Praxisbezogene Bewertung der Güte und Prognosefähigkeit von GW-Modellen

Johannes Riegger1
1 Arbeitskreis "Kalibration und Prognosefähigkeit von GW-Modellen" der FH-DGGV

O 14.1 in Quality and evaluation of groundwater models

22.03.2018, 15:45-16:00, 2

Grundwassermodelle sind ein wichtiges Werkzeug bei wasserrechtlichen Fragestellungen wie die Festlegung von Schutzgebieten, Dimensionierung von Wasserhaltungen oder die Bestimmung der Auswirkungen von Baumaßnahmen auf das GW-Regime sowie bei der Stoffausbreitung im Untergrund, auch im Zusammenhang mit GW-Schadensfällen und -Sanierungsmaßnahmen. Dabei bestehen von Seiten der Auftraggeber, Behörden und der Öffentlichkeit hohe Erwartungen und qualitative Anforderungen an die Aussagefähigkeit solcher Modelle. Diesen Erwartungen steht eine komplexe Natur gegenüber, für die selbst mit hohem Erkundungsaufwand häufig nur eine verhältnismäßig geringe Informationsdichte für eine quantitative Beschreibung zur Verfügung steht. Der Arbeitskreis “Kalibration und Prognosefähigkeit von GW-Modellen“ hat sich deshalb vorgenommen, praxisbezogene, quantitative Bewertungskriterien für die Güte von GW-Modellen zu entwickeln.

Die in der Praxis oft verwendeten Scatterplots oder Fehlerquadrate können kein Maßstab für die Qualität eines GW-Modells sein, da sie – alleine genommen - keine Aussagen über die Repräsentativität der Messungen, die Eindeutigkeit der gewählten Parameter und die Richtigkeit der gewählten Randbedingungen machen und darüber hinaus natürliche Variabilitäten nicht berücksichtigen. Für eine adäquate Beschreibung des GW-Systems und für eine fundierte Prognose ist zu allererst die Qualität des Hydrogeologischen Modells (HGM) mit seiner Ansprache der Schichtlagerung und -kopplung, der hydraulischen Randbedingen, der maßgeblichen Volumenströme etc. verantwortlich.

Die Qualität des HGMs wird dabei maßgeblich von der Relevanz der im Hinblick auf die geplante Modellawendung anzusprechenden hydrogeologischen Daten sowie durch die vorliegende Datensituation bestimmt. Die Datenlage wiederum muss für sich genommen beschrieben werden durch die Aspekte Datendichte und Daten-Repräsentativität. Damit ergeben sich für eine quantitative Bewertung des HGM hochkomplexe Zusammenhänge.

Für eine praxisgerechte Anwendbarkeit muss deshalb die Bewertung des HGMs vereinfacht werden. Zu diesem Zweck werden sowohl für die hydrogeologische Relevanz als auch für die Datensituation Klassen eingeführt. Die Kombination von Relevanz und Datensituation erfolgt über einen Matrixansatz. Als Ergebnis ergibt sich damit eine Maßzahl, die eine Einordnung des bewerteten Modells in die Modellkategorien Prinzip-, Planungs- oder Bewirtschaftungsmodell im Sinne des DVGW-Arbeitsblattes W 107 „Aufbau und Anwendung numerischer Grundwassermodelle in Wassergewinnungsgebieten“ ermöglicht.

In diesem Beitrag werden die Überlegungen für ein praxisgerechtes Bewertungssystem vorgestellt und die Struktur der vom Arbeitskreis dazu entwickelten Excel-Tabelle erklärt.



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