Bestimmung effektiver hydraulischer Parameter in heterogenen porösen Medien

HYDRAULISCHE MODELLIERUNGEN VON GRUNDWASSERSTRÖMUNGEN Das Lebensmittel Trinkwasser wird aus Oberflächen- und Grundwasser gewonnen. Während für Oberflächengewässer in der Regel ausreichende hydrologische Daten vorliegen, ist die Abschätzung der dauerhaften Grundwasserergiebigkeit sehr viel schwieriger. Hier kommen häufig stochastische und numerische Grundwassermodelle zum Einsatz. Auch beim Entwurf der Grundwasserfassungen und beim Festlegen der Schutzgebietszonen sind Modellrechnungen hilfreich. Bei der Sanierung von Altlasten werden zur Berechnung des Schadstofftransports ebenfalls Grundwassermodelle eingesetzt. Die Abbildungen des oft sehr heterogenen und anisotropen porösen Untergrundes in den Modellen erfolgt mit hydraulischen Parametern, von denen die hydraulische Leitfähigkeit und der Speicherkoeffizient die wichtigsten sind. Diese wurden in der Dissertation von Martina Flörke „Bestimmung effektiver hydraulischer Parameter in heterogenen porösen Medien“ näher untersucht. Die Bestimmung effektiver hydraulischer Parameter stellt eine ideale Lösung zur Beschreibung großskaliger hydrogeologischer Verhältnisse in einem heterogenen anisotropen Aquifer dar. Der Vorteil, effektive hydraulische Parameter zu definieren, liegt in der Ermittlung homogener Werte zur Repräsentierung heterogener poröser Medien. Zu diesem Zweck wurden in den letzten zwei Jahrzehnten stochastische Methoden entwickelt, insbesondere für die Herleitung der effektiven hydraulischen Leitfähigkeit. Stochastische Methoden berücksichtigen die heterogenen Strukturen eines Aquifers durch Verteilungsfunktionen und übertragen lokale dominante hydraulische Eigenschaften eines heterogenen Aquifersystems auf eine großskalige Strömungssituation, wobei sowohl parallele als auch radiale Strömungsverhältnisse Beachtung finden. In diesem Zusammenhang muss aber berücksichtig werden, dass die stochastischen Methoden eine unendliche Ausdehnung des Grundwasserleiters in seinen drei Dimensionen voraussetzen. In der Arbeit werden die Leistungsfähigkeit und Grenzen der stochastischen und numerischen Modellierung systematisch aufgezeigt und wichtige Hinweise für die Praxis gegeben. Neu ist das entwickelte Verfahren zur Berechnung des effektiven Speicherkoeffizienten, dessen Abhängigkeit von der hydraulischen Durchlässigkeit und der Entfernung zum Brunnen aufgezeigt wurde. In diesem Zusammenhang ist auch zu erwähnen, dass häufige Fehlerquellen bei der Pumpversuchsauswertung analysiert und damit Vorschläge für eine weniger fehlerbehaftete Anwendung verbunden wurden.