Prof. Dr.-Ing. habil. Thomas Ptak
1) Lehrtätigkeit in deutscher Sprache
Einführung in die Angewandte Geologie. Bodenmechanik, Felsmechanik, Ingenieurgeologie etc.
Hydrogeologie Durchlässigkeit, Porosität, Potential, Darcy-Gesetz, Filter- und Abstandsgeschwindigkeit, Pumpversuche und Auswerteverfahren, Tracerverfahren, Modellierungsansätze zur Beschreibung von Grundwasserströmung und Transport etc.
Labormethoden der Angewandten Geologie Laborkurs zur Ingenieurgeologie/Bodenmechanik mit Vorlesungsteil. Inhalt: Laboruntersuchungen an Lockergesteinen und Festgesteinen zur Bestimmung der boden- und gesteinsphysikalischen Eigenschaften (Bodenart, Zustandsform, Verhalten bei mechanischer Beanspruchung, Durchlässigkeit etc.). Korngröße und Kornverteilung (Siebanalyse und Schlämmanalyse), Raumgewicht, Wassergehalt, Korndichte und Porenvolumen, Ausrollgrenze, Fließgrenze, Schrumpfgrenze, Plastizitätszahl, Konsistenzzahl, Proctor-Dichte, Druckfestigkeit, Setzungsverhalten, Scherfestigkeit, Kalkgehaltsbestimmung, hydraulischer Durchlässigkeitsbeiwert etc.
Ingenieurgeologie Klassifizierung von Lockergestein und Fels, Baugrunderkundung, Bestimmung von bodenmechanischen Eigenschaften, Bohrungen, Erddruck, Gründungsmaßnahmen, Grundbruch, Hangstabilität, Grundwasserströmung, Auftrieb etc.
Bodenmechanik Parameterermittlung, Spannungsverteilung, Setzungen, Grundbruch, Hangstabiltät, Erddruck etc.
Feldmethoden der Angewandten Geologie Feldkurs mit Vorlesungsteil. Lichtlotmessungen, Konstruktion von Grundwassergleichenplänen, Bestimmung des hydraulischen Gradienten und der Grundwasserfließrichtung, Durchführung und Auswertung von Kurzpumpversuchen zur Bestimmung der Transmissivität und des Speicherkoeffizienten, bohrlochgeophysikalische Messungen (Leitfähigkeits-, Temperatur- und Gamma-Logs, Durchführung von Flowmetermessungen und Ermittlung vertikaler Durchlässigkeitsprofile, Durchführung und Auswertung eines Tracerversuchs zur Bestimmung der Transportgeschwindigkeit und der Dispersivität. Einsatz von numerischen Modellierverfahren zur Auswertung der Meßergebnisse.
Einfhhrung in die Geostatistik Beschreibende Statistik, Theorie der regionalisierten Variablen, Zufallsvariablen und Zufallsfunktionen, Stationaritätsannahmen, experimentelle Variogramme, Variogrammodelle, Strukturanalyse, Kriging, stochastische Simulation von Aquiferstrukturen, Einsatz geostatistischer Verfahren in der Grundwassermodellierung.
Technische Hydromechanik Grundwasserströmung, Grundwasserentnahmen, Unter- und Durchströmung von Bauwerken, Hydrostatik, Hydrodynamik idealer und realer Fluide, Strömungskräfte, Rohrströmungen, Gerinneströmungen. Modellierungsansätze.
Strömungs- und Transportmodellierung Ableitung von Gleichungen zur Beschreibung der Grundwasserströmung und des konservativen und reaktiven Transports im Grundwasser, Differenzengleichungen, Umsetzung in Programmcodes, Anwendungsbeispiele etc.
2) Lehrtätigkeit in englischer Sprache
Engineering Hydraulics Die Hydromechanik als ein Teilgebiet der Fluidmechanik beschäftigt sich mit den Bewegungen des Wassers und mit den Kräften, die das stehende oder fliessende Wasser auf Bauwerke ausübt. Sie liefert hierzu die Berechnungs- und Dimensionierungsmethoden als Grundlage zur Planung von Anlagen des Wasserbaus und der Siedlungswasserwirtschaft. Als Beispiele seien hier Wasserwerke und Grundwasserpumpanlagen, Wasserversorgungsleitungen, Wehre und Stauanlagen, Abflußmeßanlagen, Kläranlagen etc. genannt. Es werden folgende Gebiete der Hydraulik behandelt: Hydrostatik, Hydrodynamik, Strömungskräfte, Rohrströmungen, Gerinneströmungen. Es werden Berechnungsverfahren bereitgestellt.
Laboratory Methods in Engineering Geology In diesem Kurs werden die hierzu häufig eingesetzten Labor-Meßverfahren der Ingenieurgeologie/Bodenmechanik behandelt. Der Kurs beinhaltet eine einführende Vorlesung, die Durchführung einer Geländeprobenahme zur Gewinnung von Bodenproben und anschließende Laborversuche und die Auswertung der Meßergebnisse. Folgende Versuche werden durchgeführt: Scherversuch, KD-Versuch, Kalk-Titration, Aräometerversuch zur Bestimmung der Kornverteilung in der Feinfraktion, Bestimmung der Korndichte mit Kapillarpyknometer und Bestimmung des Porenvolumens, Siebanalyse, Bestimmung der Konsistenzgrenzen, Permeameterversuch, Proctorversuch, einaxialer Druckversuch.
Applied Geology Field Seminar Im Kurs werden neben dem Funktionsprinzip der verwendeten Geräte die Grundlagen der Anwendung und Auswertung zu einer Auswahl der wichtigsten Meß- und Erkundungsmethoden, die zur Charakterisierung von Grundwasserleitern eingesetzt werden, behandelt. Der Kurs beinhaltet eine einführende Vorlesung, die Durchführung von Feldversuchen und die Auswertung der Meßergebnisse unter Einsatz numerischer Modellierverfahren. Im Rahmen des Feldpraktikums soll eine hydrogeologische Erkundung von ausgesuchten Aquiferbereichen in einem Naturmeßfeld erfolgen. Hierzu werden folgende ausgewählte Erkundungsmethoden eingesetzt: Wasserstandsmessungen und Konstruktion von Grundwassergleichen, Kurzpumpversuche, Flowmetermessungen und Tracerversuche. Zur Auswertung werden numerische Modelle eingesetzt. Die Ergebnisse werden in Form eines Berichts dargestellt.
Geostatistics and Modelling Inhalt: Viele für die Geowissenschaften relevanten Parameter (z.B. hydraulische Durchlässigkeit, Porosität, Aquifermächtigkeit, Grundwasserneubildung etc.) sind ortsabhängig und oftmals räumlich sehr variabel. Das Fachgebiet der Geostatistik beschäftigt sich mit der Analyse, mit der optimierten Schätzung solcher ortsabhängigen, regionalisierten Daten unter Berücksichtigung ihrer räumlichen Struktur und mit der stochastischen Simulation von räumlich korrelierten Parameterfeldern. Typische Anwendungsbereiche sind Montangeologie, Bergbau, Bodenkunde, Hydrogeologie, Hydrologie, Erdölgeologie, Geographie, Meteorologie, Landwirtschaft, Medizin, Biologie etc. In der Vorlesung werden zunächst die wichtigsten Grundlagen der deskriptiven Statistik wiederholt. Anschließend wird die Theorie der regionalisierten Variablen eingeführt. Behandelt werden dann experimentelle Variogramme und Variogrammodelle, die Strukturanalyse und Kriging-Verfahren. Der zweite Vorlesungsteil zur Geostatistik beschäftigt sich zunächst mit der Anwendung der Methoden und Verfahren aus dem ersten Vorlesungsteil. Anschließend wird die stochastische Generierung von räumlich korrelierten Parameterfeldern, d.h. die Modellierung von Aquiferstrukturen, behandelt und angewendet. Die Vorlesung beinhaltet Demonstrationen und Übungen am Rechner zur Programmierung und zum Einsatz geostatistischer Analyse- und Simulationsverfahren in der Grundwassermodellierung (Strömung und Transport).
Flow and Transport Modelling Contents: This course deals with the commonly used mathematical tools as well as to state of-the-art numerical groundwater modeling techniques, including visualization of the results. Groundwater modeling allows a consistent joining of multiple types of data from laboratory and field investigations, environmental system analysis, process understanding, planning of water management and remedial activities, risk assessment, decision making etc. The course focuses on the numerical modeling of flow and non-reactive as well as reactive transport in porous media (aquifers). It includes topics such as model design, mathematical process formulation (process equations) and numerical methods for solving the governing equations. Simple modeling problems are discussed and exercised by the students using computer codes in tutorials to complement the presentations given in the lecture.
Investigation Techniques and Monitoring Contents: This course focuses on innovative investigation and monitoring techniques as well as monitoring strategies. Both integral and high resolution point scale, non-invasive and invasive investigation techniques are presented, and scale-heterogeneity relationship issues are discussed. The lecture covers direct push technologies, borehole geophysical measurements, construction of multilevel sampling wells, conventional and innovative integral and multilevel groundwater sampling techniques, novel tools to assess pollutant origin and fate, monitoring strategies etc.
Mathematics The course comprises fundamentals of mathematics required within the context of integrated surface water and groundwater flow and transport modeling, engineering geology and other applied geology topics.