Softwareentwicklung

spring_merge_mesh - Programm zum Einbetten von Bauwerken in hydrogeologische Grundwassermodelle

TK CONSULT AG hat für SPRING ein spezielles Softwaretool entwickelt, dass die Verschneidung eines Grundwassermodells (Hydrogeologisches Modell) mit einem Bauwerksmodell ermöglicht (TKC-Merge-Tool, vgl. Abbildung 1). Dabei werden beide Modelle unabhängig voneinander entwickelt. Das Hydrogeologische Modell enthält alle nötigen Rand- und Anfangsbedingungen sowie Materialeigenschaften. Es ist ein voll lauffähiges Grundwassermodell.

Im Vergleich zum Hydrogeologischen Modell hat das Bauwerksmodell eine begrenzte horizontale und vertikale Ausdehnung. Es besitzt keine Rand- oder Anfangsbedingungen, sondern bildet ausschliesslich die die Tunneleinbauten ab. Es ist daher nicht eigenständig lauffähig. Neben Lage und Geometrie werden dem Bauerwerksmodell Materialeigenschaften zugewiesen. Materialeigenschaften, die im Bauwerksmodell definiert sind, werden optional bei der Verschneidung an das Hydrogeologische Modell übergeben. Dies ermöglicht die Abbildung des Tunnels im endgültigen Berechnungsmodell mit Hilfe sehr kleiner Durchlässigkeitswerte (normalerweise 1.0e-8 m/s).

Voraussetzung für die Verschneidung der beiden Modelle ist, dass die Bauwerksnetzgeometrie vor der Verschneidung ins Hydrogeologische Modell eingefügt wird. Abbildung 2 skizziert die Vorbereitung des Hydrogeologischen Modells für die Tunnelröhren in Birsfelden und das Teilmodell Grossbasel. Auf Basis der vertikalen Lagekoordinaten werden die Schnittpunkte der Elementkanten des Tunnels und des Bauwerksmodells bestimmt. An diesen Schnittkoordinaten werden Zusatzknoten eingefügt. Resultat der Verschneidung ist das Berechnungsmodell, welches aufgrund zusätzlicher Knoten, Elementen und Schichten die genaue Bauwerksgeometrie beinhaltet (vgl. Abbildung 6).

Tunnelelemente, Kiespackungen, Düker oder Spundwände werden im Berechnungsmodell automatisch mit den entsprechenden Attributen des Tunnelmodells belegt. Dies ermöglicht neben der geometrischen Abbildung des Tunnels, die detaillierte und effiziente Umsetzung von Massnahmen. Ein Beispiel für eine Umsetzung eines Tunnelbauwerks mit Dükerung, Schlitzwand, Kiesaufschüttung und Fenstern ist in Abbildung 3 dargestellt.

Abbildung 1: Funktionsweise des TKC-Merge-Tools.
Abbildung 1: Funktionsweise des TKC-Merge-Tools.

Abbildung 2: Vorbereitung des Geologisches Netzes im TKC-Merge-Tool.
Abbildung 2: Vorbereitung des Geologisches Netzes im TKC-Merge-Tool.

Abbildung 3: Beispiel für die Umsetzung eines Tunnelbauwerks in SPRING mit Hilfe des TKC Merge-Tools.
Abbildung 3: Beispiel für die Umsetzung eines Tunnelbauwerks in SPRING mit Hilfe des TKC Merge-Tools.