Entnahmen an Baustellen wurden früher handwerklich über eine Formel abgeschätzt. Bei nicht homogenen Verhältnissen (hydraulische Durchlässigkeit, geologische Schichtung) ist diese Gleichung nicht anwendbar, für solche Fälle müssen Grundwassermodelle verwendet werden.
Der geologische Untergrund wird im Modell so gut wie bekannt nachgebildet und das Modell wird kalibriert, bis es die gemessenen Grundwasserstände wiedergibt. Durch das Setzen und Verschieben von Brunnen und Variation der Entnahmeraten lassen sich verschiedene Brunnenkonstellationen ohne großen Aufwand testen und optimieren. Durch veränderte Randbedingungen können Starkregen- oder Hochwasserereignisse berücksichtigt werden.
Das Modellergebnis ist eine optimierte Brunnenkonfiguration, die z.B. bei gleicher Absenkung geringere Entnahmeraten erfordert oder im Umfeld der Baugrube geringere Absenkungen verursacht. Karten der modellierten Höhengleichen stellen die zu erwartende Absenkung unter der benachbarten Bebauung dar, so dass Problemzonen erkannt werden, in denen eine Setzung zu Gebäudeschäden führen könnte. Die berechneten Höhengleichen sind Berechnungsgrundlage für eine nachfolgende Ermittlung der Gefährdung durch hydraulischen Grundbruch. Ein Modell kann bereits zur Konkretisierung der Ausschreibung für die Wasserhaltung eingesetzt werden und wird bei Baubeginn mit geringem Aufwand fortgeführt.
Beispiel: Optimierung einer Baugrubenabsenkung durch ein numerisches Modell
Schätzung von Brunnenpositionen und Entnahmeraten Optimierung von Brunnenanzahl und Entnahmerate
mit Ziel einer möglichst geringen Brunnenanzahl
| – 4 Brunnen
– Gesamtentnahmerate: -740 m3/d – Sehr hohe lokale Entnahmen und Absenkungen – Hohe Absenkung in der umgebenden Bebauung
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– 8 Brunnen
– Gesamtentnahmerate: -552 m3/d (-25%) – Absenkungen und Entnahmen gleichmäßig verteilt – Geringere Absenkung in der Umgebung |
| 4 Brunnen à 15 m; ca. 100 €/m: 6.000 €
740 m3/d, ca. 1 €/m3, über 180 d: 133.200 € 139.200 €
Einsparung durch Optimierung: ca. 27.840 € Kosten Optimierung mit Modell: ca. 3.000 €
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8 Brunnen à 15 m; ca. 100 €/m: 12.000 €
552 m3/d, ca. 1 €/m3, über 180 d: 99.360 € 111.360 € |