Um eine nachhaltige Grundwasserbewirtschaftung durch lokale Wasserversorger zu gewährleisten, müssen zukünftige Veränderungen des Wasserdargebots und des Wasserbedarfs frühzeitig erkannt und in die Planung integriert werden. In der Praxis ist es üblich, stationäre oder instationäre Modelle regionaler Grundwassersysteme zu entwickeln und zu kalibrieren. Die langfristige Nachhaltigkeit dieser Modelle ist jedoch häufig nicht gegeben. Da regionale Grundwassermodelle in der Regel für eine spezifische Fragestellung und einen begrenzten Zeitraum konzipiert werden, ist ihre Weiterverwendung über diesen Rahmen hinaus nur eingeschränkt möglich. Zudem führen unvermeidbare Unsicherheiten in Modellkonzeption und Parametrisierung dazu, dass die Modellvorhersagen mit zunehmender Zeit von den tatsächlichen Beobachtungen abweichen. Daher wurde im Rahmen des GW4.0 Projekts der BMFTR-Fördermaßnahme LURCH ein regionales Echtzeit-Grundwassermodell der Trias-Landschaft Südwestdeutschlands entwickelt, das regelmäßig aktuelle Prognosen an Wasserversorger und Verwaltung übermittelt.

Das Modell wird als Ensemble numerischer Grundwassermodelle betrieben, um die Unsicherheiten in der Parametrisierung explizit zu berücksichtigen. Die Modellzustände werden monatlich mithilfe einer Implementierung des Ensemble-Kalman-Filters (EnKF) auf Grundlage aktueller Grundwasserstandsmessungen nachgeführt. Die Messdaten werden automatisiert im Feld erfasst und über Mobilfunk in die Modellumgebung übertragen. Zur Beschreibung der Grundwasserneubildung wird das Bodenwasserhaushaltsmodell GWNBW [1] eingesetzt, das meteorologische Stationsdaten des Deutschen Wetterdienstes (DWD) automatisiert verarbeitet. Zeitgleich werden die aktuellen Pumpraten der Förderbrunnen monatlich von den Wasserversorgern übermittelt und in die Modellaktualisierung integriert. Auf Basis des aktualisierten Modells werden anschließend saisonale Grundwasserstandsprognosen erstellt. Dabei wird GWNBW mit den saisonalen Klimaprognosen des DWD angetrieben. Der zukünftige Wasserbedarf wird aus historischen Verbrauchsdaten in Kombination mit den prognostizierten meteorologischen Bedingungen abgeleitet. Abschließend werden verschiedene Szenarien generiert, die in einer Web-Applikation interaktiv visualisiert werden und den Wasserversorgern und der Verwaltung als Entscheidungshilfe für eine vorausschauende Bewirtschaftung dienen.

Literatur

[1] T. Gudera and A. Morhard. Hoch aufgelöste Modellierung des Bodenwasserhaushalts und der Grundwasserneubildung mit GWN-BW. Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 59(5):205–216, 2015. doi:10.5675/HyWa_2015,5_1.

Kontakt: Janek Geiger, Eberhard Karls Universität Tübingen, Germany, janek.geiger@gmail.com