Keypoints
- Für das Untersuchungsgebiet wird erstmals ein hochaufgelöstes geologisches Modell erstellt.
- Das Grundwasserströmungsmodell berücksichtigt alle drei Grundwasserleiter sowie deren Interaktion untereinander.
- Die Abbildung der zeitlichen Dynamik der Grundwasserneubildung ermöglicht die Identifikation von Ressorcenengpässen.
Motivation
Um sicherzustellen, dass nicht mehr Grundwasser entnommen wird als vorhanden ist, werden Entnahmegenehmigungen vergeben. Für eine nachhaltige Vergabe dieser Genehmigungen ist es jedoch notwendig, zu wissen, wie viel Grundwasser überhaupt zur Verfügung steht. Da die Grundwasserdynamiken von vielen Bedingungen abhängen, wie Niederschlag, Temperatur oder auch den geologischen Gegebenheiten, gestaltet sich eine quantitative Abschätzung der Grundwasserressourcen als relativ komplex. Empirische Ansätze zur Berechnung des Wasserhaushalts vernachlässigen im Allgemeinen Strömungsprozesse, die sich im Untergrund abspielen. Grundwasserneubildungsprozesse sowie Interaktionen zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser werden meist nur unzureichend wiedergegeben. Aus diesem Grund wird im Rahmen des SpreeWasser:N Projektes ein numerisches Grundwasserströmungsmodell erstellt. Der Vorteil eines numerischen Modells besteht darin, dass dieses die relevanten Prozesse nicht basierend auf Erfahrungswerten (Empirie) basiert, welche meist stark an lokale Gegebenheiten gebunden sind, sondern stattdessen die zugrunde liegenden physikalischen Prozesse simuliert.
Konzept
Um die Grundwasserströmung realitätsnah simulieren zu können, wurde sich für ein dreidimensionalen, zeitlich variablen Modellansatz entschieden. Das Grundwasserströmungsmodell basiert auf einem geologischen Modell, welches im Rahmen des Projekts zunächst erstellt werden muss, da ein solches für den Raum Brandenburg zum jetzigen Zeitpunkt noch nicht besteht. Da das Modell den überregionalen Wasserhaushalt abbilden soll, wird als Modellgrenzen das unterirdische Einzugsgebiet der unteren Spree gewählt, welches sich über rund 3400 km² erstreckt. Um alle drei Grundwasserleiter im Modell zu integrieren, wird die Tiefe bis 200 m abgebildet. Die Modellierung aller drei Grundwasserleiter sowie der dreidimensionale Modellansatz ermöglichen somit auch die Simulation des Grundwasseraustauschs zwischen den verschiedenen Aquiferen.
Hierbei wird die räumliche Auflösung möglichst fein gewählt. Dies ermöglicht zum einen, lokale Besonderheiten und Bewirtschaftungsmaßnahmen zu berücksichtigen. Zum anderen ist eine feine Auflösung nötig, um die komplexe, eiszeitlich geprägte Geologie abbilden zu können. Auf diese Weise können die für die Region charakteristischen, diskontinuierlichen Schichten besser in das Modell integriert werden. Für die Erstellung des geologischen Modells kommen hierbei sowohl diskrete als auch geostatistische Interpolationsmethoden zum Einsatz, um so sowohl die dominierende Geometrie als auch Heterogenitäten wiederzugeben. Um die Auswirkungen der klimatischen Veränderungen auf die Grundwasserressourcen zu bestimmen, wird der Simulationsstart in die 1970er gelegt, um so möglichst weit in die Vergangenheit zurückzurechnen. die sich ändernden klimatischen Bedingungen wirken sich sowohl auf die Verdunstung des Niederschlags als auch auf die Abflussentwicklung und somit letztendlich auf die Grundwasserneubildung aus. Durch die Modellierung der Grundwasserneubildung kann somit bestimmt werden, wie sich das Wasserdargebot in Zukunft ändern wird. Dem gegenüber steht der Wasserbedarf, welcher basierend auf Prognosen aus dem Arbeitspaket 6 für unterschiedliche wirtschaftliche und klimatische Szenarien definiert wird. Somit kann das Grundwasserströmungsmodell die zeitliche Dynamik sowie die Räumliche Verteilung der Wasserverfügbarkeit und des Wasserbedarfs simulieren, um so Konflikte frühzeitig aufzuzeigen und alternative Bewirtschaftungsmaßnahmen zu konzipieren.
