In der numerischen Grundwassermodellierung sind massive geologische Körper, wie z. B. Intrusionskörper aber auch manche stark und überkippt gefalteten sowie überschobenen Schichten oftmals schlecht abzubilden. Unstrukturierte Netze, mit denen auch Störungen gut abgebildet werden können, eröffnen hier zusätzliche Möglichkeiten. Mit einer verknüpften Parametrisierung können die resultierenden Modelle als Basis weiterer Modellierungen des Untergrundes dienen. Hierbei haben sich eher restriktive Interpolationsverfahren, wie z. B. das Nearest-Neighbour-Verfahren, besser bewährt als geostatistische Methoden, da die Kleinräumigkeit von Störungen und die Unregelmäßigkeit von Grenzflächen besser abgebildet werden können.

Technische Basis der Modellierungen sind GIS. Aufgrund der Universalität der verfügbaren Methoden und Standardformate der Werkzeuge können mit ihrer Hilfe die notwendigen Datengrundlagen für die Erstellung unstrukturierter Netze erstellt werden. Ganz wesentlich ist neben der Nutzung von Horizont-gebundenen Karten die Verarbeitung von Bohrinformationen. Für QGIS(OpenSource-Werkzeug) wurde die Erweiterung gis4geology programmiert, die die Erstellung von vertikalen Profilschnitten in den eigentlich horizontal orientierten GIS unterstützt. Hierbei können auch Bohrinformationen aus SEP3-konformen Datenbanken genutzt werden. Eine konstruktive Arbeitsweise, die die Einbeziehung vorhandener analoger, gescannter Daten ermöglicht (z. B. handgezeichnete oder skizzierte Profilschnitte), kann somit nicht nur für den Aufbau, sondern auch für Kalibrierung und Korrektur der Datenbasis angewendet werden.

Mit verschiedenen Werkzeugen wird eine attributierte Punktdatenbasis erzeugt und ein Volumenmodell über die Octree-Diskretisierung erstellt. Die Attribute werden als Parameter übernommen. Das Werkzeug arbeitet sehr rechenintensiv und unabhängig von einem GIS. Die Parallelisierung der Algorithmen sorgt für erträgliche Rechenzeiten, die von der Datenbasis als auch von der verwendeten Hardware abhängen.

Das Modell wird in einem wissenschaftlichen Standardformat (.vtu) erstellt, sodass die Visualisierung mit verschiedenen Werkzeugen, z. B. hochauflösenden Bildschirmen, 3D-Bildschirmen oder in einer Cave, erfolgen kann, was insbesondere Kalibrierung, Modellaktualisierung und Modellpflege ermöglicht. Zwar muss das Modell bei Veränderungen der Datenbasis neu berechnet werden, aber dies erfolgt automatisch, und ein Neubeginn ist nur bei gravierenden Abweichungen vom vorherigen Modell notwendig. Diverse Visualisierungswerkzeuge sind in der Lage, nicht nur die Modellgeometrien adäquat wiederzugeben, sondern auch beliebige Schnitte durch das Modell zu erstellen, um die geologische und hydrogeologische Arbeit zu erleichtern.

Für aktuelle numerische hydrogeologische Modellierungswerkzeuge können die Octree-Modelle aufgrund mangelnder Datenkompatibilität bisher nicht direkt übernommen werden. Einige wenige Softwarewerkzeuge (z. B. MODFLOW 6 oder Feflow 7.x) sind jedoch grundsätzlich in der Lage, unstrukturierte Netze zu verarbeiten. Entsprechende Konvertierungsprogramme sind in Arbeit, aber die Netzstrukturen befördern auch die Entwicklung und Anwendung neuer Berechnungsmethoden, die in den letzten Jahren entwickelt wurden.

Abb. 1: K_f-Werte des Randbereichs eines Rotliegend-Batholithen im Norden Halles mit Störungssystemen in den benachbarten Rotliegend-Sedimenten auf der Basis eines Octree-Netzes (in 10^-6 m/s).