Lewin, Ina (2017)
Optimierung eines geologischen 3D-Modells quartärer Sedimente unter Zuhilfenahme hydraulischer Daten am Beispiel der Hanau-Seligenstädter Senke Südhessen).
Technische Universität Darmstadt
Dissertation, Erstveröffentlichung

Kurzbeschreibung (Abstract)

Mächtige fluviale Sand- und Kiesablagerungen können ein bedeutendes Rohstoffvorkommen bilden und bieten zugleich Speicherplatz für ausgedehnte Grundwasservorkommen. Der Raum Babenhausen wird sowohl für die Gewinnung von Sand und Kies als auch für die Förderung von Trinkwasser genutzt. Aufgrund der räumlichen Nähe beider Rohstoffnutzungen zueinander und des damit verbundenen Gefahrenpotentials für das Grundwasser können Nutzungskonflikte auftreten. Das Ziel der vorliegenden Arbeit war daher die Entwicklung eines detaillierten geologischen 3D-Modells sowie dessen Integration in ein ebenso detailliertes instationäres Grundwasserströmungsmodell. Auf diesem Wege sollte der Einfluss der Geologie, insbesondere der regionalen und lokalen Fazies-Differenzierungen und somit des Durch-lässigkeitsbeiwertes auf die Grundwassergleichen und Fließpfade herausgefunden werden. Zunächst erfolgten für Sedimentproben aus dem Arbeitsgebiet schichtbezogene Sieb- und Schlämmanalysen. Sie dienten, ebenso wie Multilevel-Pumpversuche auf einem neu angelegten Testfeld, der Bestimmung von Durchlässigkeitsbeiwerten. See- und Grundwasserspiegelmessungen sowie Multilevel-Temperaturmessungen wurden zur Gewinnung von Informationen über die See-Grundwasser-Interaktion durchgeführt. Die räumlichen Modellierungen der geologischen Einheiten sowie die Verteilung der Durchlässigkeitsbeiwerte im Raum erfolgten in GOCAD® und SKUA-GOCAD™. Nach einer Überführung dieser geologischen Daten in FEFLOW und der Hinzunahme der hydraulischen Daten konnte ein detailliertes instationäres Grundwasserströmungsmodell aufgesetzt sowie eine manuelle Sensitivitätsanalyse bezüglich des Parameters „Durchlässigkeitsbeiwert“ mit sechs verschiedenen Modellvarianten durchgeführt werden. Die Modellvarianten M1A (Seerand gut durchlässig, Verteilung der Durchlässigkeitsbeiwerte interpoliert) und M3A (Seerand gut durchlässig, Verteilung der Durchlässigkeitsbeiwerte layerweise zoniert) zeigen die beste Übereinstimmung zwischen gemessenen und berechneten Grundwasserspiegelständen. Der Einfluss der räumlichen Verteilung der Durchlässigkeitsbeiwerte auf die berechneten Grundwasserspiegelstände ist bei diesen beiden Modellvarianten zwar gering, führt aber dennoch zu einem deutlich unterschiedlichen Verlauf der Strömungslinien. Oft wird auf Modelle zurückgegriffen um natürliche Ressourcen zu bewerten und Risikoabschätzungen durchzuführen. Das Ergebnis dieser Arbeit zeigt, dass Durchlässigkeitsbeiwerte möglichst umfangreich in hydrogeologische Modellierungen einbezogen werden sollten, um auch räumliche Zonierungen auf eine breite Basis stellen zu können, da sie einen großen Einfluss auf den Verlauf der Fließpfade haben.

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