Modellierung des paläohydrogeologischen Verhaltens von Grundwassersystemen und Grundwasserversalzungen in Schleswig-Holstein

Die Grundwassersysteme im norddeutschen Raum wurden in ihren Entwicklungszeiträumen entscheidend durch Kalt-Warmzeitzyklen geprägt, die mit erheblichen Änderungen der Oberflächentemperatur, des Niederschlags sowie glaziären Sedimentations- und Abtragungsprozessen verbunden waren. Während glazialer Perioden wurde das Grundwasserregime zusätzlich durch Inlandvereisungen, Permafrost und den Zufluss von Schmelzwässern beeinflusst. Die Paläohydrogeologie befasst sich mit diesen zeitlichen Abläufen und Veränderungen im hydrogeologischen System. Der Einsatz numerischer Grundwassermodelle ermöglicht es heutzutage, geologische, hydraulische und hydrochemische Daten auf der Basis physikalischer Gesetzmäßigkeiten zusammenzufassen. Daher werden in wachsendem Maße paläohydrogeologische Modelle eingesetzt, um Grundwassersysteme unter besonderer Berücksichtigung der hydrologischen Phänomene vorzeitlicher Landschaften zu untersuchen.

Dieses Vorhaben umfasst die paläohydrogeologische Modellierung eines küstennahen Untersuchungsgebietes in Schleswig-Holstein, das im direkten Ausbreitungsgebiet der weichselkaltzeitlichen Vereisungen lag und intensiv hydrologisch sowie hydrochemisch untersucht worden ist. Für das stark durch glazialtektonische Prozesse geprägte Gebiet werden zunächst Szenarien der paläohydrogeologischen Randbedingungen für den Zeitraum der vergangenen 20000 Jahre zusammengestellt. Darauf aufbauend wird ein Grundwasserströmungsmodell entwickelt, mit dessen Hilfe die Fließverhältnisse vom Zeitpunkt des Weichselhochglazials bis zur Gegenwart nachgebildet werden sollen. Die berechneten Strömungsvorgänge und Fließzeiten werden unter Einbeziehung von hydrochemischen Analysen und Altersdatierungen rezenter Grundwässer ausgewertet, um zusätzliche Rückschlüsse auf deren Genese und die Dynamik des Systems zu gewinnen. Im nächsten Schritt erfolgt der Aufbau eines dichteabhängigen dreidimensionalen Strömungsmodells zur Berechnung der Salz-/ Süßwasserverteilung, um auch die Grundwasserversalzungen unter Berücksichtigung paläohydrogeologischer Systemveränderungen zu untersuchen.

Ziel des Vorhabens ist es, die komplexen paläohydrogeologischen Gegebenheiten eines Standortes in Schleswig-Holstein zu simulieren, um einen Beitrag zur hydrogeochemischen Entwicklung bzw. Genese der Grundwässer zu liefern und paläohydrogeologische Einflüsse auf ablaufende Versalzungs- oder Aussüßungsvorgänge zu quantifizieren.