Berechnung von Temperaturfahnen im Grundwasser mit analytischen und numerischen Modellen

Abstract

Mit zunehmender Anzahl an Grundwasserwärmepumpenanlagen steigt auch das Potenzial an Nutzungsüberlagerungen. Im Rahmen des wasserrechtlichen Genehmigungsverfahrens ist es daher erforderlich, u. a. die von einer Anlage ausgehenden Temperaturfahnen im Grundwasser zu berechnen. In Baden-Württemberg wurde als Erweiterung des für Anlagen ≤ 45.000 kWh/a gültigen Leitfadens des Umweltministeriums Baden-Württemberg das Thermische Online-Modell (TOM) entwickelt. Hierbei handelt es sich um ein vereinfachtes, browserbasiertes, numerisches Grundwassermodell. Ziel dieser Studie ist, die mit TOM berechneten Ausdehnungen von Temperaturfahnen durch mit analytisch und einem kalibrierten numerischen Modell berechnete Temperaturfahnen zu evaluieren. Der Vergleich mit den analytischen Berechnungsmethoden zeigt, dass diese die Ausbreitung der Temperaturfahnen in Relation zu den numerischen Modellen grundsätzlich überschätzen. Für kleine und mittlere Anlagen (< 10 l/s) wurden mit TOM vergleichbare Ergebnisse wie mit einem kalibrierten numerischen Modell berechnet. Für größere Anlagen (> 10 l/s) ist aufgrund der weiträumigeren Ausbreitung der Temperaturfelder die Simulation mit einem kalibrierten numerischen Planungsmodell zu empfehlen.