RÄUMLICHE INTERPOLATION
Abb 6.16: Fliessprozesse bei Mokroporen [1]
Wichtige Fließprozesse im Boden mit Niederschlag (1), Landoberflächenabfluß (2), Versickerung in die Makroporen (3), Fließen in den Makroporen (4), Versickerung in die Makroporen durch die Bodenoberfläche (5), Versickerung aus den Makroporen in die Mikroporen (6), Versickerung in den Mikroporen (7) und schneller, lateraler, unterirdischer Abfluß auf bevorzugten Fließwegen in Makroporen hochdurchlässiger Schichten (8).
Aufgrund der zeitlich und räumlich sehr variablen Enstehungsprozesse von Makroporen kann eine Modellierung nur konzeptionellen Charakter haben und wird demnach nur in detailiert-physikalischen Modellen der Mikro- und Mososkala durchgeführt. Neben der Änderung der Bodenkenngrössen zur Berücksichtigung der Makroporosität gehen die meisten Modelle von dem Ansatz nach Beven & Germann aus, Makroporen als Kolletiv vertikaler Röhren mit einer bestimmten Tiefe und Breite aufzufassen und somit den Boden neben einem mikroporösen Anteil auch einem makroporösen Anteil bestehen zu lassen.
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6.8 Literatur
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Links:
[1] www.wissenschaft-online.de/lexika/showpopup.php?lexikon_id=7&art_id=59&nummer=14 [2] www-fzk.imk.uni-karlsruhe.de/seite_1387.php
7 Grundwasserhaushalt
Seite 7-1
7 GRUNDWASSERHAUSHALT
7.1 Zielsetzung ...7-3 7.2 Grundwasser Typen...7-4 7.3 Parameter ...7-7
7.3.1 Speicherkoeffizient... 7-7 7.3.2 Durchlässigkeitsbeiwert... 7-8
7.4 Gesetze...7-9
7.4.1 Gesetz von Darcy ... 7-9 7.4.2 Bilanzgleichung... 7-10
7.5 Bestimmung geohydraulischer Parameter ...7-11
7.5.1 Pumpversuche... 7-11 7.5.2 Theoretische Grundlagen zur Auswertung von Pumpversuchen... 7-11
7.6 Funktionen des Grundwassers ...7-14
7.6.1 Grundwasser als Speicher... 7-15 7.6.2 Wechselwirkung zwischen Grundwasser und Oberflächengewässern... 7-16 7.6.2.1 Speicherung bei Hochwasser (bank storage)... 7-16 7.6.2.2 Speisung des Basisabflusses... 7-17 7.6.2.3 Grundwasserdynamik - Qualität... 7-18 7.6.2.4 Ökologische Aspekte... 7-18 7.6.3 Funktionen von Grundwassersystemen ... 7-18
7.7 Grundwassermodelle ...7-19
7.7.1 Zielsetzung ... 7-19 7.7.2 Modellbildung ... 7-19 7.7.2.1 Modelltypen... 7-19 7.7.3 Daten... 7-23 7.7.3.1 Parameter und Randbedingungen... 7-23 7.7.4 Grundwassermodelle als Elemente eines Entscheidungshilfesystems ... 7-24 7.7.5 Modellanwendung ... 7-24 7.7.5.1 Grundwasserentnahmen... 7-25 7.7.5.2 Auswirkung von Kraftwerksbauten... 7-25 7.7.5.3 Modellierung des Schadstofftransports (siehe Kap.7.8)... 7-25
7.8 Stofftransport ...7-26
7.8.1 Stoffeigenschaften ... 7-26 7.8.2 Transportmechanismen... 7-27 7.8.2.1 Advektiver Stofftransport ... 7-27 7.8.2.2 Diffusiver Stofftransport... 7-27 7.8.2.3 Dispersiver Stofftransport... 7-27 7.8.2.4 Advektions-Dispersions-Gleichung (ADE)... 7-29 7.8.2.5 Transport reaktiver Stoffe... 7-30 7.8.3 Berechnung des Stofftransports im Grundwasser –Transportmodelle ... 7-30 7.8.3.1 Analytische Modelle (kontinuierliche Lösungsverfahren) ... 7-30 7.8.3.2 Numerische Modelle (diskrete Lösungsverfahren) ... 7-31 7.8.3.3 Stochastische Modelle ... 7-32 7.8.4 Hydrologische Sanierungsmaßnahmen bei GW-Verschmutzung ... 7-32
7.9 Literatur...7-33
7 Grundwasserhaushalt
Seite 7-2
Abbildungsverzeichnis
ABB 7.1:UNTERSCHIEDLICHE GEOLOGISCHE STRUKTUREN VON GRUNDWASSER-
LEITERN ... 7-4 ABB 7.2: HYDRAULISCH UNTERSCHIEDLICHE GRUNDWASSERSYSTEME ... 7-5 ABB 7.3: AUFBAU DES VERSUCHS VON DARCY (AUS SKRIPTUM HYDRAULIK IHLW BOKU) 7-9 ABB 7.4: SCHEMA EINES PUMPVERSUCHS (VERÄNDERT NACH HEATH 1987). ZU BEGINN DER
PUMPPHASE (EINSCHALTEN DER PUMPE) KOMMT ES ZUR ABSENKUNG DER STANDROHRSPIEGELHÖHE, AM ENDE DER PUMPPHASE (AUSSCHALTEN DER
PUMPE) ZUM WIEDERANSTIEG... 7-11 ABB 7.5: SCHEMATISCHE DARSTELLUNG DES WASSERKREISLAUFES (AUS IHW-HEFT 46,
1994) ... 7-14 ABB 7.6: GRUNDWASSER-SPIEGELGANGLINIEN AUS VERSCHIEDENEN
GRUNDWASSERSYSTEMEN ... 7-15 ABB 7.7: WECHSELWIRKUNG ZWISCHEN GRUNDWASSER UND OBERFLÄCHENGEWÄSSERN
(AUS BEAR, 1979) ... 7-16 ABB 7.8: PRINZIP DER SPEICHERUNG VON ANTEILEN DES HOCHWASSERABFLUSSES IM
GRUNDWASSER ... 7-17 ABB 7.9: KLASSIFIKATION VON GRUNDWASSERSTRÖMUNGSPROBLEMEN (NACH BEAR,
1979) ... 7-20 ABB 7.10: REPRÄSENTATION EINES GRUNDWASSERSYSTEMS IN EINEM BILANZMODELL
(FÜRST ET AL., 1990) ... 7-21 ABB 7.11: RÄUMLICHE DISKRETISIERUNG VON FD UND FE MODELLEN... 7-22 ABB 7.12: FINITE DIFFERENZEN MODELL EINER AQUIFERSIMULATION:... 7-23 ABB 7.13: DISPERSION EINES TRACERS IN EINEM PORÖSEN MEDIUM... 7-28 ABB 7.14: HYDRODYNAMISCHE LÄNGSDISPERSION... 7-28 ABB 7.15: HYDRODYNAMISCHE QUERDISPERSION ... 7-29 ABB 7.16: ZERLEGUNG EINES GRUNDWASSERSYSTEMS IN ENDLICHE VOLUMS-
ELEMENTE... 7-31
7 Grundwasserhaushalt
Seite 7-3
7.1 Zielsetzung
Zielsetzung dieses Kapitels ist eine knappe Darstellung der Probleme des Grundwasserhaushaltes. Vorausgesetzt werden grundlegende Kenntnisse der Geohydraulik und Hydrogeologie. Die Schwerpunkte liegen in der Darstellung der Funktion des Grundwassers im gesamten Wasserhaushalt, insbesondere in der Wechselwirkung zwischen Grundwasser und Oberflächengewässern (Speicherung bei Hochwasser, Speisung des Basisabflusses). Die Darstellung der Grundzüge, Anwendungsmöglichkeiten und Datenerfordernisse mathematisch-numerischer Grundwassermodelle bietet einen Überblick über die aktuellen Methoden der Grundwasserwirtschaft.
Lernziel: Verständnis der Funktion des Grundwassers im Wasserhaushalt, Beziehung zu anderen Komponenten des Wasserhaushalts, Überblick über Anwendungsmöglichkeiten von Grundwassermodellen.
7 Grundwasserhaushalt
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7.2 Grundwasser Typen
gegliedert nach geologischen bzw. hydraulischen Eigenschaften
Geologie
- Karst
- Kluft
- Poren
Hydraulisch
- ungespannt
- gespannt
- teilweise gespannt