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Ellen-Rose Trübger Dr.-Ing.

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

Universität Rostock, 2006

https://doi.org/10.18453/rosdok_id00000272

Abstract: In der vorliegenden Arbeit wird die Entwicklung und Erprobung eines Programm-Moduls vorgestellt, welches speziell auf die Anforderungen der Feuchtgebietssimulation abgestimmt ist, die sich aus der besonderen Bedeutung der ungesättigten Bodenzone ergeben. Mittels Feldmessungen auf einem wiedervernässten Niedermoorstandort 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 Strömungsberechnung des Simulationssystems FEFLOW über dessen Schnittstelle (IFM) gekoppelt wird. Das VSC-Modul wird auf seine Anwendbarkeit getestet und dabei den Standardlösungen von FEFLOW für gesättigte Grundwassermodellierung und den allgemeingültigen Ansatz für ungesättigte Strömungsberechnung unter Anwendung der Richards-Gleichung gegenübergestellt. Die Berücksichtigung des aktuellen Bodenspeichervermögens mit dem VSC-Moduls führt zu einer erheblichen Verbesserung der Ergebnisgenauigkeit in der Grundwassersimulation von Feuchtgebieten, insbesondere bei starken Grundwasserfluktuationen. Innerhalb seiner Anwendungsgrenzen ermöglicht 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 Parameterfunktion vorliegen muss, sondern auch als Wertetabelle eingehen kann, wodurch eine große Flexibilität hinsichtlich der Bodeneigenschaften gegeben ist. In der vereinfachten 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.

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