Verbesserung des Verständnisses der hydrologischen Interaktion zwischen kleinen Standgewässern (Söllen) und dem angrenzenden Grundwasserleitersystem mit Hilfe eines hybriden Modellierungsansatzes

• Antragsteller: Dr.-Ing. Majid Taie Semiromi, Ph.D.
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung von 2020 bis 2024
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 444707932

Hauptziel der geplanten Forschung ist die Quantifizierung der Interaktion zwischen Grundwasser und kleinen Standgewässern, sog. Söllen, und die Entwicklung einer Methode zur Übertragung der Ergebnisse auf größere Skalen. Zu diesem Zweck werden stabile Wasserisotope (18O und Deuterium) in Kombination mit einem vollständig integrierten hydrologischen Modell (HydroGeoSphere, HGS) und einem hybriden maschinellen Lernalgorithmus eingesetzt. Die Projektziele werden durch insgesamt 4 verschiedenen methodische Schritte erreicht: (1) Quantitative Abschätzung der Zufluss- und Verdunstungsdynamik verschiedener hydraulischer Solltypen in der Untersuchungsregion Uckermark (Recharge-, Discharge- und Durchflusssölle) mit Hilfe der stabilen Isotope 18O und D und Überprüfung der Zusammenhänge zwischen dem hydrologischen Sölltyp und der geochemischen Zusammensetzung des Sollwassers; (2) Anpassung, Kalibrierung und Validierung des hochauflösenden HGS-Modells zur genauen Berechnung der Wasserflüsse zwischen ausgewählten Sollkörpern verschiedenen Typs unter Einbeziehung des umgebenden Grundwassers; (3) Validierung der mit stabilen Isotopen berechneten Austauschraten durch die Ergebnisse der HGS Modellierung und Korrektur systematischer Unterschiede mit Hilfe eines entwickelten Bias-Korrekturalgorithmus; (4) Entwicklung von Metamodellen unter Verwendung eines hybriden maschinellen Lernalgorithmus, um eine Übertragbarkeit der Modellergebnisse auf die größere Skala zu ermöglichen.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Kanada, Schweiz, USA
• Kooperationspartnerinnen / Kooperationspartner: Dr. Ryan T. Bailey; Professor Dr. Masaki Hayashi; Ilja van Meerveld, Ph.D.; Donald Rosenberry, Ph.D.