Das Projekt "Kluftnetzwerkmodelle zur Finite-Elemente-Analyse von Stroemungs- und Transportprozesse in gekluefteten, geologischen Strukturen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Strömungsmechanik und Elektronisches Rechnen im Bauwesen durchgeführt. Aufgabenstellung und Zielsetzung: Kluftnetzwerkmodelle im dreidimensionalen Raum stellen ein komplexes geometrisches System dar, welches aus ausgezeichneten Fliesswegen, zweidimensionalen Kluftflaechen und dreidimensionaler Gesteinsmatrix besteht. Ein besonderes Problem fuer die geometrische Beschreibung besteht in der Kopplung aus ein-, zwei- und dreidimensionalen finiten Elementen. Hierzu erfolgt die Entwicklung eines Gitternetzgenerators, welcher den besonderen geometrischen Anforderungen gekluefteter geologischer Strukturen sowie numerischer Loesungsverfahren (FEM) und daraus resultierenden Kopplungsproblemen genuegt. Die entwickelten Methoden werden anhand ausgewaehlter Testlokationen mittels numerischer Experimente verifiziert. Die Involvierung der Gesteinsmatrix in die Simulation hat weitreichende Konsequenzen fuer die geometrische Dimensionalitaet des Modellproblems. Aus einem 2 1/2-dimensionalen Problem (d.h. Verschneidung von Kluftflaechen im Raum) erwaechst eine echte dreidimensionale Aufgabe, wobei zusaetzlich die Verknuepfung verschieden dimensionaler finiter Elemente erforderlich ist. Die konsequente Beruecksichtigung der Wechselwirkung zwischen Klueften und Gesteinsmatrix in realitaetsnahen dreidimensionalen Kluftnetzwerkmodellen war bisher nur eingeschraenkt moeglich, da geeignete Netzgeneratoren zur Diskretisierung von dreidimensionalen Kluft-Matrix-Systemen nicht zur Verfuegung stehen. Die Verfuegbarkeit solcher Werkzeuge zur effizienten Erzeugung von Berechnungsgittern hat insbesondere fuer die stochastische Modellierung einen grossen Wert, da fuer repraesentative Transportstatistiken eine Vielzahl von geologischen Kluftnetzwerken realisiert werden muss. Das Forschungsvorhaben koennte der aktuellen Kluftaquiferforschung wichtige Impulse verleihen. Die Verfuergbarkeit geeigneter Modellbildungswerkzeuge fuer die komplexe Geometrie gekluefteter Formationen scheint unseres Erachtens eine Schluesselvoraussetzung fuer die hydrogeologische Kluftaquifermodellierung zu sein. Beispiele: Der erse Ansatz verwendet 2 1/2-dimensionale Gitternetze unter der Annahme, dass die Gesteinsmatrix undurchlaessig ist und somit kein Stoff- und Waermeaustausch zwischen dem Fluid und der Gesteinsmatrix stattfindet. Diese Art der Modellbildung kann die Modellierung von Stroemung und Transport (Partikel-Tracking) in Kluftnetzwerken mit mehreren Tausend Klueften erlauben. Der zweite Ansatz verwendet gekoppelte 2 1/2 - und 3-dimensionale Gitternetze, indem die Gesteinsmatrix zwischen den Klueften mit vernetzt wird. Dieser gekoppelte Ansatz erlaubt die Modellierung von Stroemung und Transport unter Beruecksichtigung des Massen-, Waerme- oder Energieaustausches zwischen dem Fluid und der Gesteinsmatrix. Wegen noch ungeloester Probleme in der Generierung 3-dimensionaler Berechnungsgitter fuer komplexe Geometrien ist dieser Ansatz derzeit noch auf einfache Systeme mit wenigen Einzelklueften beschraenkt.