Bedeutung und Merkmale von Montanhydrologischen Modellierungen im aktiven und im Sanierungsbergbau

Die Berechnung der Grundwasserströmungsverhältnisse, der wasserbilanzseitigen Entwicklung der Bergbaufolgeseen sowie der Prognose des Grundwasserwiederanstiegs nach Beendigung des aktiven Tagebaubetriebs erfolgt in Mitteldeutschland und der Lausitz unter Verwendung Hydrogeologischer Modelle.

Die hydrogeologischen Modellberechnungen sind prozessbegleitend sowie für die laufenden Anforderungen bei den Planungen in den Bereichen Grundwasserabsenkung, bodenmechanische Standsicherheit, Wasserbau und Maßnahmen zur Gefahrenabwehr durch Grundwasserwiederanstieg als “ständig arbeitendes Modell“ (SAM) zu betreiben. Dies erfordert eine regelmäßige Fortschreibung, Aktualisierung und Qualifizierung der Modelle, um die Szenarien bzw. Entwicklungsvarianten entsprechend abzubilden.

Ein wesentliches Beispielgebiet im Mitteldeutschen Revier für eine komplexe großräumige Grundwassermodellierung stellt das Hydrogeologische Großraummodell Süd (HGMS) dar. Das südlich der Stadt Leipzig gelegene Modellgebiet umfasst eine Fläche von 1647 km2 und reicht nahezu bis nach Weißenfels, Zeitz, Altenburg und Grimma. Aus hydrogeologischer Sicht bildet das HGMS das Weißelsterbecken ab. Der zentrale Bereich liegt im Einzugsgebiet der Weißen Elster mit ihren Vorflutern Parthe, Pleiße und Schnauder.

Im Lausitzer Revier stellt der Bereich um den noch aktiven Tagebau Jänschwalde und dem in Flutung befindlichen Bergbaufolgesee Klingersee ebenfalls ein Schwerpunktgebiet großräumiger hydrogeologischer Modellierungen dar. Besonderes Augenmerk wird auf die bilanzrichtige Abbildung der Fließe und Seen im bergbaulichen Beeinflussungsraum gelegt.

Das jeweils verwendete mathematische Modell ist das Programmsystem PCGEOFIM. PCGEOFIM ist ein Programmsystem zur Berechnung der Geofiltration und der Migration von gelösten Stoffen im Grundwasserbereich. Es besteht aus dem Simulator GEOFIM zur Strömungs- und Stofftransportberechnung sowie dem grafischen Frontend PCGEOFIM, welches für das Pre- und Postprocessing eine umfangreiche Toolsammlung bereithält.

PCGEOFIM® berechnet die Grundwasserströmung und den Stofftransport numerisch mit Hilfe der Methode der Finiten Volumina. Dieses Verfahren zeichnet sich durch eine sehr hohe Wasser- und Stoffbilanztreue aus. Durch die Verwendung sogenannter Lupen können auch flexible Gitteranordnungen realisiert werden, um beispielsweise Randbedingungen genauer im Modell abbilden zu können. Besonderheiten des Programms sind u.a.  die Berücksichtigung der Hohlform von Restlöchern und die Kopplung mit Bodenwasserhaushaltsmodellen, welche PCGEOFIM® für hydrogeologische Berechnungen im Bereich der Bergbaufolgelandschaften qualifiziert.