordt vooral toegepast bij onderzoeksprojecten, waarbij een verdieping van de wetenschappelijke kennis voor specifieke aspecten wordt beoogd.