Geoscience Reference
In-Depth Information
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3. Durchführung eines problemorientierten Un-
tersuchungsprogramms zur Ergänzung der
Daten
4. Aufbau und Kalibrierung des Grundwasser-
modells
•
Veränderungen in ihrer räumlichen Auswirkung
richtig erfassen zu können. Des Weiteren muss es
durch geohydraulisch stabile Ränder abgegrenzt
werden. Bei diesen Rändern geht man davon aus,
dass sich die Grundwasserverhältnisse nicht
durch die zu untersuchenden Eingriffe verändern
werden. Im nächsten Schritt wird das Modellge-
biet durch ein Elementenetz diskretisiert. Hierbei
wird darauf geachtet, dass die Gebiete mit größe-
rer Relevanz kleinere Knotenabstände aufweisen
als die weniger wichtigen Randbereiche.
Generell ist zu bemerken, dass ein Grundwas-
sermodell nur so gut sein kann, wie Modellein-
gangsdaten vorliegen. Aus diesem Grund müssen
diese Grundlagendaten möglichst sorgfältig zu-
sammengestellt und ausgewertet werden. Es ist
darauf zu achten, dass Datenlücken frühzeitig er-
kannt und durch zusätzliche Untersuchungen
wie z.B. Bohrungen, Grundwassermessstellen
oder geohydraulische Tests geschlossen werden.
Eine besondere Bedeutung kommt der
Modell-
kalibrierung
(Punkt 4.b) zu. Bei der Modellkali-
brierung handelt es sich um eine iterative Variati-
on von Modelleingangsdaten, so dass ein defi-
nierter Zustand, z.B. ein Ist-Zustand einer
Grundwassersituation, die durch Grundwasser-
gleichen oder die Messwerte an den Grundwas-
sermessstellen dokumentiert ist, möglichst gut
vom Modell nachgerechnet werden kann. Dieser
Zustand kann stationär (stabile Grundwasser-
stände über die Zeit) oder instationär (zeitabhän-
gige Grundwasserstände) sein. Die Modellein-
gangsdaten, die im Zuge von Kalibrierungen üb-
licherweise variiert werden, sind die Durchlässig-
keitsbeiwerte und die Leakagekoeffizienten. Das
hängt u.a. damit zusammen, dass diese beiden
Parameter eine sehr große Variabilität besitzen
(mehrere Zehnerpotenzen). Verschiedentlich
müssen auch Grundwasser-Neubildungsraten
angepasst werden. Bei Kalibrierungen instationä-
rer Strömungsverhältnisse, die üblicherweise mit
einer stationären Kalibrierung der mittleren
Grundwasserverhältnisse beginnen, werden zu-
sätzlich die Speicherkoeffizienten variiert. Gene-
rell ist bei einer Modellkalibrierung darauf zu
achten, dass die genannten Parameter nur inner-
halb von festgelegten Spannen variiert werden
dürfen, damit nicht eine bessere Modellanpas-
sung durch unplausible Modelldaten erkauft
wird, die mit den Gegebenheiten des natürlichen
Systems nichts mehr zu tun haben.
Aufbau eines numerischen Grundwasser-
modells
•
Festlegung des Modellgebietes
•
Festlegung der Randbedingungen
•
Festlegung der Eingangsdaten
•
Kalibrierung und Verifikation des numeri-
schen Grundwassermodells
Simulation (Modellrechnung)
5. Sorgfältige Interpretation der Modellergebnis-
se unter Berücksichtigung der Qualität der
Datenbasis
•
Nach der Formulierung der
Fragestellung
(Punkt 1) ist die Erhebung vorhandener sowie
die Ergänzung fehlender
Daten
(Punkt 2) von
immenser Bedeutung. Folgende Daten sind in
Form einer hydrogeologischen Analyse zu sam-
meln, auszuwerten und dem Modell zuzuordnen:
•
Geländehöhen
•
Geologie
•
Basis und Oberfläche der relevanten
Schichten (Grundwasserleiter, Grundwas-
sernichtleiter)
•
Vorflutpotenziale an Oberflächengewässern
•
Flächendifferenzierte hydraulische Parameter
•
Durchlässigkeitsbeiwerte
•
Speicherkoeffizienten
•
Leakagekoeffizienten
•
Grundwassergleichen
•
Repräsentative Grundwasserstandsganglinien
von Grundwassermessstellen
•
Wechselwirkungen zwischen Oberflächenge-
wässern und Grundwasser
•
Standorte und Mengen für Entnahmen und
Versickerungen
•
Flächendifferenzierte
Grundwasserneubil-
dung
•
Niederschlag und Verdunstung auf offenen
Wasserflächen
Der nächste Arbeitsschritt einer Grundwasser-
modellierung nach der
Ergänzung der Daten
(Punkt 3) ist der
Aufbau
des Grundwassermodells
(Punkt 4.a). Das Modellgebiet muss hinreichend
groß gewählt werden, um die zu simulierenden
