Hydrosystemanalyse SoSe 2015 BHYWI 22 01 Einführung · 2 Page 3 Organisatorisches Page 4...

1

Page 1

HydrosystemanalyseSoSe 2015

BHYWI‐22‐01Einführung

Page 2

Vorstellung IntroductionOlaf Kolditz

Studium Ukraine (Physik)Promotion AdW Chemnitz (Hydromechanik)

Habil U Hannover (Geohydrologie)Auslandsaufenthalte (USA, CA, JP)Prof. U Tübingen (Hydroinformatik)

Prof. TU Dresden (Systemanalyse)Department Umweltinformatik UFZ Leipzig

2

Page 3

Organisatorisches

Page 4

Organisatorisches

Vorlesungskonzept

Vorlesung Skript Übung / Lecture Notes Exercises

externe Dozenten aus Forschung / Praxis (6. DS)

Zeitplan / Time schedule (show PDF)

Konsulationen (4. DS)

Sprache / Language

Lecture‐Portal (HiWi)

Literatur / Literature

Prüfung / Exam

Rechner / Computer

Compiler

3

Page 5

Organisatorisches

Page 6

Dozenten

Agnes Sachse, Dipl.‐Geogr.: Hydrologie

Dr. Thomas Kalbacher: Bodenhydrologie

Dr. Jens‐Olaf Delfs: Oberflächenhydrologie

JProf. Dr. Haibing Shao / Reza Zolfaghari: Stofftransport im Grundwasser

UFZ Exkursionen

ENVINF‐VISLab Team (Drs. Karsten Rink, Tom Fischer, Lars Bilke)

Geothermie (JProf. Dr. Haibing Shao, Dr. Norihiro Watanabe)

4

Page 7

Lecture Portalhttp://www.ufz.de/index.php?de=17984

Page 8

Lecture Portal

5

Page 9

Literature

Page 10

6

Page 11

Was ist Hydroinformatik ?What is Hydroinformatics about ?

Page 12

Def: Informationsverarbeitung in der Hydrologie

http

://w

ww

.eea

.eur

opa.

eu/t

hem

es/w

ater

Humid 

and

Arid

(Semi‐arid)

7

Page 13

Contents• System-Analyse (Geo-Systeme)• Methoden I (Konzept-Modelle)• Methoden II (Informatik–SoftwareEngineering)• Applikationen• Lehre

System-AnalyseKalibrierungVerfizierungValidierung

Data

Model

Simulation

Prognose

Reality

Simplified Reality

Virtual Reality

Future Reality

RegelnParameter

www.inf.uni-konstanz.de

Page 14

Hydro-Systeme

Prozess-Analyse

Datenmodelle(DMS)

Geländemodelle(DEM)

GeographischeInformationssysteme(GIS)

Visualisierung

Systemanalyse

GeologischeModelle

ProzessdatenTHMCB

Thermo-Hydro-Mechanisch-Chemisch-BiologischeZustandsgrößen

8

Page 15

Hydro-Systeme

Prozess-Analyse

Datenmodelle(DMS)

Geländemodelle(DEM)

Visualisierung

Systemanalyse

GeologischeModelle

ProzessdatenTHMCB

Thermo-Hydro-Mechanisch-Chemisch-BiologischeZustandsgrößen

Page 16

Contents

Daten-Modelle• Datenbanken• Datenstrukturen• Datenrelationen• Neuronale Netze• ...

Konzept-Modelle• Kontinuumsmechanik• Euler / Lagrange• stochastische Methoden• ...

Simulations-Modelle• Numerische Methoden• Gittergenerierung• Höchstleistungsrechnen• ...

Analyse-Modelle• Validierung• Virtueller Aquifer• Visualisierung• ...

• System-Analyse (Geo-Systeme)• Methoden I (Konzept-Modelle)• Methoden II (Informatik – Software)• Applikationen• Lehre

9

Page 17

Meuse River Basin

Beerze-Reusel catchmentGeer catchment

Page 18

X Y

Z

Hydrology Geer Basin

10

Page 19

Beispiel: Groundwater Modeling

Page 20

11

Page 21

Topography Hydraulic head

Streamlines Salinity

Page 22

106 grid nodes

Density‐dependent flow

12

Page 23

Methoden‐ und ToolBox

IWAS Cluster

UFZ Cluster EVE

Schnicke et al., personal communication

Medium Scale HPC

Vorbereitung von JUGENE Applikationen

Number of Cores: 1032

Processor: Intel XEON X5650, 2.6 GHz

Main Memory: 5.5 TB

Interconnect: QDR Infiniband (40 GB)

Operating System: Linux

Installation Year: 2011

WKDV Arbeitsgruppe Wissenschaftliches Rechnen und 

DMS

13

IWAS – International Water Research Alliance Saxony

Management of water resources in hydrologically sensitive regions

Middle East (Saudi Arabia, Oman)

funded by

Water resources assessment in Arabian Peninsula

Climatic boundaries

Infiltration & recharge

Groundwater

Vegetation

Integrated hydrological synthesis

Observation - Modeling - Analysis – Management Tool

Jan Friesen

Anke Hildeb

randt

Christian Siebert

T Kalbacher / E Kalbus

Rudolf Liedl / M

arc Walter

14

Data integration – System analysis - VisualizationNew generation of Management Tools

Scientific Software made by Helmholtz

OGS – Philosophie

FEM

DE

OGS‐3D / OGS ‐> OpenSG

Bohrlochdaten Zeitreihen DEM Landnutzung Strukturgeologie : 1/2/3/4 D : interaktiv

OGS#mHM

OGS‐THMC

15

OGS – Visibility

Korea

Data Integration: Which

16

Data Integration: How to

Data: Geography

17

Data processing: Rainfall

Data processing: Rainfall

18

Data processing: Rainfall

Data processing: Borehole data

19

Data processing: Aquifer modeling

Data processing: Aquifer system

20

Data processing: Aquifer system

Ax = b

21

Groundwater modeling

22

23

Data processing: Rainfall

VISLabHydrosystemanalyse Exkursion ins UFZ VISLab 

24

Aus: Zehner, 2009 / 2010

Probleme: 

Datenlage

Komplexität

Validierung Zehner, 2005

VISLab: Projects

PLine, TSurf VSet

‐> OpenSG file

SGrid, (Voxet,

Solid)‐> VTK‐file

Thüringer Becken Schleswig Holstein

Data processing: Rainfall

25

Terrestrial Environmental System Simulation & INtegration

Welcome