Im mittleren Pegnitztal östlich von Nürnberg wird das Grundwasservorkommen im Sandsteinkeuper intensiv zur öffentlichen Trinkwasserversorgung genutzt. Neben konkurrierenden industriellen Entnahmen führen insbesondere anthropogene Belastungen in dicht besiedelten Industriegebieten zu einer erhöhten Gefährdung der Grundwasserqualität. Um die zukünftige Versorgungssicherheit und den nachhaltigen Umgang mit der Ressource Grundwasser zu gewährleisten, haben sich vier kommunale Wasserversorgungsbetriebe, die zusammen ca. 5 Mio m³/a Trinkwasser fördern, strategisch zusammengetan, um eine Wasserhaushalts- und Grundwassermodellierung für eine integrierte Betrachtung des verfügbaren Grundwasserdargebotes und des Wasserbedarfs im Nürnberger Land zu beauftragen. Zielstellungen sind, weiterhin regional und dezentral Trinkwasser für die Bürger aus den eigenen Trinkwasserfassungen zu produzieren und um mögliche Nutzungs- und Verteilungskonflikte untereinander aber auch in Bezug auf eine große angrenzende konkurrierende Nutzung erkennen und quantifizieren zu können. Das Projekt wurde intensiv durch das zuständige Wasserwirtschaftsamt und die Untere Wasserbehörde begleitet, da ein integraler Ansatz beim Wassermanagement aus behördlicher Sicht insbesondere auch vor dem Hintergrund der Trinkwassereinzugsgebietsverordnung (TrinkwEGV) als zielführend erachtet und unterstützt wird.

Es wurde ein hochwertiges hydrogeologisches Strukturmodell mit Leapfrog Works erstellt, das eine detailgetreue Abbildung der hydrogeologischen Verhältnisse ermöglicht und auch durch eine extrem feine Diskretisierung (1 m) z.B. die Interaktion zwischen Fließgewässern und Grundwasser hochgenau nachbilden kann. Das Wasserhaushaltsmodell und die Kopplung zum Gewässersystem wurden mit MIKE SHE und MIKE Hydro River umgesetzt (ca. 1940 km² Modellgebiet). Das Grundwasserströmungs­modell wurde in FEFLOW aufgebaut (ca. 990 km²). Das Modell bildet die hydraulischen Wechsel­wirkungen zwischen den einzelnen Gewinnungsgebieten und Grundwasserstockwerken detailliert ab. Insbesondere die komplexen, dynamischen Wechselwirkungen zwischen Grundwasser und Gewässern konnten mit diesem Modellierungsansatz abgebildet werden, die im Modellgebiet entscheidend für die effektiven Fließbewegungen, Einzugsgebiete und Austauschvorgänge sind.

Mithilfe des Modells konnten Einzugsgebiete und Wechselwirkungen verschiedener Grundwasser­nutzungen quantifiziert und Szenarien zur zukünftigen Entnahmesituation unter Berücksichtigung der Auswirkungen des Klimawandels simuliert werden. Wesentliche Ergebnisse sind:

• Grundwasserneubildungsrate mit Prognose der Entwicklung bis zum Jahr 2100,
• Wasserspiegel und Abflüsse in den Oberflächengewässern,
• Berechnung der Grundwasserströmung in einem hochkomplexen hydrogeologischen System,
• Veränderung von Zustrom- und Fassungsbereichen der Trinkwasserfassungen vor dem Hintergrund der prognostizierten Veränderung der Wasserhaushaltsglieder.

Zudem wurden mit Hilfe einer Stofftransportmodellierung potenzielle Gefährdungen durch bestehende Kontaminationen bewertet und hierbei auch die Auswirkungen von Veränderungen der Betriebsregimes einzelner Wasserfassungen auf die konkreten Wirkungspfade und Transportwege der Schadstoffausbreitung betrachtet.

Das entwickelte Modell stellt ein zentrales Werkzeug für das zukünftige Wasserressourcen- und Risikomanagement der beteiligten Versorger dar und ermöglicht eine fundierte Entscheidungsbasis für nachhaltige Bewirtschaftungsstrategien.