Wie schon beschrieben, ist es bei der Erstellung von Grundwassergleichenplänen sinnvoll, neben den gemessenen Werten an den Grundwassermessstellen auch Randbedingungen wie feste Potentiale, Randzuflüsse, Vorflutbedingungen (Vorfluthöhen und Leakage-Anbindung) oder offene Gewässerflächen in die Interpolation mit einzubeziehen. Insbesondere für eine automatische Kalibrierung mit dem Gradientenverfahren ist ein Grundwassergleichenplan unter Berücksichtigung hydrogeologischer Gegebenheiten unverzichtbar.

Für die Interpolation von Grundwassergleichenplänen sollte ggf. auf einer Kopie der aktuellen Netzdatei gearbeitet werden, da einige Attribute mit speziellen Werten belegt werden müssen, die nur für die Interpolation der Grundwassergleichen sinnvoll sind.

Auf unserer Homepage steht im Bereich „Download – Tools – SPRING Helferlein und beispieldateien“ ein zip-Archiv mit Beispieldateien zum Download bereit. Im Verzeichnis Tut_Intpol_GwGl befindet sich ein Beispielnetz und eine Datei mit gemessenen Grundwasserständen (Datei "gwmesspkte_int_gwgl.txt"), welche bei der Interpolation eines Grundwassergleichenplans verwendet werden soll.

Die folgenden Bearbeitungsschritte sind durchzuführen, um einen interpolierten Grund-wassergleichenplan zu erstellen.

Die Interpolation erfolgt (nach einer Modellprüfung) durch Auswahl der Interpolationsart "Gleichenplan" und durch Aktivieren der Checkbox "Zusätzliche Stützstellen".

Zur Berücksichtigung eines Gewässers mit Leakage-Anbindung muss an den entsprechenden Modellknoten ein Leakage-Faktor LEKN zwischen 0.0 (= kein Grundwasserkontakt) und 1.0 (= vollständiger Grundwasserkontakt = Festpotential) angegeben werden. Vorhandene LERA- und LEEL-Attribute sollten gelöscht werden. Erst dann wird dieses Gewässer in der Interpolation berücksichtigt.

Im Beispiel wird den Vorflutknoten 204 bis 215 der LEKN-Wert = 0.9 zugewiesen über Attribute Zuweisen Direkt. Für den Oberlauf (Knoten 216-221) wird angenommen, dass dort aufgrund der höher liegenden Bachsohle keine Grundwassseranbindung existiert. In diesem Bereich wird LEKN = 0.0 zugewiesen.

 

Zugewiesene LEKN-Werte (pink = 0.0, türkis = 0.9)

 

Sollen die Randknoten ohne Zufluss explizit berücksichtigt werden, muss an diesen Knoten das Attribut KNOT = 0.0 für die Interpolation angesetzt werden.

Am westlichen und südlichen Rand wird daher den Randknoten das Attribut KNOT = 0.0 zugewiesen.

Nach Speichern der Datei und einer Modellprüfung können nun in der Erweiterung "Zusätzliche Stützstellen" die Checkboxen "Vorfluter mit Leakage" und "Ränder ohne Zu- und Abfluss" aktiviert werden.

Die Zahlen 1-4 hinter den ausgewählten (!) Attributen definieren, in welcher Priorität die Attribute bei der Interpolation berücksichtigt werden sollen:

 

 

Nach Auswahl der "Datei mit Interpolationsdaten" ("gwmesspkte_int_gwgl.txt") kann die Berechnung gestartet werden.

Im folgenden Bild sind die Isolinien einer Interpolation ohne (blau, d.h. nur die Messwerte der Datei "gwmesspkte_int_gwgl.txt" wurden berücksichtigt) und mit zusätzlicher Berücksichtigung von Stützstellen (rot) gegenübergestellt.

 

Bild: Vergleich der Isolinien nach Interpolation ohne (blau) und mit (rot) Berücksichtigung von zusätzlichen Stützstellen

 

Das folgende Bild zeigt einen Ausschnitt im Bereich des Gewässers, in dem besonders deutlich wird, dass durch die Einbeziehung der Vorflutpotentiale in die Gleichenplanberechnung eine Grundwasseranbindung des Gewässers im Isolinienplan sichtbar wird.

 

Bild: Sichtbare Grundwasseranbindung des Gewässers durch Berücksichtigung der Vorflut-Leakage-Beziehung in der Interpolation

 

Die berechneten Grundwasserhöhen lassen sich in SPRING über Attribute Modelldaten/Berechnungsergebnisse importieren… auf die gewünschte Kennung (z.B. EICH) speichern.

Achtung: Für die weiteren Strömungsberechnungen wird empfohlen, die Attribute KNOT = 0.0 zu löschen und Knoten mit LEKN-Werten auf geeignete Leakagewerte (LERA) zu setzen, da die Werte zwischen 0 und 1 in der Regel NUR für den Interpolationsvorgang sinnvoll sind!

Die während der Interpolation neu berechneten Stützstellen werden in der Datei "stuetzTMP.txt" abgespeichert. Werden diese Daten mit der Datei "gwmesspkte_int_gwgl.txt" zusammengefügt, ergibt sich eine Datei mit allen für den Grundwassergleichenplan erforderlichen Interpolationspunkten.

Neben den oben gezeigten Einflüssen ist mitunter die Berücksichtigung weiterer Parameter empfehlenswert:

Mit Hilfe des Attributs KKKK kann bereichsweise das Einhalten von Mindestflurabständen erzwungen werden. Hierzu ist der gewünschte Abstand zwischen Gelände- und Grundwasseroberfläche (in Metern) über den Wert für KKKK zu definieren. Ergibt sich bei der Interpolation in diesen Bereichen ein geringerer Flurabstand als vorgegeben, erfolgt eine Korrektur auf den Wert für KKKK.

Um den Einfluss der Durchlässigkeitsbeiwerte (KWER) und der Mächtigkeit (MAEC) der wassererfüllten Bodenzone zu berücksichtigen, kann eine transmissivitätsgewichtete Interpolation zwischen den Grundwassermessstellen vorgeschrieben werden, Voraussetzung hierfür ist eine flächendeckende Definition der Element-Attribute KWER und MAEC. Auf einer gedachten Linie zwischen zwei benachbarten Messstellen wird über die Transmissivität der durch die Linie geschnittenen Netzelemente eine Wichtung des hydraulischen Gradienten vorgenommen.

 

Ausgangssituation mit den Modell-Startwerten

 

Gleichenplan unter Berücksichtigung verschiedener hydrogeologischer Einflussgrößen

 

Es fällt auf, dass nicht zwischen allen Messstellen eine transmissivitätsbezogene Interpolation stattgefunden hat. Das liegt daran, dass nur zwischen den Messstellen interpoliert wird, zwischen denen eine Variation der Transmissivität um mehr als 10 % vorliegt und zwischen denen mehr als 3 Finite Elemente liegen.

Die Einbeziehung der Transmissivitäten in den Interpolationsalgorithmus erfordert bereits vor der Kalibrierung eine hinreichend genaue Kenntnis über die Durchlässigkeitsverteilung und die wassererfüllte Mächtigkeit des Systems. Da diese Programmfunktionalität z.Zt. nur zwischen allen Messstellen gleichzeitig angewendet werden kann, sollte sie nur bei ausreichender Anzahl von Grundwassermessstellen und/oder entsprechend grober Netzdiskretisierung zum Einsatz kommen.

 

Interpolation auf einen Knotenzug und Berücksichtigung des Vorlands