Untersuchung der Interaktion zwischen Hang-, Ufer-, und Vorflut: Monitoring, Modellierung und Sensitivitätsanalyse

• Antragsteller: Dr. Stephan Schulz, seit 3/2023
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2021
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 459684982

Der stetig wachsende Bedarf an Wasser sowie die sich ändernden klimatischen Verhältnisse führen zu einem zunehmenden Druck auf die Oberflächen- und Grundwasserressourcen. Ein präziseres Verständnis zu den Wechselwirkungen und den Rückkopplungsmechanismen in hydrologischen Systemen ist für das Management von Wasserressourcen in Bezug auf deren Quantität und Qualität von entscheidender Bedeutung. Aus diesem Grund ist ein integrierter Ansatz zur gekoppelten Modellierung der unterschiedlichen Kompartimente erforderlich, mit dem die Wechselwirkungen zwischen Oberflächen- und Grundwasser bewertet und die Auswirkungen künftiger Änderungen der Bewirtschaftungs- und Klimabedingungen vorhergesagt werden können. Die Erfassung und Quantifizierung der Austauschpfade und -prozesse in den hydrologischen Systemen ist jedoch aufgrund kleinräumiger Heterogenitäten und der Integration vielskaliger Messungen eine große Herausforderung. Das Ziel dieser Studie ist es, ein besseres Verständnis dafür zu erlangen, wie in Auengebiete der Wassertransport vom Niederschlag zum Vorfluter auf der Skala des Einzugsgebietes gesteuert wird. Zu diesem Zweck sollen bestehende Monitoring Plattformen aus den Einzugsgebieten Stettbach, Wüstebach und Rollesbroich genutzt werden, um so hydrologische Beobachtungen mit hoher räumlicher und zeitlicher Auflösung zu erfassen, die zur Validierung des integrierten vollständig gekoppelten ParFlow-CLM-Modells Anwendung finden. Darüber hinaus werden die generierten Datensätze zu Bodenfeuchte und -temperatur, Abfluss, Evapotranspiration und Grundwasserstand für eine Sensitivitätsanalyse genutzt, um so relevante von weniger relevanten Parametern zu trennen. Diese Informationen können dann verwendet werden, um das Upscaling des Modells zu unterstützen. Darüber hinaus ermöglicht der Vergleich der drei Einzugsgebiete eine Analyse der Kontrollfaktoren auf die hydrologischen Prozesse unter verschiedenen Umweltbedingungen, wie zum Beispiel Landnutzung, Geologie, Bodenhydraulikeigenschaften und Klimabedingungen. Durch Kombination der unterschiedlichen erhobenen hydraulischen, bodenmechanischen und Wetterdaten kann dann die Dynamik in den Interaktionen der unterschiedlichen Kompartimente auf verschiedenen Zeitskalen (Ereignisskala, saisonale Skala und jährliche Skala) untersucht werden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Mitverantwortliche: Professor Dr. Christoph Schüth; Professor Dr. Harry Vereecken
• Ehemalige Antragstellerin: Dr. Wei Qu, bis 2/2023