Der Austausch zwischen Seen und Grundwasser hat oft einen bedeutenden Einfluss für beide Wasserkörper. So sind Seen meist Vorfluter für das Grundwasser und der grundwasserbürtige Zufluss in den See kann eine wesentliche Bilanzgröße sein. Aber nicht nur die Wassermenge, sondern auch die Wasserqualität spielt für Seen eine wesentliche Rolle. Mit dem Grundwasser werden Stoffe aus dem Einzugsgebiet in den See transportiert und beeinflussen dort die biologischen und chemischen Prozesse. Gerade eutrophe Seen können Nährstoffe aus der landwirtschaftlichen oder urbanen Nutzung im Einzugsgebiet erhalten. Zusammen mit den seeinternen Prozessen der saisonalen Primärproduktion und der Interaktion mit dem Seesediment ergibt sich die Nährstoffbilanz eines Sees. Die Interaktion zwischen Grundwasser und Seen sollten deshalb als wesentliche Bilanzkomponente für Seen quantifiziert werden, da ihre Bedeutung in der Vergangenheit meist unterschätzt und oft nur grob abgeschätzt wurde.

In dem DWA Merkblatt M 641 werden unterschiedliche Messmethoden und Werkzeuge zur Identifizierung der Grundwasser-See-Interaktion vorgestellt. Dabei wird zwischen physikalischen und geochemischen sowie biologischen Methoden unterschieden.

Ein Schwerpunkt der Auswertung der Messungen bilden Modelle, mit denen die lokalen Messwerte analysiert werden und so die Gesamtbilanz für Seen ermittelt werden kann. Dabei werden unterschiedliche Modelle für Strömungs- und Transportprozesse in Seen und im Grundwasser vorgestellt.

Am Beispiel des Ammersees wird die Verwendung eines Grundwassermodells zusammen mit einem dreidimensionalen Seemodell aufgezeigt. Diese Modellkette dient dazu, Radonmessungen aus See und Grundwasser zu interpretieren und den unterirdischen Grundwasserzustrom zu quantifizieren. Dabei wird nicht nur der Gesamtzustrom identifiziert, sondern auch die laterale Verteilung, die sich aus den unterschiedlichen Signaturen der Radonkonzentration ergibt. Das dynamische Seemodell beinhaltet alle relevanten hydrodynamischen Prozesse wie Schichtung, interne Wellen durch den atmosphärischen Antrieb und den oberirdischen Zufluss. Anhand von Temperaturmessungen in unterschiedlichen Tiefen wurde das Seemodell überprüft. Das Grundwassermodell basiert auf einem hydrogeologischen Modell und wurde stationär anhand Grundwasserstandsinformationen kalibriert.

In der Modellanwendung müssen unterschiedliche Zeitskalen bei Messung und Simulation berücksichtigt werden. Dabei beeinflussen die seeinternen Prozesse maßgeblich die Strömungsverhältnisse. Es zeigt sich, dass die lokale Heterogenität des Untergrunds in den Messwerten widergespiegelt wird, und in nur einer Modellanwendung die integrale Austauschrate ermittelt werden kann (siehe Abbildung).

Die so entwickelten Modelle können als Bewirtschaftungsmodelle sowohl für den Grundwasserkörper als auch den Seewasserkörper verwendet werden. In Wasserqualitätsmodellen kann der Nährstoffkreislauf eines Sees simuliert werden und auch für die Prognose unter Berücksichtigung des Klimawandels eingesetzt werden.

Die Abbildung zeigt die Ergebnisse einer Stichtagsmessung der Radonkonzentration im Juli 2017 mit simulierten Radonkonzentrationen über das Jahr 2017 im Südteil des Ammersees mit signifikant erhöhtem Grundwasserzufluss im südwestlichen Seeteil beim Zufluss der Ammer.