Verbesserung des Verständnisses der hydrologischen Interaktion zwischen kleinen Standgewässern (Söllen) und dem angrenzenden Grundwasserleitersystem mit Hilfe eines hybriden Modellierungsansatzes

Description: Hauptziel der geplanten Forschung ist die Quantifizierung der Interaktion zwischen Grundwasser und kleinen Standgewässern, sog. Söllen, und die Entwicklung einer Methode zur Übertragung der Ergebnisse auf größere Skalen. Zu diesem Zweck werden stabile Wasserisotope (18O und Deuterium) in Kombination mit einem vollständig integrierten hydrologischen Modell (HydroGeoSphere, HGS) und einem hybriden maschinellen Lernalgorithmus eingesetzt. Die Projektziele werden durch insgesamt 4 verschiedenen methodische Schritte erreicht: (1) Quantitative Abschätzung der Zufluss- und Verdunstungsdynamik verschiedener hydraulischer Solltypen in der Untersuchungsregion Uckermark (Recharge-, Discharge- und Durchflusssölle) mit Hilfe der stabilen Isotope 18O und D und Überprüfung der Zusammenhänge zwischen dem hydrologischen Sölltyp und der geochemischen Zusammensetzung des Sollwassers; (2) Anpassung, Kalibrierung und Validierung des hochauflösenden HGS-Modells zur genauen Berechnung der Wasserflüsse zwischen ausgewählten Sollkörpern verschiedenen Typs unter Einbeziehung des umgebenden Grundwassers; (3) Validierung der mit stabilen Isotopen berechneten Austauschraten durch die Ergebnisse der HGS Modellierung und Korrektur systematischer Unterschiede mit Hilfe eines entwickelten Bias-Korrekturalgorithmus; (4) Entwicklung von Metamodellen unter Verwendung eines hybriden maschinellen Lernalgorithmus, um eine Übertragbarkeit der Modellergebnisse auf die größere Skala zu ermöglichen.

SupportProgram

Origins: /Bund/UBA/UFORDAT

Tags: Zufluss ? Geochemie ? Kalibrierung ? Stillgewässer ? Abfluss ? Grundwassermodell ? Hydrogeologie ? Hydrochemie ? Limnologie ? Siedlungswasserwirtschaft ? Grundwasser ? Toteisloch ? Modellierung ? Hydrologie ? Deuterium ? Integrierte Wasser-Ressourcen Bewirtschaftung ? Isotop ? Validierung ?

Region: Brandenburg

Bounding boxes: 13.01582° .. 13.01582° x 52.45905° .. 52.45905°

License: cc-by-nc-nd/4.0

Language: Deutsch

Organisations

• Colorado State University , Department of Civil & Environmental Engineering (Mitwirkende)
• Deutsche Forschungsgemeinschaft (Geldgeber*in)
• Leibniz-Zentrum für Agrarlandschaftsforschung (ZALF) e.V. - Programmbereich 2 'Landnutzung und Governance' (Betreiber*in)
• Umweltbundesamt (Bereitsteller*in)
• University of Calgary, Department of Geoscience (Mitwirkende)

Time ranges: 2020-01-01 - 2025-07-01

Alternatives

• Language: Englisch/English
  Title: Advancing the Understanding of Hydrologic Connectivity between Kettle Holes and Adjoining Groundwater System using a Hybrid Modelling Approach
  Description: The key objective of the envisaged research is to quantify and upscale the flux exchange between the groundwater and kettle holes. To that end, stable isotopes of water (18O and 2H or D) in combination with a fully integrated hydrological model (HydroGeoSphere, HGS) as well as a hybrid machine learning algorithm will be employed. The project attains the objective by taking the following four methodological steps: (1) selecting a recharge, flow-through, and discharge kettle hole type as the pilot kettle holes in the Uckermark region, Germany based on a classification provided by a stable water isotopic signature approach; in addition, the effectiveness of hydrochemistry compositions of the kettle holes and their adjacent groundwater for identification of recharge, flow-through, and discharge kettle hole types will be assessed; (2) constructing and calibrating/validating a high resolution HGS model for a local scale, namely the pilot kettle holes and extracting the flux exchange between the pilot/modelled kettle holes and their adjoining groundwater domain; (3) validating the groundwater inflow estimated using the stable water isotopic signature approach against that of calculated by the HGS model; as a result, a high skill bias correction algorithm will be applied to correct the possible systematic biases reflected in the isotopic approach-derived groundwater inflow; (4) developing meta-models for upscaling the modelled kettle hole-groundwater flux exchange to the unmodeled kettle holes. https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1083716

Resources

• Webseite zum Förderprojekt

  https://gepris.dfg.de/gepris/projekt/444707932 (Webseite)

Status

Aktiv

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