Numerische Modellierung der Interaktionen zwischen Oberflächengewässern und dem Grundwasser mit Hilfe von geohydraulischen, isotopenhydrologischen und hydrochemischen Untersuchungen

Abstract

Das Ziel ist, mit Hilfe natürlicher Tracer und hydraulischer Berechnungen die am Grundwasserfließgeschehen im quartären Porengrundwasserleiter des Argendeltas beteiligten Grundwasserkomponenten sowie die Interaktion der Oberflächengewässer mit dem Grundwasser eingehend qualitativ und quantitativ zu beschreiben. Als Tracer wurden das stabile Sauerstoff-18-Isotop und hydrochemische Inhaltsstoffe, die in der Argen eine deutliche Markierung gegenüber dem Grundwasser zeigen, verwendet. Die Verteilung der isotopenhydrologisch und hydrochemisch ermittelten Anteile von Argen-Uferfiltrat im Grundwasserleiter des Argendeltas wurde mit einem numerischen Grundwasserströmungs- und Transportmodell simuliert. Die Berechnungen erfolgten instationär.

Die bisherige Nutzung erfolgt im westlichen Teil des Argendeltas durch einen Horizontalfilterbrunnen mit einer möglichen Förderrate von 150 l/s. Für eine neue Erschließung auf der östlichen Seite der Argen musste aufgrund der auch hier intensiv betriebenen landwirtschaftlichen Flächennutzung die räumliche und zeitliche Beeinflussung des Grundwassers durch Argen-Uferfiltratanteile genau erkundet werden.

Zur Erstellung des konzeptionellen Modells wurde eine Quantifizierung der räumlich-zeitlichen Verteilung des Argen-Uferfiltrats durchgeführt.

Das numerische Modell musste aufgrund der neuen geologischen Erkenntnisse dreidimensional aufgebaut werden, um die Anbindung der Argen an den Grundwasserleiter und den Einfluss oberflächennaher Grundwässer auf die geplante Erschließung des tieferen Aquiferbereiches besser beschreiben zu können.

Das kalibrierte Grundwasserströmungsmodell bildete die Grundlage für die Prognoseberechnungen zur Erstellung eines Bewirtschaftungskonzeptes für das gesamte Grundwasservorkommen im Argendelta. Die Berechnungen der Fließzeiten und der 50-Tage-Linie als Grundlage für die Bemessung des notwendigen Wasserschutzgebietes für eine zukünftige Trinkwasseranlage war ebenfalls möglich.

Die vorgestellten Untersuchungen zeigten, dass mit dem natürlichen Tracer Sauerstoff 18 und mit hydrochemischen Inhaltsstoffen bei einer ausreichenden Anzahl von Analysen die Interaktion zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser räumlich und zeitlich sowohl qualitativ als auch quantitativ beschrieben werden kann.