Grundwassermodellierung

Numerische Grundwassermodelle stellen wie andere Modelle auch eine Schematisierung der natürlichen Gegebenheiten dar. Eine weitere Besonderheit, die Grundwassermodelle notwendig macht, ist die relative Langsamkeit von Prozessen im Untergrund. Die im Vergleich zur Dauer eines Menschenlebens oft langen Zeitskalen schränken die Möglichkeit für Experimente stark ein und erfordern für praktische Entscheidungen Prognosen und Aussagen, die nur mit Einsatz von Modellen erhalten werden können. Die für wasserwirtschaftliche Fragestellungen interessierenden Größen wie Fließgeschwindigkeit oder Abfluss im Untergrund sind nicht direkt messbar und müssen daher indirekt aus den messbaren Größen wie z.B. den Grundwasserständen bestimmt werden. Ein Grundwassermodell stellt also einen Zusammenhang zwischen den messbaren und den benötigten Größen her. Eine wichtige Grundlage für ein numerisches Grundwassermodell stellt das hydrogeologische Strukturmodell dar. Dieses beschreibt die Aquifergeometrien, die hydrogeologischen Kennwerte und die hydraulischen Randbedingungen. 

Bei der LUBW werden für wasserwirtschaftlich relevante Grundwasservorkommen wie z.B. das Oberrheingebiet Grundwassermodelle eingesetzt (Modellsysteme von MoNit und LOGAR), um die historischen Strömungs- und Transportvorgänge zu reproduzieren (Modelleichung) und auf dieser Basis zukünftige Entwicklungen prognostizieren zu können. Bei diesen Modellen handelt es sich in der Regel um großräumige 2-D, oder 3-D Grundwassermodelle, welche den gesamten Grundwasserkörper behandeln, weshalb auch die aus diesen Modelluntersuchungen resultierenden Grundwasserbilanzen für wasserwirtschaftliches Planen und Handeln von großer Bedeutung sind. Bei der LUBW werden verschiedene Grundwassermodelle verwendet (siehe Karte unten). Ziel ist es, eine landesweite Abdeckung mit Grundwassermodellen zu erreichen.

Bei Bedarf werden auf Basis großräumiger Strömungsmodelle in Teilbereichen kleinräumige lokale Modelle erstellt und auf wasserwirtschaftliche Fragestellungen zugeschnitten.

Aktuell wird in Zusammenarbeit mit dem LGRB ein Landesmodell zur Beschreibung der Grundwasseroberfläche im oberen Grundwasserleiter für die gesamte Landesfläche Baden-Württemberg erstellt.  Mithilfe der Erkenntnisse aus der hydrogeologischen Kartierung und der vorhandenen hydrogeologischen und wasserwirtschaftlichen Daten soll ein hydrogeologisches Gesamtmodell zur Beschreibung der Grundwasserverhältnisse im Landesmaßstab erstellt werden. Das Teilmodell Nord umfasst dabei den westlichen und nördlichen Bereich, das Teilmodell Süd den südwestlichen Bereich des Landes BW. Die Modellränder orientieren sich an den natürlichen hydrogeologischen Grenzen. 

Neben einer geschlossenen Wasserbilanz für das gesamte Land und die maßgeblichen hydrogeologischen Einheiten, sollen auch Teilbilanzen für Naturräume, Vorfluter oder Grundwasservorkommen möglich werden. Daneben können mit einem solchen Modell auch die Auswirkungen des Klimawandels (bzw. die Änderungsprojektionen der Grundwasserneubildungsraten) auf die Grundwasserverhältnisse besser abgeschätzt werden.

Weitere Informationen finden Sie in der Kurzbeschreibung zum Projekt Erstellung eines Hydrogeologischen Modell und eines Grundwasserströmungsmodells für Baden-Württemberg (leider nicht barrierefrei).

PFC-Belastungen Mittelbaden
Im Raum Rastatt und Baden-Baden wurde ein detailliertes Modellsystem (PFC Mittelbaden) entwickelt, um die PFC-Belastung des Grundwassers aufgrund PFC verunreinigter landwirtschaftlicher Flächen analysieren und quantifizieren zu können. Die Ergebnisse dieser Grundwassermodellierung können mit Hilfe von PFC-Karten Online aufgerufen werden.

Mit dem großräumigen Grundwassermodell Karlsruhe – Worms wurde die Verteilung des Stoffes Trifluoracetet (TFA) , der über das Uferfiltrat des Neckars in den Grundwasserleiter des Rhein-Neckar-Raumes gelangt ist, simuliert und die weitere Entwicklung abgeschätzt. Weitere Informationen dazu finden Sie in der Publikation Grundwassermodell Karlsruhe-Worms - Analyse und Prognose der TFA-Belastung im Rhein-Neckar-Raum.

Karte Baden-Württembergs mit Umrissen der Grundwassermodelle des Landes

Hydrogeologische Beschreibungen 

Die Hydrogeologische Kartierung (HGK) fasst zusammen, was wir über das Grundwasservorkommen wissen. Sie ist beispielsweise die Datenbasis für ein großräumiges Grundwassermodell, mit dem sich die Auswirkungen von geplanten Maßnahmen im Voraus berechnen und detaillierte Wasserbilanzen erstellen lassen. HGK und Grundwassermodell werden interdisziplinär erarbeitet. Sie sind das Ergebnis intensiver Zusammenarbeit von Ingenieuren, Geologen und Hydrologen. Die zuletzt herausgegebenen HGK sind:

Die Hydrogeologische Erkundung (HGE) umfasst im Wesentlichen die gleichen Informationen wie die Hydrologische Kartierung (HGK). Während die HGK nach mehreren Jahren als Komplettwerk veröffentlicht wird, wird die HGE stufenweise erarbeitet und veröffentlicht. Dadurch können wichtige Teilinformationen auch schon früher bereit gestellt werden und als Planungsgrundlage von Behörden und Ingenieurbüros genutzt werden.