Stochastische Grundwassermodellierung in der ingenieurtechnischen Praxis

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Zusammenfassung

Analytische und numerische Modelle sind seit Jahrzehnten bewährte Hilfsmittel zur Berechnung von Strömungs- und Transportvorgängen im Grundwasser. Mit der Verfügbarkeit leistungsstarker Kleinrechner seit den 80er Jahren haben diese Modelle auch zunehmend Eingang in die ingenieurtechnische Praxis gefunden. Standen am Anfang noch Strömungsmodelle, insbesondere im Rahmen der Grundwasserbewirtschaftung, im Vordergrund, so haben sich in den letzten Jahren die Interessen stark in Richtung auf Transportprobleme, vor allem im Zusammenhang mit Grundwasserverunreinigungen und ihrer Sanierung, verlagert. Seit rund 20 Jahren werden in der wissenschaftlichen Grundlagenforschung stochastische (zufallsbeeinflusste) Ansätze verwendet, um die Unsicherheit bezüglich maßgeblicher Aquiferparameter und ihrer räumlichen Verteilung zu behandeln. Anfangs zielten diese Ansätze auf analytische Lösungen, die die beschriebenen Phänomene in ihrer summarische Wirkung, insbesondere als hydrodynamische Dispersion, beschreiben. Im Verlauf der 80er Jahre setzten sich dann zunehmend Monte Carlo-Ansätze durch, die auch komplexe Systeme, die keine geschlossene analytische Lösung besitzen, beschreiben können. Es liegt also eine parallele Entwicklung zu den Grundwassermodellen vor, die von analytischen Lösungen für Systeme mit einfachen Randbedingungen ausgingen und später zu universellen numerischen, nur mit Computern bearbeitbaren, Lösungen übergingen. In zunehmenden Maße werden diese Ansätze auch auf Lösungen praktischer Probleme übertragen. Hierbei handelt es sich noch überwiegend um Bearbeitungen durch Forschungseinrichtungen. Privatwirtschaftlich organisierte Ingenieurunternehmen setzen stochastische Berechnungsverfahren nur in Einzelfällen, meist in Kooperation mit Forschungseinrichtungen, ein. In jüngster Zeit sind jedoch stochastische Ansätze auch in allgemein zugänglicher Software implementiert. Die vorliegende Schrift soll einen kurzen Überblick über die technischen Möglichkeiten der stochastischen Grundwassermodellierung, ihre Einsatzbereiche und ihre Grenzen geben. Auf mathematische Hintergründe wird nicht näher eingegangen, da diese im Fachschrifttum hinreichend erläutert sind. Am Ende soll eine Einschätzung stehen, welchen Stellenwert stochastische Modelle in der ingenieurtechnischen Praxis haben können.
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