Vergleichende Anwendung regionaler numerischer Grundwasserströmungsmodelle zur Bestimmung des Einflusses der Wasserhaltung in Tagebaurestseen auf die regionale Grundwasserbilanz

Erik Nixdorf1, Andreas Musolff2, Thomas Fischer1, Jan H. Fleckenstein2, Thomas Kalbacher1
1 Department Umweltinformatik, Helmholtz Zentrum für Umweltforschung
2 Department Hydrogeologie, Helmholtz Zentrum für Umweltforschung

2.5 in Wasserquantitäts- und qualitätsmodellierung auf regionaler Skale - Herausforderungen und neue Ansätze

Die induzierte Grundwasserabsenkung im Umfeld aktiver und in Sanierung befindlicher Tagebaue hat einen weitreichenden Einfluss auf das Fließverhalten in angrenzenden Grundwasserkörpern. Im Rahmen dieser Studie wird dieser Einfluss auf die Grundwasserströmung und den Wasseraustausch zwischen verschiedenen Kompartimenten quantitativ für das untere Einzugsgebiet der Selke untersucht, in welchem sich der teilgeflutete Concordiasee befindet.

Dafür wurden mit Hilfe der THMC Modellierungssoftware OpenGeoSys Grundwasserströmungsmodelle für drei konzeptionell verschiedene Charakterisierungen des Aquifersystems (2D gespannt, 2D ungespannt und 3D gespannt) im Untersuchungsgebiet aufgebaut und die dynamischen Grundwasserfließfelder über einen Simulationszeitraum von 20 Jahren ermittelt. Die Modelle wurden dabei an Hand von Wasserstandsdaten in 20 Grundwassermessstellen kalibriert. Mit Hilfe der bestimmten Grundwasserfließgeschwindigkeiten wurden sowohl die Teileinzugsgebietsgrenzen als auch die Verweilzeiten im Grundwasser durch advektives particle tracking berechnet.

Die Modellergebnisse verdeutlichten, dass aufgrund des Einflusses des teilgefluteten Tagebaurestlochs die räumliche Ausdehnung der Grundwassereinzugsgebiete erheblich von der der Oberflächeneinzugsgebiete abweicht. Des Weiteren konnte gezeigt werden, dass obwohl alle Grundwasserströmungsmodelle eine ähnliche Kalibriergüte erreichten, die ermittelten Teilwasserbilanzen wie auch Verweilzeiten sich teilweise jedoch erheblich voneinander unterscheiden. Um eine höhere Sicherheit der Modellergebnisse zu erreichen, sollten zukünftig sowohl weitere Kalibrierungskriterien wie die Pumpraten der Wasserhaltung am Tagebaurestloch als auch die Strömungsprozessen in der ungesättigte Zone in das Modellsystem integriert werden.