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Bodenwasserhaushaltsmodellierung in bergbaugeprägten Regionen

 

Bodenwasserhaushaltsmodellierung in bergbaugeprägten Regionen

  • Auftraggeber: Lausitzer u. Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH

 

Mit der Auflassung von Tagebauen kommt es in den ehemals bergbaugeprägten Regionen zum Wiederanstieg des Grundwassers. Zur Beschreibung der zeitlichen Entwicklung der Grundwasserstände und der räumlichen Ausprägung von Vernässungserscheinungen werden komplexe Grundwasserströmungsmodelle benötigt, die auf die Belange des Bergbaus (Restsee-Problematik, zeitlich veränderliche Geomorphologie) zugeschnitten sind. Eine Voraussetzung für solche Untersuchungen ist die Vorgabe der Grundwasserneubildung in hoher zeitlicher und räumlicher Auflösung als wesentliche Randbedingung.
Für die Ermittlung der Grundwasserneubildung wurde das hydrologische Modellierungssystem ArcEGMO© mit dem Bodenwasserhaushaltsmodell PSCN eingesetzt, für die Grundwassermodellierung PCGEOFIM® und eine spezielle Version von MODFLOW. Beide Modelle arbeiten in derselben räumlichen und zeitlichen Auflösung (Rasterzellen des Grundwassermodells sind gleichzeitig Hydrotope des Bodenwasserhaushaltsmodells, Tageszeitschritt). Der Datenaustausch erfolgt direkt über den Hauptspeicher des Rechners und damit sehr effizient. Die Oberflächengewässer wurden mit dem Niederschlags-Abflussmodellteil in ArcEGMO (ArcEGMO-NA) unter Berücksichtigung ihrer Bewirtschaftung modelliert (BW).
Vor der Anwendung des Bodenwasserhaushaltsmodells PSCN auf verschiedene Untersuchungsgebiete erfolgte eine umfangreiche Verifizierung des Modells. Einbezogen wurden hier Lysimeterdaten verschiedener Stationen (u.a. Brandis) in hoher zeitlicher Auflösung, um nachzuweisen, dass das Modell in der Lage ist, die zeitliche Dynamik des Bodenwasserhaushaltes abzubilden. 
Im Ergebnis einer Reihe von Modelluntersuchungen in verschiedenen Bergbaufolgegebieten wie Bitterfeld, Geiseltal, Golpa, Merseburg, Nachterstedt u.a. konnte gezeigt werden, dass die gekoppelte Oberflächen- Grundwassermodellierung eine effiziente Methode zur Ermittlung von belastbaren Randbedingungen für die Planung künftiger Nutzungen in Bergbaufolgelandschaften ist. Diese betreffen sowohl künftige Grundwasserstände in ihrer räumlichen Verteilung und ihrer zeitlichen Entwicklung als auch Flutungsdauern und die zu erwartende Wasserstände in den Tagebaurestseen.
 

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