Grundwasserströmung im Festgestein lässt sich mit verschiedenen numerischen Ansätzen, die für verteilt-parametrische Systeme entwickelt werden, simulieren. Die Wahl der Methode hängt von der Zielsetzung, dem Untersuchungs­aufwand, der praktischen Anwendbarkeit und insbesondere der Verfügbarkeit von Informationen zum Aufbau und zur räumlichen Heterogenität des Untergrundes ab. Das Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie entwickelt derzeit ein landesweites stationäres 3D-Grundwasserströmungsmodell für Niedersachsen (STELLAR, vgl. Abstract ID 150), mit der Zielsetzung, unterschiedliche hydrogeologische und wasserwirtschaftliche Daten systematisch und einheitlich miteinander zu verknüpfen, um landesweit vollständige Bilanzen und Grundwasserinformationen bereit zu stellen und die Interaktion zwischen Grundwasser und Oberflächengewässern sowie den Grundwasseraustausch im Untergrund darzustellen. Die Berechnungsergebnisse des Modells sind entscheidend für ein ganzheitliches Verständnis des Wasserhaushalts in Niedersachsen.

In Niedersachsen sind in zwei Regionen großflächig aufgeschlossene Festgesteinsgebiete mit teilweise verkarsteten Einheiten auf (zusammen ≈11.000 km², ~23 % der Landesfläche) verbreitet. Aufgrund der regionalen Ausdehnung, der erforderlichen Kopplung mit dem im Aufbau befindlichen MODFLOW-6-Modell der niedersächsischen Lockergesteinsgebiete im Rahmen von STELLAR sowie des verfügbaren Datenbestands soll das Festgestein als Äquivalentes Porenmedium (EPM) mit effektiven Parametern modelliert werden. Für den Modellaufbau sollen Informationen aus bestehenden geologischen 3D-Strukturmodellen (TUNB3D-NI [„Tieferer Untergrund Norddeutsches Becken“ für Niedersachsen und Bremen] und GTA3D [„Geotektonischer Atlas 3D“]) mit geologischen Karteninformationen verknüpft werden, und anhand von hydrogeologischen Datensätzen für die Strömungsmodellierung parametrisiert werden. Darüber hinaus werden modellrelevante Eingangsdaten (z. B. Beobachtungsdaten von Quellen, Oberflächengewässer sowie Daten aus Beobachtungs- und Entnahmebrunnen) berücksichtigt, um konsistente Konzeptmodelle im Rahmen eines Multimodell-Konzepts zu erstellen.

Die besonderen Herausforderungen beim Modellaufbau umfassen:

• die Ableitung repräsentativer effektiver Modellparameter, insbesondere im Hinblick auf die 3D-Diskretisierung;
• die Konzeptualisierung einer oberflächennahen Verwitterungszone;
• die Repräsentation bekannter präferenzieller Fließwege (z. B. südlich des Harzgebirges)
• die Berücksichtigung von hydrogeologisch relevanten Hauptstörungen.

In diesem Posterbeitrag werden konzeptuelle Ansätze zum Umgang mit diesen Herausforderungen dargestellt und deren Verwendung in MODFLOW-6 diskutiert.