Simulation des Nitrattransports im Einzugsgebiet eines Wasserwerks

Kurzfassung

Mithilfe eines numerischen Strömungs- und Transportmodells wurde der regionale Nitrattransport im Einzugsgebiet eines Wasserwerks simuliert. Zur Berücksichtigung des Nitrateintrags ins Grundwasser wurde das Modellgebiet in Flächentypen mit unterschiedlichem Nitrat-Freisetzungsverhalten unterteilt. Außerdem war es erforderlich, den zeitlichen Verlauf des Nitrateintrags über die letzten 40 Jahre zu erfassen. Dabei zeigte sich, dass der Nitrateintrag zwischen 1975 und 1985 stark erhöht gewesen sein muss. Hinsichtlich dieser Erhöhung wurden zwei extreme Situationen unterschieden: Einmal wurde der Nitrateintrag im gesamten Einzugsgebiet gleichmäßig variiert, und einmal fand die Erhöhung nur in der unmittelbaren Umgebung der Wasserwerksbrunnen statt. Während beide Varianten eine akzeptable Nachbildung der gemessenen Nitratkonzentrationen erlaubten, unterschieden sie sich jedoch ganz erheblich in der Prognose des zukünftigen Verhaltens der Nitratwerte in den Wasserwerksbrunnen. Die Stärke des numerischen Modells lag in der vorliegenden Anwendung darin, dass es erlaubte, verschiedene plausible Szenarien des Nitrattransports durchzuspielen. Aus diesen Berechnungen konnten dann Bandbreiten der zukünftigen Konzentrationsentwicklung und Hinweise für möglichst effektive weitere Untersuchungen abgeleitet werden.

Abstract

Regional nitrate transport in the capture zone of a water works was simulated by means of a numerical flow and transport model. The model domain was separated into areas with different nitrate release behaviour. It was necessary to consider nitrate transport throughout the past 40 years and it turned out that nitrate input into the aquifer must have been strongly increased from 1975 to 1985. Regarding this increase two extreme input situations were investigated: In one simulation nitrate input was uniformly varied throughout the model domain, while the increase was restricted to the vicinity of the water works in another simulation. Both simulations produced comparable results for the observed nitrate concentrations, however they resulted in completely different predictions for future nitrate behaviour. The strength of the numerical model during this application was that it allowed to run different feasible nitrate transport scenarios. Ranges for future trends in nitrate concentrations and recommendations for most efficient additional investigations were inferred from these simulations.