Hydromix

Auswirkung des Oberflächenwassermanagement auf die Grundwassermischung in alpinen Einzugsgebieten

Das Ziel dieses Projekts ist es, die Auswirkung von Oberflächenwassermanagement auf die Grundwasserströmung in alpinen Eizugsgebieten zu erforschen. In diesen Einzugsgebieten sind anthropogene Einflüsse sehr stark und Auswirkungen auf mehrere räumlichen und zeitlichen Skalen zu erwarten.

Die Interaktion zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser ist äußerst relevant für verschiedenen natur- und ingenieurwissenschaftliche Gebiete. Die Quantifizierung des Austausches zwischen diesen zwei Systemen ist von praktischer Relevanz, z.B. um effektiven Strategien für Wasserressourcenmanagement zu entwickeln, um Wassergüte zu bestimmen, um Ökosystemdynamik zu verstehen. Es gab schon mehrere Forschungsarbeiten in diesem Bereich in der Vergangenheit.

Die Neuheit des Forschungsprojekt ist gegeben durch die Erforschung:
i)  der Auswirkung von Oberflächenwassermanagement auf die Grundwasserströmung in alluvialen Grundwasserleitern
ii) der Auswirkung von hochtransienten Randbedingungen auf die Topologie der zwei- und dreidimensionalen Strömungen
iii) der Weiterentwicklung von genauen Inversionsmethoden für die Strömungs- und Transportgleichung mit hochtransienten Randbedingungen
iv) der Unsicherheitsbestimmung inklusiv Parameter- und Randbedingungsunsicherheiten

Die Ziele des Projekts sind

• die Entwicklung von numerischen Methoden für Sensitivität/Unsicherheitsbestimmungsanalyse und die Nachbildung des Strömungsfeldes mit niedrigen Rechnungskosten
• Quantifizierung der Unsicherheit in der modellierten Strömungsfeldern mittels neuentwickelter Methoden wie z.B. dimension-reduction Methoden
• Das numerische Modell wird benutzt um topologische Analyse des transienten Strömungsfeldes in komplexen heterogenen und anisotropischen Grundwasserleitern durchzuführen.
• Die Charakterisierung der topologischen und kinematischen Eigenschaften der 2 und 3 D transienten Strömungsfelde und die Identifizierung relevanten Größen um die Ausdehnung der Fahne vorherzusagen.
• Die Identifizierung des Durchmischungspotentials in heterogenen, anisotropischen, porösen Medien in dem die Grundwasserströmung durch Schwankungen in der Flusspegelstand auf mehrere Zeitskalen beeinflusst ist.
• Die Entwicklung eines optimierten Design für die Durchführung von Experimenten

 

Laufzeit: April 2019 - März 2025
Projektfinanzierung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG)
Projektleitung: Prof. Dr. Gabriele Chiogna, Prof. Dr. Barbara Wohlmuth