In einem 150 km2 großen Projektgebiet in der voralpinen Seenregion um den Seeoner Klostersee werden zwischen 2015 und 2021 Niedrigstgrundwasserstände verzeichnet. Obwohl die Jahresniederschläge 2016 und folgende die langjährigen mittleren Jahresniederschläge erreichen oder sogar überschreiten, können sich die niedrigen Grundwasserstände aber erst Ende 2023 wieder erholen. Es wird deshalb vermutet, dass die Ursachen für die niedrigen Grundwasserstände nur indirekt an den niederschlagsarmen Jahren liegen. Frühere Trockenperioden zeigen, dass sich das System erholen konnte. Voruntersuchungen zeigen, dass das Gesamtsystem vermutlich durch die Kausalkette Niederschlag / Verdunstung - Quellen - Moorspeicher - Seen - Grundwasserneubildung definiert werden muss und die hydrogeologischen Zusammenhänge wesentlich komplexer sind, als sie allein über die Wasserbilanz derzeit zu erfassen sind. Die Interpretation wird zusätzlich durch eine mit großen Unsicherheiten behaftete konzeptuelle Modellvorstellung erschwert. Eine schlüssige Erklärung der aktuellen sensitiven Grundwasserverhältnisse auf klimatische Entwicklungen und eine Quantifizierung liegt deshalb noch nicht vor.

Um ein verbessertes Verständnis zu erlangen, wird in mehreren Stufen ein gekoppeltes 2D-Oberflächenströmungs-/3D-Grundwassermodell (HYD/GWM) erstellt.

Die erste Stufe ist die Erstellung eines hochaufgelösten HYD-Modells mit HydroAs, um aus der Simulation von verschiedenen Regenereignissen Abminderungen zu quantifizieren. Diese tragen während Regenereignissen wesentlich zur Grundwasserneubildung bei. Das HYD integriert Verrohrungen, zeitabhängige Wehrsteuerungen, wassertiefenabhängige Rauheiten, bekannte Quellzuflüsse und weitere hydraulisch relevante Strukturen.

Die derart quantifizierte und höchst variable Grundwasserneubildung wird anschließend in einem mit FEFLOW erstellten GWM als maßgebende hydraulische Belastung definiert. Das GWM weist sowohl horizontal als auch vertikal eine hohe Auflösung von lokal unter 1 m auf, um die komplexen Vorgänge in der ungesättigten Zone abbilden zu können. Zusätzlich zur werden die Oberflächenwasserstände aus dem HYD entnommen und dem Grundwassermodell zeit- und ortsabhängig als Randbedingungen aufgebracht. Die derart simulierten Grundwasserpotenziale werden mit anhand beobachteter Zeitreihen validiert.

Die Ergebnisse der beiden separaten Modelle zeigen, dass dieses Vorgehen zwar praktisch funktioniert, die statische Definition von Randbedingungen aber keine ausreichend genauen Ergebnisse liefert, die zur Verbesserung der hydrogeologischen Modellvorstellung beitragen.

Deshalb werden in einer dritten Stufe die beiden Modelle explizit und bidirektional über ein Modul gekoppelt. Der Vorteil ist, dass das HYD und das GWM in der Funktionalität erhalten bleiben und separat für Studien genutzt weiterhin werden können. Die bisher erhaltenen Ergebnisse sind vielversprechend und deuten an, dass eine Modellkalibrierung über Anpassung der hydraulischen Parameter der gesättigten und ungesättigten Zone möglich ist. Zentrale Herausforderungen sind die Fließprozesse in HYD und GWM und die Integration des Moorgebietes in die Modellierung.

Aus diesem Vorgehen folgt eine signifikante Verbesserung der Modellvorstellung und zusätzlich eine Quantifizierung des verfügbaren Grundwasserdargebots. Damit bildet die gekoppelte Modellierung eine maßgebliche Grundlage zur Sicherung der nachhaltigen Nutzung und zur Stärkung der Klimaresilienz im hochsensiblen Projektgebiet.