Eine nachhaltige Nutzung von Grundwasser setzt die Kenntnis hydrogeomechanischer Parameter voraus. Diese werden bisher hauptsächlich durch aufwändige Permeametertests oder Pumpversuche bestimmt. Eine Grundwasser-Gezeitenanalyse bietet die Möglichkeit, Bodenkennwerte anhand von Grundwasserstandsdaten zeit- und kosteneffizient zu ermitteln. Hierfür findet häufig die Fourier-Transformation Anwendung. Mit der Methode der kleinsten Quadrate lassen sich die Amplituden harmonischer Schwingungen ebenfalls bestimmen. Diese Arbeit vergleicht beide Verfahren miteinander, um die Frequenzanalyse von Grundwasserdaten zu verbessern. Außerdem werden daraus Rahmenbedingungen einer Grundwassermessung hinsichtlich der Gezeitenanalyse definiert. Diese umfassen Parameter wie die Messdauer, die Quantisierung der Messdaten sowie Datenlücken. Bei synthetischen Zeitreihen und an einem realen Datensatz werden diese drei Messparameter variiert und ihr Einfluss auf die Genauigkeit der durch beide Regressionsanalyseverfahren bestimmten Amplituden betrachtet.
Inhaltsverzeichnis
- 1 Einführung
- 1.1 Hintergrund und Motivation
- 1.2 Ursachen der Grundwasser-Gezeiten
- 1.3 Aufgabenstellung
- 2 Methodik
- 2.1 Literaturrecherche zur Regressionsanalyse
- 2.1.1 Die Fourier-Analyse
- 2.1.2 Die Methode der kleinsten Quadrate
- 2.2 Synthetische Messreihen
- 2.3 Reale Messdaten
- 2.4 Einfluss verschiedener Parameter
- 2.4.1 Länge der Zeitreihe
- 2.4.2 Auflösung des Drucksensors
- 2.4.3 Datenlücken
- 2.5 Anwendung der Regressionsanalyseverfahren
- 2.1 Literaturrecherche zur Regressionsanalyse
- 3 Ergebnis
- 3.1 Synthetische Datensätze
- 3.1.1 Fourier-Analyse
- 3.1.2 Methode der kleinsten Quadrate
- 3.2 Realdaten
- 3.1 Synthetische Datensätze
- 4 Diskussion
- 4.1 Der Einfluss der Messdauer
- 4.2 Der Einfluss der Quantisierung
- 4.3 Der Einfluss der Datenlücken
- 5 Schlussfolgerung und Ausblick
Zielsetzung und Themenschwerpunkte
Die Arbeit zielt darauf ab, die Genauigkeit der Frequenzanalyse von Grundwasserdaten zu verbessern, indem die Fourier-Transformation und die Methode der kleinsten Quadrate miteinander verglichen werden. Außerdem werden Rahmenbedingungen einer Grundwassermessung hinsichtlich der Gezeitenanalyse definiert.
- Vergleich der Fourier-Transformation und der Methode der kleinsten Quadrate zur Analyse von Grundwasser-Gezeiten
- Definition von Rahmenbedingungen für die Grundwassermessung
- Einfluss der Messdauer, der Quantisierung und von Datenlücken auf die Genauigkeit der Gezeitenanalyse
- Analyse synthetischer Zeitreihen und eines realen Datensatzes
- Bewertung der beiden Regressionsanalyseverfahren in Bezug auf ihre Eignung für die Grundwasser-Gezeitenanalyse
Zusammenfassung der Kapitel
- Kapitel 1: Einführung: Dieses Kapitel liefert einen Hintergrund und die Motivation für die Arbeit. Es beschreibt die Bedeutung von Grundwasser-Gezeiten und deren Ursachen. Die Aufgabenstellung der Arbeit wird vorgestellt.
- Kapitel 2: Methodik: Hier werden die Methoden zur Analyse von Grundwasser-Gezeiten erläutert, insbesondere die Fourier-Analyse und die Methode der kleinsten Quadrate. Synthetische Messreihen und reale Messdaten werden vorgestellt. Der Einfluss verschiedener Parameter wie Messdauer, Quantisierung und Datenlücken auf die Genauigkeit der Analyse wird diskutiert.
- Kapitel 3: Ergebnis: Die Ergebnisse der Analyse von synthetischen Datensätzen und realen Messdaten werden präsentiert. Die Genauigkeit der beiden Regressionsanalyseverfahren bei verschiedenen Parametereinstellungen wird untersucht.
- Kapitel 4: Diskussion: Der Einfluss der Messdauer, der Quantisierung und von Datenlücken auf die Ergebnisse der Gezeitenanalyse wird diskutiert. Die Ergebnisse der beiden Regressionsanalyseverfahren werden miteinander verglichen und bewertet.
Schlüsselwörter
Grundwasser-Gezeiten, Fourier-Transformation, Methode der kleinsten Quadrate, Regressionsanalyse, Amplituden, Frequenzanalyse, Messdauer, Quantisierung, Datenlücken, nachhaltige Grundwassernutzung
- Quote paper
- Vincent Ried (Author), 2020, Vergleich von Fourier-Transformation und der Methode der kleinsten Quadrate harmonischer Funktionen zur Grundwasser-Gezeitenanalyse, Munich, GRIN Verlag, https://www.grin.com/document/1118634
