Grundwassermodelle Emscher-Hauptlauf - delta h

Grundwassermodelle Emscher-Hauptlauf
Auftraggeber:
Bearbeitungszeitraum: seit 2003
Emschergenossenschaft, Essen
Im Rahmen der ökologischen Umgestaltung der Emscher durch die Emschergenossenschaft
(www.emscherumbau.de) wurden für den ca. 57 km langen Gewässerabschnitt zwischen
Dortmund und Dinslaken zwei aneinander grenzende Grundwasser-Strömungsmodelle erstellt,
die größtenteils mindestens 1,5 km beiderseits der Emscher abdecken. Vor Allem auf
Grund der Wahl geeigneter Randbedingungen reicht der Modellraum unterschiedlich weit
darüber hinaus (Abb. 1)
Abb. 1: Lage der Grundwassermodelle Emscher-West und Emscher-Mitte im Emscherraum
Die Grundwassermodelle wurden erstellt, um die Interaktion zwischen Grundwasser, Vorflutern,
Kanalisationssystem und Pumpwerken zu beschreiben und für unterschiedliche Szenarien
der Gewässerumgestaltung zu prognostizieren. Dabei standen folgende Fragestellungen
im Vordergrund:
• Grundwasserhydraulische Auswirkungen von Veränderungen des Emscher-
Wasserspiegels, der Anlage von Profilaufweitungen und dem Bau von Hochwasserrückhaltebecken.
• Grundwasserhydraulische Auswirkungen von Veränderungen am unterirdischen Entwässerungssystem
• Quantifizierung der dem Gewässersystem und dem unterirdischen Entwässerungssystem
zufließenden Grundwassermengen.
REF_Emschermodelle.doc 07/2007 Seite 1/3

Grundwassermodelle Emscher-Hauptlauf
Mit den Grundwassermodellen Emscher-West und Emscher-Mitte steht ein belastbares Bewertungsinstrument
zur Verfügung, mit dem die oben aufgeführten Fragen während der gesamten
Planungsphase zuverlässig beantwortet werden können.
Die Modelle wurden als stationäre, horizontal ebene Strömungsmodelle erstellt, die bei späterem
Bedarf für Teilbereiche 3-dimensional erweitert werden könnte. Die Ausdehnung der
Modellgebiete beträgt zusammen ca. 290 km 2 . Die Diskretisierung wurde so durchgeführt,
dass die mittleren Elementkantenlängen im Bereich der Vorfluter und des Planungsraums
bei ca. 12 m liegen, während in der Fläche Elementkantenlängen von 20 - 35 m ausreichend
sind. Diese Differenzierung zwischen dem eigentlichen Planungsraum (Abb. 2, grüne Umrandung)
dem restlichen Modellgebiet ist in dem beispielhaft dargestellten Ausschnitt des
Finite Element Netzes in der Abbildung 2 deutlich erkennbar. Damit umfassen die erstellten
FE-Netze Emscher-West ca. 450.000 Elemente und ca. 410.000 Knoten und Emscher-Mitte
ca. 500.000 Elemente und ca. 450.000 Knoten.
Abb. 2: Ausschnitt des Finite Element Netzes
Die in der Abbildung 3 dargestellte Verteilung der Durchlässigkeitsbeiwerte in den Modellräumen
zeigt die Heterogenität des hydrogeologischen Aufbaus im Untersuchungsraum. So
sind im Westteil, im Verbreitungsgebiet der Rhein-Niederterrasse, gute Durchlässigkeitsbeiwerte
anzutreffen. Weiter im Osten treten mittlere k f -Werte meist in der Umgebung des alten
Emschertals auf, während die Durchlässigkeiten nördlich und südlich davon stark zurückgehen.
Hier treten die quartären Sedimente meist nur noch in geringer Mächtigkeit über Em-
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Grundwassermodelle Emscher-Hauptlauf
schermergel auf. In einer Zone bis zu ca. 30 m unter Gelände ist dieser geklüftet und wurde
daher bei der Modellierung entsprechend berücksichtigt.
Abb. 3: Verteilung der Durchlässigkeitsbeiwerte
Die Modelle wurden für Prognoserechnungen zu unterschiedlichen Planungsvarianten für
den Emscher-Wasserspiegel und geplante Auenaufweitungen eingesetzt. Zudem wurden
Simulationsläufe im Rahmen der Planung und des Genehmigungsverfahrens zu den Hochwasserrückhaltebecken
Dortmund-Mengede und Dortmund-Ellinghausen durchgeführt.
Für eine detaillierte Betrachtung der Grundwassersituation durch die geplante Verlegung des
Durchlasses der Emscher unter dem Rhein-Herne-Kanal bei Castrop-Rauxel wurde das Modell
Emscher-Mitte in einem Teilgebiet zu einem 3D-Modell erweitert.
Die Modelle werden im weiteren Verlauf der Detail-Planungen zur Emscher-Umgestaltung
zur Beantwortung grundwasserrelevanter Fragestellungen herangezogen und im Bedarfsfall
in Bezug auf eine detailliertere Datenlage weiter aktualisiert.
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