Grundwasser

Dynamische Abbildung von Grundwasserverlagerungen in ArcEGMO

Das beobachtete Absinken der Grundwasserstände in Brandenburg, insbesondere auf den Hochflächen, führt zu Trockenfallen von Fließgewässern aufgrund fehlender Grundwasseranbindung. Dies führt dazu, dass die Einzugsgebiete der betroffenen Gewässer zu Binneneinzugsgebieten werden, bei denen die Grundwasserneubildung erst in unterliegenden Gebieten abflusswirksam wird. In ArcEGMO können diese Effekte durch Grundwasserverlagerungen dargestellt werden.

Um diesem dynamischen Prozess gerecht zu werden, wurde die Möglichkeit geschaffen, den bisher fest vorgebbaren Kennwert GW_Verlust für Einzugsgebiete über Zeitfunktionen abzubilden. Dafür wird der neue Datentyp GWW genutzt, und die entsprechende Datentabelle ist in der Datei mit den Bewirtschaftungsdaten BW_File.tab anzugeben.

Da diese Grundwasserverlagerungen nur in EGMO_GW1 genutzt werden, müssen sich die Angaben zwingend auf Teileinzugsgebiete (TG) beziehen. Es können alle von ArcEGMO unterstützten zeitlichen Auflösungen genutzt werden.

Es ist von entscheidender Bedeutung, zu beachten, dass in der GWW-Datei der Anteil des Grundwasserabflusses angegeben wird, der im Entstehungsgebiet abflusswirksam wird, und nicht der im TG-Cover als GW_Verlust angegebene Anteil, der das Gebiet verlässt.

Dieser Unterschied ist essenziell, um eine korrekte Modellierung der Grundwasserverlagerungen zu gewährleisten und mögliche Missinterpretationen zu vermeiden. Daher sollten die Angaben in der GWW-Datei entsprechend präzise und korrekt erfolgen, um die Genauigkeit der Ergebnisse nicht zu beeinträchtigen.

**Verbesserter Ansatz für die ReInfiltration von Flusswasser in Gewässerauen**

Frühere Modelle bis etwa 2016 stießen bei kleinen Gewässern mit geringem Zufluss von Oberliegern oft auf Probleme, da sie in trockenen Sommerperioden zu negativen Gewässerabflüssen führten. Im aktuellen Ansatz wird die Reinfiltration nun auf das im Gewässerabschnitt gespeicherte Wasservolumen begrenzt. Allerdings kann diese Begrenzung zu starken Einschränkungen der Reinfiltration führen, da das gespeicherte Volumen oft deutlich kleiner ist als das Volumen, das den Gewässerabschnitt während eines Zeitschritts passiert und reinfiltrieren könnte.

Deshalb wurde ein neuer Ansatz entwickelt, der die Reinfiltration auf den aktuellen Durchfluss begrenzt und negative Durchflüsse verhindert. Dieser Ansatz wird durch den neuen Eintrag `potLeakage 1` im Block `GW_Modell` der `modul.ste` aktiviert.

Die Aufteilung der reinfiltrierenden Wassermengen eines Teileinzugsgebiets erfolgt bei `potLeakage 0` basierend auf dem Längenanteil der Fließgewässer (FGWs) im Teilgebiet und bei `potLeakage 1` gemäß der speisenden Einzugsgebietsfläche.

Die Größe der ReInfiltration wird in beiden Ansätzen durch einen Einzellinearspeicher beschrieben, dessen Speicherkonstante durch den Eintrag `kLeakage` im Block `EGMO_GW1` angegeben wird. Ein Wert von 1 bedeutet eine starke Kopplung zwischen Grund- und Gewässerwasser, wobei etwa 65% des verfügbaren Flusswassers ins Grundwasser infiltrieren können. Ein Wert von 100 hingegen bedeutet, dass nur etwa 2% reinfiltrieren können, was einer sehr geringen Kopplung entspricht.

Die globale Kopplung zwischen Grund- und Gewässerwasser wird durch `kLeakage` festgelegt und kann lokal durch ein entsprechendes Attribut in der Attributtabelle des Teilgebiets präzisiert werden.

**Erweiterung der Grundwassermodelle EGMO_GW und EGMO_GW1 für zusätzliche Abflussanteile in der Vertikalen**

Im Rahmen der Weiterentwicklung der Grundwassermodelle EGMO_GW und EGMO_GW1 wurde eine Funktion implementiert, um zusätzliche Abflussanteile in der Vertikalen zu berücksichtigen. Bisher wurde dies durch Markierung weiterer Abflussanteile mit einem speziellen Schlüsselwort („+2.Schicht“ bzw. „+HypodermischeKomponente“) ermöglicht. Diese Methode stieß jedoch an Grenzen, da sie nur das Hinzufügen eines weiteren Abflussanteils erlaubte.

Um diese Limitierung zu überwinden, wurde speziell für EGMO_GW1 eine Anpassung vorgenommen. Dabei wurden zwei neue Unterblöcke eingeführt: **EGMO_GW1_2.Schicht** und **EGMO_GW1_HypodermischeKomponente**. In diesen Unterblöcken folgen nach den entsprechenden Steuerwörtern die Namen der Komponenten, denen ein hypodermischer Abfluss gemäß dem SlowComp-Ansatz oder ein zweites Auslaufverhalten bei Überschreiten einer Grenzspeicherfüllung zugewiesen werden soll.

Die Zuordnung zu den unter **ABFLUSSKOMPONENTEN** definierten Komponenten erfolgt über den Namen. Dadurch ist es möglich, einem einzelnen Abflusskomponenten weitere Zeitverhalten zuzuweisen. Jeder Unterblock muss mit einer entsprechenden Trennzeile von „+“ abgeschlossen werden.

Es ist zu beachten, dass dem Abfluss von grundwassernahen Flächen RN kein weiteres Zeitverhalten zugewiesen werden kann. Falls RN in den neuen Unterblöcken auftaucht, wird dies entsprechend ignoriert.

**Grundwassermodell: Neue Funktion zur verbesserten Abflussaggregation**

Das Grundwassermodell hat ein nützliches Update erhalten. Bislang wurden die Abflüsse aus den Einzellinearspeichern (ELS) für jede Abflusskomponente einzeln in Tabellen gespeichert. Mit der Erweiterung für **EGMO_GW1** wird nun zusätzlich eine Datei erzeugt, die den Flächenanteil jeder Abflusskomponente an den Teilgebieten (TGs) angibt.

Dieses Update erleichtert die Datenanalyse, indem es die Ergebnisse für die Komponenten, die in der ersten Zeile der Datei `tg_ELS-Area.txt` aufgelistet sind, aggregiert. Die Datei- und Komponentennamen werden automatisch angepasst, um den Abflussdaten eine klare Struktur zu geben.

Neu ist auch, dass bei Angabe des Zeitbezugs der Abflüsse in Sekunden als vierter Parameter, die Abflusswerte direkt in Kubikmeter pro Sekunde (m³/s) umgerechnet werden.

Diese Verbesserungen sind darauf ausgelegt, die Datenbearbeitung effizienter zu gestalten. Das System kann bis zu 50.000 TGs verarbeiten, was große Flexibilität bietet.

**Bleiben Sie informiert über die neuesten Entwicklungen im Bereich der Grundwassermodellierung!**