Grundwassermodellierung ist der Prozess der Erstellung von mathematischen Modellen, die die Bewegung und Eigenschaften des Grundwassers in einem bestimmten Gebiet darstellen. Das Grundwassermodell basiert auf geologischen, hydrologischen und topographischen Daten sowie auf Informationen über die Wassernutzung und den Eintrag von Schadstoffen in das Grundwasser.
Ziel der Grundwassermodellierung ist es, die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf das Grundwassersystem vorherzusagen und geeignete Maßnahmen zum Schutz oder zur Wiederherstellung der Qualität und Quantität des Grundwassers zu ergreifen. Die Grundwassermodellierung wird in vielen Bereichen eingesetzt, z.B. in der Wasserwirtschaft, im Umwelt- und Ressourcenmanagement und in der Geotechnik.
Experten der AKVO GmbH über die Grundwassermodellierung
Die AKVO GmbH liefert Informationen über die Einsatzmöglichkeiten von Grundwassermodellen. Laut den Experten von AKVO dienen diese Modelle zur Beantwortung wichtiger hydrogeologischer Fragen und unterstützen somit die Entscheidungsfindung in verschiedenen Bereichen, wie beispielsweise der Grundwasserbewirtschaftung oder der Gründung von Gebäuden. Durch die Berechnungen des Modells werden Maßnahmen optimiert und abgewogen, um beispielsweise Wasserschutzgebiete zu bemessen, Grundwasserabsenkungen zu berechnen oder Analysen zur Wasserversorgung zu formulieren.
Zudem kann die Grundwassermodellierung der AKVO GmbH für Prognosen eingesetzt werden und als strategisches Mittel zur Planung von Grundwasserentnahmen oder Maßnahmen im Hochwasserschutz dienen. Die Einsatzgebiete der Grundwassermodellierung umfassen unter anderem die Grundwasserbewirtschaftung, den Grundbau, den Wasserbau, den Hochwasserschutz, die Planung der Sanierung und Sicherung von Grundwasserschadensfällen, Wasserschutzgebiete, Einzugsgebiete von Oberflächengewässern sowie die Überwachung der Grundwasserqualität.
Ziele eines GwModell
in Grundwassermodell dient dazu, das Verhalten und die Eigenschaften des Grundwassersystems in einem bestimmten Gebiet zu beschreiben und zu analysieren. Das Modell kann genutzt werden, um Vorhersagen über zukünftige Entwicklungen im Grundwasserbereich zu treffen und geeignete Maßnahmen zum Schutz oder zur Wiederherstellung der Grundwasserressourcen zu planen.
Ein Grundwassermodell kann beispielsweise dazu genutzt werden, die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten wie Bergbau, Landwirtschaft oder Abwasserentsorgung auf das Grundwasser zu analysieren. Es kann auch eingesetzt werden, um die Auswirkungen des Klimawandels auf das Grundwasser zu untersuchen.
Darüber hinaus kann ein Grundwassermodell genutzt werden, um das Verhalten von Schadstoffen im Grundwasser zu simulieren und geeignete Maßnahmen zur Reinigung des Grundwassersystems zu planen. Insgesamt trägt die Grundwassermodellierung dazu bei, die Grundwasserressourcen zu schützen und zu erhalten, um eine nachhaltige Nutzung sicherzustellen.
Für ein Untersuchungsgebiet liegen Kenntnisse über die Geologie und das Grundwasserregime lediglich punktuell aus Bohrungen, Brunnen und Grundwassermessstellen vor. Um die Hydrogeologie und Grundwasserströmung zu beschreiben, ist es daher immer erforderlich, ein Modell zu erstellen, das sich an den Fragestellungen orientiert.
Um ein Grundwassermodell zu erstellen, werden die physikalischen Vorgänge einer Grundwasserströmung durch mathematische Gleichungen beschrieben. Bei einfachen Strömungsproblemen können diese Gleichungen direkt gelöst werden, was als analytische Modelle bezeichnet wird. Allerdings erfordern diese Modelle stark vereinfachende Annahmen über die natürlichen Verhältnisse. Bei komplexeren hydrogeologischen Gegebenheiten mit mehreren Grundwasserstockwerken oder vollständig dreidimensionalen Strömungen stoßen diese Methoden schnell an ihre Grenzen. Um solche Probleme zu bewältigen, werden heute numerische Grundwassermodelle eingesetzt, bei denen die Lösung der Gleichungssysteme mittels Computer erfolgt.
Eine Karte des Untersuchungsgebiets mit den Grundwasseraufschlüssen bietet eine wichtige Grundlage für die Erstellung eines Grundwassermodells. Dies ermöglicht eine genaue Beschreibung der Hydrogeologie und Grundwasserströmung im Untersuchungsgebiet und ist somit ein unverzichtbares Werkzeug für eine nachhaltige Nutzung der Grundwasserressourcen.
Inwiefern werden Veränderungen in der Grundwasserbeschaffenheit in den Modellen untersucht?
Bei der Modellierung werden Veränderungen in der Grundwasserbeschaffenheit umfassend untersucht. Dies beinhaltet die Analyse von chemischen Parametern wie Schadstoffkonzentrationen, pH-Wert, Elektrolytgehalt und anderen relevanten Wasserqualitätsindikatoren. Durch die Integration dieser Informationen in die Modelle werden Verlagerungsprozesse von Schadstoffen analysiert und mögliche Auswirkungen auf das Grundwassersystem vorhergesagt. Dies ermöglicht eine präzise Einschätzung der Grundwasserbeschaffenheit und unterstützt bei der Planung von Maßnahmen zur Sicherung und Sanierung von Altlaststandorten. Der Fokus liegt darauf, die Auswirkungen von Veränderungen in der Grundwasserbeschaffenheit zu verstehen und gezielte Lösungen zur Erhaltung der Grundwasserqualität zu entwickeln.
Durchführung von Modellrechnungen
Modellrechnungen werden in der Regel mit spezieller Software durchgeführt, die numerische Lösungen der Gleichungen berechnet. Dabei werden verschiedene hydrogeologische Parameter, wie z.B. die Durchlässigkeit des Gesteins oder die Speicherkapazität des Grundwassers, berücksichtigt.
Die Durchführung von Modellrechnungen erfordert eine genaue Kenntnis der geologischen Verhältnisse und der lokalen Grundwasserverhältnisse. Auch die Qualität der für die Modellbildung verwendeten Daten ist von entscheidender Bedeutung für die Genauigkeit der Prognosen.
Nach Abschluss der Modellrechnungen können die Ergebnisse analysiert und interpretiert werden, um Rückschlüsse auf das Verhalten des Grundwassersystems im Untersuchungsgebiet zu ziehen. So können z.B. Aussagen über das langfristige Grundwasserdargebot oder die Auswirkungen menschlicher Aktivitäten auf das Grundwasser getroffen werden.
Insgesamt ist die Durchführung von Modellrechnungen ein wesentlicher Bestandteil der Grundwassermodellierung und trägt dazu bei, eine fundierte Grundlage für Entscheidungen im Bereich der Grundwassernutzung und des Grundwasserschutzes zu schaffen.
Was ist eine Hydrogeologische Kartierung (HGK)?
Die hydrogeologische Kartierung (HGK) ist eine Methode, um Informationen über das Grundwasser zu sammeln und zu analysieren. Sie dient als Grundlage für ein großräumiges Grundwassermodell, mit dem die Auswirkungen geplanter Maßnahmen berechnet und detaillierte Wasserbilanzen erstellt werden können. Die HGK erfordert die Zusammenarbeit von Ingenieuren, Geologen und Hydrologen, um zu einem umfassenden Verständnis des Grundwassersystems zu gelangen. Sie liefert wertvolle Informationen über Grundwasserströmungen, Wasserqualität und unterstützt das Wassermanagement.
Was ist eine Hydrogeologische Erkundung (HGE)?
Die hydrogeologische Erkundung (HGE) enthält ähnliche Informationen wie die hydrogeologische Karte (HGK). Der Unterschied besteht darin, dass die HGE schrittweise erarbeitet und veröffentlicht wird, während die HGK als Gesamtwerk nach mehreren Jahren veröffentlicht wird. Dadurch können wichtige Teilinformationen früher zur Verfügung gestellt und als Grundlage für Planungsentscheidungen von Behörden und Ingenieurbüros genutzt werden.
Welche Schritte sind bei der Modellierung der Grundwasserströmung relevant?
Zu Beginn wird das Untersuchungsgebiet verortet und ein hydrogeologisches Modellkonzept entwickelt. Dabei werden die laterale und vertikale Gliederung des Modellraumes, die Abgrenzung des Bilanz- und Modellraumes sowie die Festlegung der Randbedingungen und geohydraulischen Parameter berücksichtigt.
Die lateralen Modellgrenzen orientieren sich im Wesentlichen an den Grenzen der Grundwasserkörper und den Verläufen der Hauptvorfluter. Die vertikale Modellgrenze wird durch die Geländeoberfläche definiert, die durch ein hochaufgelöstes Digitales Geländemodell (DGM) abgebildet wird. Unter Berücksichtigung der Geländeoberfläche und der Grundwasserstandsdaten können die Grundwasserflurabstände berechnet werden. Diese Schritte sind entscheidend für eine genaue Modellierung der Grundwasserströmung.
Welche Faktoren beeinflussen die Güte der Wasserbilanz in einem Modellgebiet?
Die Qualität der Wasserbilanz in einem Modellgebiet wird von verschiedenen Faktoren beeinflusst. Dazu gehören die Grundwasserneubildung, der Zufluss aus den tributären Einzugsgebieten, die Abflussdaten der Vorfluter sowie die Grundwasserentnahmen. Darüber hinaus spielen weitere Daten wie Einleitungen aus Kläranlagen eine Rolle, insbesondere wenn sie das Abflussgeschehen maßgeblich beeinflussen. Entscheidend für die Prognosefähigkeit des Modells ist eine genaue und exakte Wasserbilanz.