Projektbeteiligte: David Burs, Thomas R. Rüde

Ziel des Projektes ist die Ermittlung der räumlichen Verteilung der hydraulischen Durchlässigkeit sowie die Ermittlung von Fließwegen in einem komplexen und tektonisch begrenzten Karstaquifer, mithilfe von Hochleistungsrechnerressourcen des Forschungszentrums in Jülich.

Das Untersuchungsgebiet Hastenrather Graben liegt 15 km nordöstlich der Stadt Aachen und weist komplexe geologische und tektonische Verhältnisse auf. Diese resultieren aus einer starken Beanspruchung im Laufe der Variszischen Orogenese und tertiärer Bruchschollentektonik. Heute ist das Gebiet geprägt von gefalteten und teils überschobenen devonischen und karbonischen Festgesteinen, welche diskordant von tertiären und quartären Lockergesteinen und Sedimenten überlagert werden. Die auf den Grabenschultern aufgeschlossenen Dolomite und Kalksteine eines Kluft/Karstaquifers werden durch die energie & wasser vor ort GmbH (enwor) zur Trinkwassergewinnung genutzt.
Die komplexen geologischen Strukturen und mögliche hydraulische Verbindungen zwischen Deckenstrukturen im Grabenzentrum sind Ziel einer geologischen Detailkartierung mithilfe von Kleinbohrungen sowie hydraulischen Untersuchungen in Form von Pumpversuchen. Weitere geophysikalische Untersuchungen werden in Zusammenarbeit mit dem Institut für Applied Geophysics and Geothermal Energy (GGE, RWTH Aachen) durchgeführt. Mithilfe der gewonnenen Daten, besteht eines der Hauptziele in der Erstellung eines detaillierten hochauflösenden 3D Strukturmodells. Hierfür wird ein impliziter Modellierungsansatz gewählt, welcher auf der räumlichen Interpolation geologischer Kontaktflächen basiert. Des Weiteren wird die Erstellung eines hydrogeologischen Konzeptmodells angestrebt, welches als Eingangsmodell für eine numerische Strömungsmodellierung dient.

In Kooperation mit dem GGE werden numerische Simulationen durchgeführt, wobei, durch die Einbettung des Projektes im Kompetenzzentrum High-Performance Scientific Computing in Terrestrial Systems (HPSC TerrSys), Zugriff auf die Hochleistungsrechnerressourcen des Forschungszentrums in Jülich besteht. Hierbei liegt der Fokus auf der inversen Modellierung von beispielsweise Pumpversuchsdaten sowie auf der iterativen Schätzung von Durchlässigkeitsverteilungen mithilfe von Monte-Carlo-Rechnungen und Ensemble-Kalman-Filter.