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unilogo Universität Stuttgart
Institut für Wasser- und Umweltsystemmodellierung - IWS

Abstract

 
   

"Modellierung der Grundwasserströmung auf der regionalen Skala im Einzugsgebiet der Oberen Donau im Rahmen von GLOWA-Danube - Wasserhaushaltsbetrachtungen unter besonderer Berücksichtigung der Zwischenabflussbildung und der Modellierung von Gebirgseinzugsgebieten"

Der vorliegende Beitrag beschreibt ein grundlegendes Problem der großskaligen Grundwassermodellierung, das im Rahmen des Projekts GLOWA-Danube bearbeitet wird. GLOWA-Danube wird in einem anderen Beitrag zu dieser Tagung vorgestellt (Barthel et al.). Weitere Problemstellungen der großskaligen Grundwassermodellierung und deren Lösungsansätze werden von Wolf et al. diskutiert. Die Modellierung eines Einzugsgebietes der Größenordnung 100.000 km2 in einer geologisch komplexen Landschaft wie Mitteleuropa wird dadurch erschwert, dass man keine einfach geschichteten Aquifere über das gesamte Einzugsgebiet vorfindet. Stattdessen gibt es Bereiche (z.B. kristalline Einheiten der Alpen) die nicht mit einem deterministischen Modell zu beschreiben sind. Aber auch in den geschichteten geologischen Einheiten ist es auf der regionalen Skala nicht möglich, lokale schwebende Grundwasserleiter zu modellieren. Fallen diese Grundwasserleiter aber aus dem Modell, ist die Bestimmung der Grundwasserneubildung bzw. der Verweilzeit des Sickerwassers oder Zwischenabflusses schwer nachvollziehbar. Die erwähnten Schwierigkeiten führen dazu, dass die klassische Vorgehensweise beim Aufbau eines regionalen Grundwassermodells in Teilen des Einzugsgebietes nicht mehr anwendbar ist. Die Teile der Einzugsgebiete, die wegen ihrer geologischen Struktur oder wegen ihres quasi-ungesättigten Status nicht mit einem Modell für gesättigtes Grundwasser berücksichtigt werden können, dürfen wegen der sehr engen Kopplungen mit dem Bodenwasser- und dem Oberflächengewässermodell allerdings nicht vernachlässigt werden. Deshalb wird ein hydrologisch-konzeptioneller Ansatz angewendet, um die Grundwasserflüsse in diesen Bereichen zu berechnen. Die Hauptschwierigkeit besteht darin, dass solche Modelle nur indirekt kalibriert und validiert werden können. Da ihr Output (Grundwasserneubildung und Flussinfiltrationsrate) den Input für das regionale Grundwasser- und das Oberflächengewässermodell bilden, muss eine systematische Methodik entwickelt werden, um von den Ergebnissen dieser Modelle Ruckschlüsse auf das hydrologische Modell ziehen zu können. Existierende Messdaten (wie Grund-, Fluss-, Sickerwassertemperaturen, Isotopenanalysen, detaillierte Daten aus Bohrungen in der quasi-ungesättigten Zone) werden für Teileinzugsgebiete bearbeitet und die darauf basierenden Ergebnisse auf das gesamte Einzugsgebiet regionalisiert. Hierfür müssen entsprechende Methoden entwickelt und angewendet werden, um die Regionalisierungsparameter zu bestimmen.