Dynamische Analyse und Vorhersagemodelle der Vulnerabilität von Karstquellen: Integration und Anwendung unspezifischer sowie quellenbezogener Indikatoren in ein hybrides Abflussmodell

Description: Grundwasser dient als lebenswichtige Trinkwasserquelle, doch die steigende Nachfrage übt einen zunehmenden Druck auf lokale Grundwasserleiter aus. Besondere Beachtung gilt Karstgrundwassereinzugsgebiete, die durch eine schnelle Grundwasserneubildung und einen raschen Schadstofftransport gekennzeichnet sind. Die Bewertung der Vulnerabilität von Karstgrundwasserleitern und -quellen stützt sich bisher überwiegend auf statische Methoden, die nur selten integrative betrachtet werden. Es gibt es eine Vielzahl vielversprechender Indikatoren, sowohl nicht quellenspezifischer Art (z. B. elektrische Leitfähigkeit, Trübung, gelöster organischer Kohlenstoff), um schnelle Abflüsse zu erkennen, als auch quellenspezifischer Art (z. B. Metazachlor, Cyclamat, Koffein, Acesulfam), um die Herkunft von Schadstoffen in Karstgrundwasserleitern zu bestimmen. Diesen Indikatoren mangelt es jedoch an eine Prognosefähigkeit, da sie sich auf die Identifizierung von Verunreinigungen in Echtzeit oder die Verfolgung des Ursprungs der Verunreinigungen beschränken. Dieses Projekt zielt darauf ab, neue Methoden für die Echtzeitbewertung der Gefährdung und die Vorhersagemodellierung in Karstgrundwasserleitern zu verbessern und zu entwickeln, indem ein modernes hybrides Abflussmodell (mit räumlich aufgelöster Anreicherung und verklumptem Grundwasser) mit einem indikatorbasierten Ansatz integriert wird, der sowohl nicht quellenspezifische als auch quellenspezifische Indikatoren verwendet. Zu diesem Zweck, wird das hybride Abflussmodell bezüglich der schnellen Abflusskomponente auf der Grundlage nicht quellenspezifischer Indikatoren kalibrieren. Darüber hinaus werden Eintragsherde, wie punktuelle Einträge aus Abwasserüberschlägen und diffuse Einträge aus der Landwirtschaft, in das Modell einbezogen, gekoppelt mit einem reaktiven Stofftransportmodell. Dieser umfassende Ansatz wird es ermöglichen, Zeiträume mit erhöhter schneller Abflusskomponente, die häufig mit Verunreinigungen durch Bakterien, Viren, organische Verbindungen assoziiert ist, und Einträge aus spezifischen Quellen zu identifizieren. Ein besonders bemerkenswertes Merkmal dieses Ansatzes die Fähigkeit, potenzielle Auswirkungen auf die Wasserqualität vorherzusagen, indem Wettervorhersagen bis zu 24 Stunden im Voraus genutzt werden. Die Ergebnisse dieses Projekts sind von großer Bedeutung für ein zeitgemäßes, modellgestütztes Grundwassermanagement in Karstgrundwasserleitern, das der dringenden Notwendigkeit einer nachhaltigen Ressourcennutzung und des Umweltschutzes Rechnung trägt.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Gelöster organischer Kohlenstoff ? Grundwasserneubildung ? Lack ? Grundwasseranreicherung ? Karstgrundwasserleiter ? Hydrogeologie ? Bakterien ? Organische Verbindung ? Karstwasser ? Grundwasserbewirtschaftung ? Prognosemodell ? Karstgebiet ? Leitfähigkeit ? Limnologie ? Schadstoffausbreitung ? Siedlungswasserwirtschaft ? Virus ? Wasserqualität ? Wettervorhersage ? Abflussmodell ? Grundwasser ? Bewertungsverfahren ? Diffuse Quelle ? Stofftransportmodell ? Grundwasserleiter ? Hydrochemie ? Nachhaltige Ressourcennutzung ? Landwirtschaft ? Schadstoff ? Hydrologie ? Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung ? Integrated Water Resources Management ? Water Chemistry ? Kalibrierung ? Urban Water Management ?

Region: Saxony Berlin

Bounding boxes: 13.25° .. 13.25° x 51° .. 51°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geologie, Professur für Hydrogeologie und Hydrochemie (Projektverantwortung)
• Technische Universität Berlin, Institut für Angewandte Geowissenschaften, Fachgebiet Mineralogie (Projektverantwortung)
• Umweltbundesamt (Bereitstellung)

Time ranges: 2025-01-01 - 2025-10-02

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Dynamic Assessment and Predictive Modeling of Vulnerability of Karst Springs: Implementation and Application of non-source specific and source specific Indicators into a Hybrid Discharge Model
  Description: Groundwater serves as a vital source of drinking water, yet the increasing demand for freshwater resources is exerting increasing pressure on local aquifers. Of particular concern are karst groundwater catchments, characterized by rapid groundwater recharge and fast contaminant transport. The vulnerability assessment of karst aquifers and springs has predominantly relied on static methodologies that are seldomly integrated. Additionally, there exists a multitude of promising indicators, both non-source specific (e.g., electrical conductivity, turbidity, dissolved organic carbon) for identifying rapid discharge, and source-specific (e.g., metazachlor, cyclamate, caffeine, acesulfame) for discerning contaminant origins within karst aquifers. However, these indicators lack predictive capabilities, being limited to real-time contamination identification or contaminant origin tracking. This project aims to enhance and develop new methods for real-time vulnerability assessment and predictive modeling in karst aquifers by integrating a cutting-edge hybrid discharge model (incorporating spatially resolved recharge and lumped groundwater) with an indicator-based approach utilizing both non-source specific and source-specific indicators. To achieve this, we will calibrate the hybrid discharge model to identify rapid discharge based on non-source specific indicators. Furthermore, we will incorporate contamination hotspots, such as point-source inputs from sewer failures and diffuse inputs from agricultural areas, into the model, coupled with a reactive transport model. This comprehensive approach will enable us to identify periods of heightened rapid discharge, often associated with contamination from bacteria, viruses, organic compounds, and specific sources. One particularly noteworthy feature of this approach is its capacity to predict potential impacts on water quality by leveraging weather forecasts up to 24 hours in advance. The outcomes of this project hold immense relevance for contemporary, model-driven groundwater management in karst aquifers, addressing the pressing need for sustainable resource utilization and environmental protection. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138984

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/565179611 (Webseite)

Status

Aktiv

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