CASE STORY

HINTERGRUND

Die Linksniederrheinische Entwässerungs-Genossenschaft (LINEG) nimmt am

linken Niederrhein einen großen Teil der wasserwirtschaftlichen Aufgaben

entsprechend dem gesetzlichen Auftrag des LINEG-Gesetzes wahr. Hierzu

gehören insbesondere die Grundwasserregulierung, die Vorflutsicherung sowie

die Unterhaltung und der Betrieb aller Gewässer im Genossenschaftsgebiet. Das

Gebiet ist stark von anthropogenen Beeinflussungen geprägt. Die durch den

Steinkohleabbau verursachten Senkungen im Gebiet nehmen dabei eine wichtige

Rolle ein.

2D INTSTATIONÄRES GRUNDWASSERSTRÖMUNGSMODELL

Seit dem Jahr 2000 betreibt die DHI-WASY GmbH für die LINEG ein

instationäres Grundwassermodell, das ständig aktualisiert wird und für

unterschiedliche Fragestellungen eingesetzt werden kann. Mit dem 1053 km²

großen Modell werden im Wesentlichen die Auswirkungen der Wasserhaltungen

im Verwaltungsgebiet der LINEG analysiert, welche u. a. erforderlich sind um

einen ausreichenden Flurabstand in den durch den Bergbau bedingten

Senkungsbereichen und in den Gebieten in Rheinnähe zu gewährleisten.

Die Ausrichtung des Modellgebiets erfolgte an den dominierenden

Randbedingungen der Region. Es umfasst das Gebiet zwischen Rhein und Niers.

Der Einfluss lokaler Bergsenkungen auf die Aquifergeometrie und die

Randbedingungen wird im Modell über ein Modul automatisch berücksichtigt. Die

Grundwasserneubildung wird durch die DHI-WASY Software SIWA on ArcView

basierend auf Niederschlags-, Boden- und Landnutzungskarten monatlich

berechnet und geht direkt in das Modell ein.

Die regelmäßige Aktualisierung des Modells erfolgt einfach, halbautomatisch und

unter Nutzung vorhandener Datenhaltungssysteme der LINEG.

KUNDE

Linksniederrheinische Entwässerungs-

Genossenschaft (LINEG),

47475 Kamp-Lintfort

HERAUSFORDERUNG

Umfangreiche Datenhaltung und -pflege

Hoch komplexes Gewässersystem durch

massive anthropogene Beeinflussung

Geländesenkungen & variierende

Durchlässigkeitsbeiwerte

LÖSUNG

Schaffung von Schnittstellen zur weitgehend

automatischen Aktualisierung hoch komplexer

Grundwassermodelle.

Entwicklung spezieller Module zur Abbildung

komplizierter geologischer und hydrologischer

Gegebenheiten.

NUTZEN

Effektive Bewertung von Auswirkungen durch

Polderflutungen und Hochwasser auf das

Grundwassersystem

Schaffung von Entscheidungsgrundlagen zur

Gefahrenabwehr

ORT / LAND

Kamp-Lintfort / Deutschland

GENUTZTE SOFTWARE

FEFLOW, SIWA on ArcView

MARKTBEREICH

Grund- und Oberflächenwasser

Modellnetz des 2D instationären Grundwassermodells (l.) und Detailabbildung der vom

Pumpgeschehen beeinflussten, berechneten Grundwasserstände, Binsheimerfeld (r.)

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GRUNDWASSERMODELLE DER LINEG

2D instationäres Grundwasserströmungsmodell, Wasserwirtschaftsberichte, Grundwasserbilanzen & 3D-Polderflutungsmodell

Mit diesem 2D instationären Grundwassermodell wurde ein

effektives Werkzeug erstellt, um sowohl setzungsbedingte

als auch aus Rheinhochwasser beeinflusste Strömungs-

zustände und -dynamiken zu evaluieren und entsprechende

Bewirtschaftungsmaßnahmen zur Sicherstellung der

Flurabstände durchführen zu können. Mit dem integrierten

Grundwasserneubildungsmodell sind außerdem

Betrachtungen zum Einfluss des Klimawandels möglich.

ERSTELLUNG VON GRUNDWASSERBILANZEN

Basierend auf dem zuletzt bis 2013 aktualisierten

instationären 2D-Modell wurde eine Aktualisierung der

Aufstellung der Grundwasserbilanzen vorgenommen, um

den Einfluss der lokalen hydrologischen Eingriffe auf

verschiedene Grundwasserkörper, auch im Rahmen der

EU-WRRL, zeitlich bewerten zu können. Erfasst und

ausgewertet wurden z. B. Zu- und Abfluss über die Grenzen

verschiedener Grundwasserkörper, der Fließgewässer und

Seen hinweg. Ferner wurden die im Modellgebiet erfassten

Grundwasserpumpanlagen, unterteilt in LINEG- sowie

Fremdanlagen, für die Periode 1997 - 2013 erfasst und

bilanziert. Diese Bilanzierungsmethodik wurde in einem

Vorgängerprojekt anhand der vorhandenen Messdaten

erfolgreich verifiziert.

KONZEPT ZUR MODELLIERUNG EINER

LUFTSCHICHT

Die Untersuchung der sich im Gebiet einstellenden

Grundwasserstände bei Außerbetriebnahme der

vorhandenen Wasserregulierungsanlagen erforderte die

bessere Abbildung des in den Senkungsbereichen

austretenden und oberflächennah zuströmenden Wassers

über ein 3D-Modell. Dies wurde exemplarisch über eine

sogenannte Luftschicht erreicht. Die Untersuchungen

führten zu wichtigen Hinweisen, wie die Abbildung der

Interaktion von Grundwasser und Gewässer im Modell

korrekt vorgenommen werden kann.

3D POLDERFLUTUNGSMODELL

Für die Abschätzung der zu erwartenden Einflüsse auf das

Grundwasser und damit zusammenhängender

Bewirtschaftungsmaßnahmen in Folge der Flutung eines

Taschenpolders wurde, basierend auf dem aktuellen 2D-

Modell und unter Berücksichtigung der Erkenntnisse des

3D-Luftschichtmodells, ein lokaler Modellbereich in einem

detaillierten 3D-Modell umgesetzt.

In Kombination mit einem für dieses Projekt entwickelten

FEFLOW Modul zur Berücksichtigung der zeitlich variierend

wirksamen Überschwemmungsflächen im Polder sowie im

Deichvorland des Rheins wurden verschiedene

Polderflutungsszenarien analysiert. Auf Basis der

berechneten Grundwasserstände und der daraus

resultierenden Grundwasserflurabstände wurden

anschließend weitere Optimierungsberechnungen mit

zusätzlichen Grundwasserhaltungen durchgeführt, um

potentiellen Gefährdungen durch den von der Polderflutung

verursachten hohen Grundwasserstand in den umliegenden

Siedlungsgebieten effektiv vorbeugen zu können.

WASSERWIRTSCHAFTSBERICHTE DER

DEUTSCHEN STEINKOHLE AG / LINEG

Im Auftrag der deutschen Steinkohle AG wurden für die

LINEG zwischen 2003 und 2014 jährlich Wasserwirtschafts-

berichte für das Verbandsgebiet erstellt. Mittelwerte der

Grundwasserpumpraten sowie Bodensenkungsbeträge,

hervorgerufen durch Salz- und Steinkohlebergbau, des

jeweils fünf Jahre zurückliegenden Zeitraumes wurden

aufbereitet und in ein auf der Basis des jeweils aktuell

vorliegenden instationären Modells generierten

quasistationäres Grundwassermodel eingepflegt.

Veränderungen im Grundwassersystem zwischen den

einzelnen Jahren konnten über diese Berichte schnell

erfasst und visualisiert werden. Die erstellten

Wasserwirtschaftsberichte dienten folgend als Grundlage

für die Rahmenbetriebspläne verschiedener Bergwerke der

Deutschen Steinkohle AG im Verbandsgebiet.

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HI

Kontakt: info@dhigroup.com

Weitere Informationen finden Sie unter: www.dhi-wasy.de | www.dhigroup.com

Flurabstände im Poldergebiet

Beispiel der Bilanzierung des LINEG-Verbandgebietes für 2012

3D-Modell für die Betrachtung der Situation ohne

Wasserregulierungsmaßnahmen