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Numerische Modellierung der Grundwasserströmung im Einzugsgebiet der Gallusquelle unter Festlegung eines Drainagesystems

Numerical simulation of groundwater flow in the Gallusquelle catchment by determining a drainage system

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Zusammenfassung

Die Grundwasserströmung in einem Karstsystem ist im Wesentlichen durch die Wirkung des Drainagesystems der Karströhren bestimmt. Eine große Herausforderung für die numerische Simulation dieser Grundwasserströmung besteht in der Unkenntnis über dieses Drainagesystem. Hier wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem ein Karströhrennetz für das Einzugsgebiet der Gallusquelle, mittlere Schwäbische Alb, aus unterschiedlichen geographischen Informationen abgeleitet wurde. Unter Verwendung dieses Karströhrennetzes wurde die instationäre Grundwasserströmung im Einzugsgebiet mit dem Programm ROCKFLOW (Wollrath & Helmig, SM-2 Strömungsmodell für inkompressible Fluide, Theorie und Benutzerhandbuch. Technischer Bericht Institut für Strömungsmechanik, Universität Hannover, 1991) numerisch simuliert. In einer Parameterstudie konnte anhand der Quellschüttung und der Grundwasserstände der Einfluss verschiedener Parameter auf das hydraulische Verhalten des Karstsystems aufgezeigt werden. Es konnte insbesondere die Überlagerung des Drainageverhaltens mit einer Zwischenspeicherung von Grundwasser aus den Röhren in der Matrix bei Neubildungsereignissen in Abhängigkeit der variierten Parameter herausgearbeitet werden.

Abstract

Groundwater flow in karst systems is mainly determined by the efficacy of the drainage through karst conduits. A great challenge for the numerical modelling of such groundwater flow consists in the lack of knowledge about this drainage system. Here, an approach is presented deriving the conduit network for the spring catchment Gallusquelle, central Swabian Alb, from different geographic information. Using this conduit network the transient groundwater flow in the catchment was simulated numerically applying the software ROCKFLOW (Wollrath & Helmig, SM-2 Strömungsmodell für inkompressible Fluide, Theorie und Benutzerhandbuch. Technischer Bericht Institut für Strömungsmechanik, Universität Hannover, 1991). The influence of different parameters on the hydraulic behaviour of the karst system could be demonstrated in a parameter study by means of simulated spring discharge and groundwater tables. In particular, the superposition of drainage behaviour and intermediate storage of groundwater from the conduits in the matrix along with recharge events could be derived in dependence of the varied parameters.

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  1. Institut für Hydromechanik, Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Kaiserstraße 12, 76131, Karlsruhe, Deutschland

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Mohrlok, U. Numerische Modellierung der Grundwasserströmung im Einzugsgebiet der Gallusquelle unter Festlegung eines Drainagesystems. Grundwasser 19, 73–85 (2014). https://doi.org/10.1007/s00767-013-0249-x

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