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Professur für Hydrosytemmodellierung
Prof. Dr. Sabine Attinger
Leiterin AG Computational Hydrosystems am Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (UFZ)
Abb. 1. Simulierte Druckverteilung in einem heterogenen
Grundwasserleiter.
Forschungsschwerpunkte
Grundwasser spielt eine wichtige Rolle im Wasserkreislauf, in der Versorgung von Mensch und Ökosystemen mit
sauberem Wasser und daher auch im Wassermanagement. Hydrologische Modelle sind dabei zu wertvollen Werkzeugen
geworden, um das Verhalten von hydrologischen Systemen — ihr Speicher- und Fließverhalten — vorherzusagen.
Die Gruppe Hydrosystemmodellierung hat sich zum Ziel gesetzt, robuste und zuverlässige räumlich verteilte
hydrologische Modellsysteme zu entwickeln.
Im Bereich der Grundwasserhydrologie entwickeln wir regionale Grundwassermodelle, die auf der einen Seite komplex
genug sein sollen, um der Heterogenität des Untergrundes Sorge zu tragen, die aber auch einfach genau sein sollen, um
sie in unser mesoskaliges hydrologisches Modell mHM einzukoppeln.
Unsere besondere Erfahrung liegt dabei in der Entwicklung von robusten Mehrskalenmethoden, die für uns das
wesentliche Verbindungselement zwischen einfachen regionalen und komplexen lokalen Modellbeschreibungen
darstellen.
114 — FORSCHUNG
Methoden für die Interpretation von Pumptests in heterogenen Grundwasserleitern
Wir entwickeln neue Methoden für die Interpretation von
Pumptests in heterogenen Grundwasserleitern mit dem
Ziel, geostatistische Parameter, wie z. B. Varianzen und
Korrelationslängen der hydraulischen Leitfähigkeit, zu
identifizieren. Dafür nutzen wir ein adaptives Mehrskalen
-Verfahren (
Coarse Graining
). Einfache Lösungen zur Vor-
hersage von Grundwasserpegel-Absenkungen bei Pump-
tests, wie z. B. Thiem und Theis Lösungen, sind eigentlich
nur für homogene Formationen ausgelegt und weisen
Ungenauigkeiten in heterogenen Formationen auf.
Wir konnten diesen Mangel beheben, indem wir er-
weiterte analytische Thiem und Theis Lösungen herleiten
konnten, die den Absenktrichter von Pumptests auch in
heterogenen Formationen in Raum und Zeit reproduzie-
ren. Da diese erweiterten Lösungen von heterogenen
Eigenschaften der Formation abhängen, können sie mit
inversen Methoden aus Pumptestdaten geschätzt wer-
den. Der Vorteil dieser neuen Methode liegt darin, dass
aufwändige Bohrungen und Bohrkernentnahmen in ei-
nem geostatischen Sampling gespart werden können und
die gleiche Information mit einem Pumptest gewonnen
werden kann.
[1] Schneider C.L., Attinger S. (2008): Beyond Thiem — a new method for
interpreting large scale pumping tests in heterogeneous aquifers. Water
Resourc. Res., 44, 4, W04427. DOI:10.1029/2007WR005898.
[2] Zech A., Schneider C.L., Attinger S. (2012): The Extended Thiem's
solution: including the impact of heterogeneity. Water Resour. Res., 48,
10, W10535. DOI: 10.1029/2012WR011852.
[3] Zech A., Arnold S., Schneider C., Attinger, S., (2015): Estimating para-
meters of aquifer heterogeneity using pumping tests — implications for
field applications. Adv. Water Resour., 83. DOI:10.1016/
j.advwatres.2015.05.021.