Im Lausitzer Braunkohlenrevier ist das Grundwasser großflächig und nachhaltig durch die Pyritverwitterung beeinflusst. Die Sümpfung im Gewinnungsbergbau und der Grundwasser­wiederanstieg im Sanierungsbergbau werden seit vielen Jahrzehnten durch zwei- und dreidimen­sionale regionale Grundwasserströmungsmodelle begleitet. Zur Untersuchung der vielschichtigen hydrogeochemischen Fragen, z. B. zum Stoffaustrag aus Halden und Kippen, zum diffusen Stoffeintrag in Oberflächengewässer oder der stofflichen Beeinflussung von Wasserfassungen, mussten erst geeignete Werkzeuge zur Abbildung des reaktiven Stofftransportes entwickelt werden. Erste Modellierungen zum Stoffaustrag aus einer Tagebaukippe wurden im Lausitzer Revier Anfang der 2000er Jahre durchgeführt. Seitdem haben sich sowohl die Rechenleistung der Computertechnik als auch die methodischen Modellansätze enorm weiterentwickelt.

Für die ersten Bearbeitungen wurde ein reaktives Stromfaden­modell auf der Basis von PHREEQC eingesetzt. Mit diesem eindimensionalen Modellansatz konnten Aussagen zur zeitlichen Entwicklung von Stoff­konzentrationen an einem ausgewählten Punkt im Grundwasser getroffen werden. Die Wirkungen der transversalen Dispersion und der Verdünnung durch Grundwasserneubildung fanden in diesem Modell noch keine Berücksichtigung. Das Modell benötigte zudem keine Wasserbilanzen, sondern lediglich Fließgeschwindigkeiten auf einem Stromfaden.

Das Stromfadenmodell wurde in den Folgejahren zu einem reaktiven Stromröhrenmodell (bzw. Kaskadenmodell) weiter­entwickelt, mit dem zwar die verdünnende Wirkung der Grundwasser­neubildung abgebildet, aber noch kein Austausch mit den benachbarten Stromröhren (transversale Dispersion) berücksichtigt werden konnten. Das Stromröhrenmodell war hinsichtlich der Wassermengen und Stoffmengen bilanztreu.

Für eine räumlich differenzierte Betrachtung des Stofftransportes unter Berücksichtigung mehrerer Grundwasser­leiter, des Austauschs mit Oberflächengewässern und über die Breite des gesamten Strömungsfeldes ist ein dreidimensionales Modell für den reaktiven Stofftransport erforderlich.

Die meisten der am Markt verfügbaren dreidimensionalen Stofftransportmodelle koppeln den Stofftransport direkt mit der geohydraulischen Simulation. Die Nutzung solcher Modelle macht eine aufwendige Migration des kompletten regionalen Grundwasserströmungsmodells einschließlich seiner spezifischen inneren und äußeren Randbedingungen erforderlich. Die Strukturen und Limitationen der Modelle sind meist nicht deckungsgleich.

Da die am Markt verfügbaren Modelle die gestellten Ansprüche nicht in ausrei­chendem Maße erfüllen konnten, wurde vom IWB ein flexibles System zur Kombination bestehender geohydraulischer Modelle mit dem etablierten hydrogeochemischen Simulator PHREEQC entwickelt.

Im Vortrag wird die Evolution der Stofftransportmodellierung im Grundwasser des Lausitzer Braunkohlenreviers in den letzten 30 Jahren nachgezeichnet. Weiterhin wird beleuchtet, wie sich im gleichen Zeitraum die Ansprüche an die Stofftransportmodelle hinsichtlich dem räumlichen und inhaltlichen Detailgrad von Prognosen, dem Prognosehorizont und der Prognosezuverlässigkeit verändert haben. Dabei wird insbesondere das Spannungsfeld zwischen den gestiegenen Ansprüchen, dem Datenbedarf der Modelle und den bestehenden (und auch durch technische Weiterentwicklung nicht weiter auszumerzenden) Prognoseunschärfen in den Blick genommen.