Modellierung der Hydraulik von Karstgrundwasserleitern – Eine Übersicht

Kurzfassung

Die Modellierung der Grundwasserströmung in Karstgrundwasserleitern ist aufgrund der extremen Heterogenität in den hydraulischen Parametern der Systeme und der Dualität des Abflussverhaltens, d.h. schnelle Reaktion der hochdurchlässigen Karströhren auf Neubildungsereignisse und verzögerte Entwässerung der geringdurchlässigen geklüfteten Matrix sowie der Interaktion der beiden Kompartimente eine Herausforderung an Modellanwender. Standard-Einkontinuummodelle können die beobachteten Strömungsgeschwindigkeiten und die charakteristischen Schüttungsganglinien, d.h. schneller Anstieg und langsame Abnahme, nicht nachbilden. Die Prognose der kurzfristigen und langfristigen Wasserressourcen und die Beurteilung der Vulnerabilität der Karstgrundwässer erfordern jedoch quantitative Werkzeuge. Der vorliegende Überblicksaufsatz stellt gängige Modellwerkzeuge, sowohl Black-Box (Globale Modelle) als auch Distributive Modellansätze, vor und versucht eine kritische Bewertung.

Abstract

The modelling of groundwater flow in karst aquifers is a challenge due to the extreme heterogeneity of its hydraulic parameters and the duality in their discharge behaviour, i.e. rapid response of highly conductive karst conduits and delayed drainage of the low-permeability fractured matrix after recharge events. Classical single continuum models cannot reproduce the observed high transport velocities and the characteristic discharge hydrographs, i.e. rapid increase and slow recession. The prediction of short-term and long-term water resources and the assessment of the vulnerability of the karst groundwater to contamination demand, however, quantitative simulation tools. This review paper presents available modelling tools, employed for in karst systems, ranging from lumped parameter (global) models to distributive modelling concepts, including a critical evaluation.