3D-Modellierung der Grundwasserverhältnisse für einen Teilbereich der Donauinsel in Wien

Abstract

In der vorliegenden Arbeit wurden anhand eines dreidimensionalen Grundwassermo-dells die Strömungs- und Transporteigenschaften des Grundwassers im Donauinselaquifer untersucht. Mit Hilfe dieser numerischen Simulation konnte die Fra-ge, inwieweit die Donauqualität die Grundwasserqualität im Donauinselaquifer und somit das geförderte Trinkwasser in den Horizontalfilterbrunnen beeinflusst, beantwortet werden. Anhand der Grundwassermessdaten bzw. der Pegelstände der Donau und der Neuen Donau wurde das Modell für einen Messzeitraum von vier Wochen instationär kalibriert. Die anschließende Kalibrierung des Modells für den Transport von Wasserinhaltsstoffen konnte anhand von Messdaten der Natriumkonzentration erfolgen. Die Analysen der Strömungssimulationen haben gezeigt, dass eine Infiltration des Oberflächenwassers der Donau in das Grundwasser der Donauinsel erfolgt und normal zum Donauufer verläuft. Aufgrund der Kalibrierung kann eine durchschnittliche Durch-lässigkeit des Aquifers mit ca. 0,002 m/s angegeben werden. Die Kalibrierung zeigte aber auch, dass eine Kolmation des Uferbereiches bzw. der Donausohle vorhanden sein muss. Die Durchlässigkeit dieser Kolmationsschicht variiert zwischen 1,0*10-4 m/s und 9,0*10-10 m/s. Die hohe Fließgeschwindigkeit des Grundwassers beträgt ca. 0,0004 m/s bzw. 24 m/d und lässt sich durch den großen Potentialunterschied zwischen Donau und Neue Donau sowie die starke Durchlässigkeit des Donauinselaquifers erklären. Aufgrund der uferseitig stark ausgeprägten Kolmation erfolgt die Infiltration von Donauwasser in den Grundwasserkörper hauptsächlich über die Donausohle. Es wurden Transportsimulationen mit dem konservativen Parameter Natrium sowie mit dem abbaubaren Parameter DOC (Dissolved Organic Carbon) durchgeführt. Die Ana-lysen der Fließgeschwindigkeiten haben gezeigt, dass die Ausbreitungsgeschwindigkeit einer möglichen Verunreinigung innerhalb des Aquifers relativ hoch ist. Schon nach 3-5 Tagen, je nach Dichte der Kolmationsschicht, zeigt sich in den der Donau am nächst gelegenen horizontalen Fassungssträngen der Brunnen ein Anstieg der DOC-Konzentration.

The aim of this thesis is to analyze the groundwater situation of the Danube Island with the aid of a three-dimensional groundwater flow model. With this numerical simulation the question of how the quality of the Danube water affects the quality of the extracted drinking water can be answered. The simulation is based on measurements of the groundwater level on the Danube Island and water levels of the Danube and the New Danube. The simulation period for the model is four weeks. The results of the simulation show that the main direction of groundwater flow is from the Danube to the Danube Island, nearly perpendicular to the banks of the Danube. The calibration estimates the mean hydraulic conductivity to be about 0,002 m/s. The hy-draulic conductivity of the clogging layer is between 1,0*10-4 m/s and 9,0*10-10 m/s. The flow velocity of the groundwater is about 0,0004 m/s (24 m/d). The transport model of the parameters natrium and DOC (Dissolved Organic Carbon) shows that the flow velocity is very high, so the propagation velocity is also high. For the value of hydraulic conductivity used for the clogging layer the contamination reaches the horizontal well in 3-5 days.