Das Projekt "Modellierung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche im Grundwasser und des Transportes wassergelöster Inhaltsstoffe am Beispiel des Wasserwerks Hamburg-Curslack" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Hamburg-Harburg, Arbeitsbereich Wasserwirtschaft und Wasserversorgung durchgeführt. Zielsetzung des Projektes ist es, die langfristige Verlagerung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche im Einflußbereich von Grundwasserentnahmen zu prognostizieren. Erforderlich hierfür sind insbesondere die Evaluierung bestehender numerischer Salz-Süßwassermodelle Beispielhafte Anwendung auf das Untersuchungsgebiet Hamburg-Curslack Weiterentwicklung der Rechnerprogramme (Datenaufbereitung und Visualisierung) Untersuchungen zum Strömungsverhalten von Grundwasser, welches von Salzstöcken im Untergrund beeinflußt wird, erfordern die Berücksichtigung der vom Salzgehalt abhängigen Wasserdichte. Schon bei Dichteunterschieden von wenigen Promille wird die Strömung durch dichteinduzierte Bewegungen beeinflußt. Die Dichteströmung zeigt neue Phänomene, wie z.B. Instabilität bei Überschichtung von Süßwasser mit Salzwasser, was zu Finger- und Walzenbildung führt, sowie Upconing, dem Salzwasseraufstieg aus der Tiefe bei Entnahme in darüber gelegenen Süßwasserschichten. Bei der mathematischen Beschreibung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche kann die übliche Piezometerhöhe nicht mehr angewendet werden, sondern es wird mit einem dichteabhängigen Potential gerechnet. Der antreibende Druck-gradiententerm im DARCY-Gesetz wird durch einen weiteren Term ergänzt, der vom Dichtegradienten abhängt. Deshalb ist die numerische Modellierung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche nur mit Transportgleichungen möglich, die dichteabhängige Terme enthalten. In diesem Fall kann nicht erst die Strömungsgleichung und dann unabhängig davon die Transportgleichung gelöst werden, sondern es ist ein iteratives Vorgehen notwendig. Die nichtlinearen Terme in den Transportgleichungen bedingen einen extrem hohen Rechenaufwand, der für praktische Aufgabenstellungen in der Regel nur 2D-Modelle ermöglicht. Ein Ansatz besteht darin, zunächst im Untersuchungsgebiet ein 3D-Strömungsmodell zu entwickeln, und dann an geeigneten Positionen vertikale Schnittebenen anzulegen, in denen Rechenläufe mit einem dichteabhängigem 2D-Modell durchgeführt werden. Als 3D-Strömungsmodell hat sich das Programm MODFLOW (MCDONALD, M.G. und HARBAUGH, A.W., 1988) vielfach bewährt. Für MODFLOW existieren mehrere graphische Benutzer-oberflächen, u.a. der Pre- und Postprozessor Argus ONE. Dieses Programm ist als GIS konzipiert und erlaubt die Anwendung unterschiedlicher Rechenmodelle als Plug-in. Der Aufbau eines dichteabhängigen Modells erfolgt zunächst in Vertikalschnitten. Hierfür wird das Programm SUTRA (VOSS, C.I., 1984) eingesetzt. Für SUTRA existiert eine grafische Benutzeroberfläche, die als Plug-in innerhalb des Systems Argus ONE eingesetzt werden kann. Im nächsten Schritt soll der Aufbau eines komplexen dichteabhängigen 3D-Strömungsmodells erfolgen. Hierfür sind Programme wie FE-Flow (WASY, 1998) oder das neu entwickelte numerische Modell d3f (GRS, 1998) anwendbar. Als Untersuchungsgebiet wurde der Bereich Hamburg-Curslack ausgewählt. Für dieses Gebiet liegen umfangreiche geologische und hydrochemische Daten vor. ...