Entwicklung eines Ansatzes zur Berücksichtigung der ungesättigten Zone bei der Grundwassersimulation von Feuchtgebieten

Autor: Ellen-Rose Trübger
Herausgeber: Universität
Urheber: Landeskultur und Umweltschutz
Ort: Rostock
Verlag: Umweltingenieurwesen
Jahr: 2006

Einordung:
Institut: Professur Hydrologie und Angewandte Meteorologie

Abstract:
In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Erprobung eines
Programm-Moduls vorgestellt, welches speziell auf die Anforderungen der
Feuchtgebiets-simulation abgestimmt ist, die sich aus der besonderen
Bedeutung der ungesättigten Bodenzone ergeben. Mittels Feldmessungen auf
einem wiedervernässten Nieder-moorstandort werden die maßgeblich
vorherrschenden Prozesse identifiziert, ein Lösungsansatz zu ihrer
Beschreibung entwickelt und modelltechnisch umgesetzt. Als wichtigstes
Kriterium für eine erfolgreiche Modellierung der flurnahen
Grundwasser-fluktuationen stellt sich dabei die Berücksichtigung des
wasserstandsabhängigen Speichervermögens des Bodens heraus. Die
programmtechnische Umsetzung erfolgt in Form eines Zusatzprogramms
(VSC-Modul), welches an die gesättigte Strömungs-berechnung des
Simulationssystems FEFLOW über dessen Schnittstelle (IFM) gekoppelt wird.
Das VSC-Modul wird auf seine Anwendbarkeit getestet und dabei den
Standard-lösungen von FEFLOW für gesättigte Grundwassermodellierung und
den allgemein-gültigen Ansatz für ungesättigte Strömungsberechnung unter
Anwendung der Richards-Gleichung gegenübergestellt. Die Berücksichtigung
des aktuellen Boden-speichervermögens mit dem VSC-Moduls führt zu einer
erheblichen Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit in der
Grundwassersimulation von Feuchtgebieten, insbesondere bei starken
Grundwasserfluktuationen. Innerhalb seiner Anwendungsgrenzen ermög-licht
das VSC-Modul eine näherungsweise so gute Berechnung des
Grundwasser-spiegels, wie es die ungesättigte Strömungsberechnung
mittels Richard-Gleichung erlaubt. Dabei weist der einfachere
Modellansatz des VSC-Moduls den Vorteil auf, dass die
Wasserretentionsbeziehung nicht zwingend als angepasste
Parameter-funktion vorliegen muss, sondern auch als Wertetabelle
eingehen kann, wodurch eine große Flexibilität hinsichtlich der
Bodeneigensch
aften gegeben ist. In der verein-fachten Standortmodellierung hat sich
die Anwendung des VSC-Moduls zudem im Vergleich mit der
Richards-Gleichung als robuster gegenüber einer fehlerhaften
Parameteranpassung erwiesen. Ein weiterer Vorteil des neuen
Modellansatzes ergibt sich aus dem geringeren Bedarf an Rechenkapazität
und notwendigen Modellebenen.

Ansprechpartner

Zur Publikation: Mitarbeiter, Projekte
Weitere Publikationen im Forschungsteilschwerpunkt