Untersuchungen zur Hydrogeologie des Stadtgebietes Darmstadt mit Hilfe eines Grundwasserinformationssystems unter Verwendung von einer Datenbank, Datenmodellierung und ausgewählten statistischen Methoden
Greifenhagen, Götz : Untersuchungen zur Hydrogeologie des Stadtgebietes Darmstadt mit Hilfe eines Grundwasserinformationssystems unter Verwendung von einer Datenbank, Datenmodellierung und ausgewählten statistischen Methoden. [Online-Edition] TU Darmstadt [Ph.D. Thesis] , (2001)
Gegenstand der Untersuchung ist die Erstellung und Anwendung eines Informations- und Datenbank-systems zur speziellen Bearbeitung von hydrogeologischen Fragestellungen in urbanen Räumen. Als Untersuchungsraum wurde hierbei das Stadtgebiet von Darmstadt ausgewählt. Grundlegender Baustein des Informationssystem ist das Datenmodell für hydrogeologische Anwendungen. Nach der Abgrenzung eines zu modellierenden Realweltausschnittes erfolgte eine der Problemstellung angepaßte Datenmodellierung mit dem Entity-Relationship-Modell (ERM) und die physische Realisierung auf einer Datenbank. Zur grafischen Dateninterpretation kam das Geoinformationssystem ARCVIEW zum Einsatz. In diesem Modul werden sämtliche digitalen Karteninformationen zentral verwaltet und können mit den numerischen Daten aus der Datenbank verknüpft und visualisiert werden. Zur Regionalisierung und Visualisierung lokaler Variablen wurde das Softwaremodul SURFER genutzt. Im Anschluß wurde das Geoinformationssystem getestet und für verschiedene Fragestellungen angewandt. Hierbei erfolgten statistischen Untersuchungen zur Hydrogeologie mit Hilfe des Grundwasserinformationssystems sowohl an zeitlichen Daten - unter Verwendung der Zeitreihenanalyse - als auch an räumlichen Daten unter Nutzung des Konzepts der regionalisierten Variable. Im Rahmen dieser Berechnungen kam das Inverse-Distanzen-Verfahren, die Triangulation und das Kriging-Verfahren zum Einsatz. Die Methoden wurden parametrisiert, angepaßt und die Ergebnisse diskutiert sowie im Hinblick auf ihre Aussagekraft und Modellgüte bewertet. Die Zeitreihen der Grundwasserstände wurden hinsichtlich Trend, Periodizität, Autokorrelation und Kreuzkorrelation untersucht. Die Ergebnisse dienen als Prognosemodell sowie zur Ableitung von systemsteuernden Einflußgrößen und Prozessen. Des weiteren konnte die Ganglinienanalyse zur Bestimmung der Grundwasserneubildung herangezogen werden. Die Untersuchungen ergaben, daß im zentralen Stadtgebiet eine deutliche Reduktion der Grundwasserneubildung auftritt. Hinsichtlich der Grundwasserqualität stellt der urbane Raum eine besondere Gefahr für das Grundwasser dar. Mit Hilfe des Grundwasserinformationssystems konnte eine große Anzahl anorganischer und organischer Inhaltsstoffe in übersichtlicher Weise kartographisch abgebildet und bewertet werden. Zur Visualisierung der chemischen Daten wurden verschiedene Methoden mit einem direkten Zugriff auf die Datenbank über SQL verwendet. Hierbei ergaben sich signifikant erhöhte und z. T. grenzwertüberschreitende Konzentrationen an CKWs, PAKs und BTEX sowie MTBE und hohe Belastungen an NO3- und K+ sowie relativ hohe Gehalte an Na+, SO42- und Cl-.
Item Type:
Ph.D. Thesis
Erschienen:
2001
Creators:
Greifenhagen, Götz
Title of the item:
Untersuchungen zur Hydrogeologie des Stadtgebietes Darmstadt mit Hilfe eines Grundwasserinformationssystems unter Verwendung von einer Datenbank, Datenmodellierung und ausgewählten statistischen Methoden
Date of refereeing/review / Verteidigung / mdl. Prüfung:
29 November 2000
Title (translated) (übersetzt):
Title (translated)
Language of translated title
Investigations of the hydrogeologie of the city Darmstadt using a groundwater information system a data base, datamodelling and selected statistical methods
The study relates to the creation and use of an information and database system for dealing specifically with hydrogeological questions in urban areas. The study area selected was downtown Darmstadt. The basis of the information system is the data model for hydrogeological applications. After a real-world section to be modeled had been defined, data modeling matched to the problem was carried out using the entity relationship model (ERM) and implemented physically in a database. For graphic data interpretation, the ARCVIEW geoinformation system was used. In this module, all digital map information is administered centrally and can be linked to the numerical data from the database and visualized. Local variables were regionalized and visualized using the SURFER software module. The geoinformation system was then tested and applied to various questions by carrying out statistical analyses of the hydrogeology using the groundwater information system, both on time data – using time series analysis – and on spatial data using the concept of the regionalized variable. These calculations were carried out using the inverse distance method, triangulation and the kriging method. The methods were parameterized, matched and the results discussed both with respect to their validity and model quality. The time series of groundwater levels were analyzed with respect to trend, periodicity, auto-correlation and cross-correlation. The results serve as a prognosis model and for the derivation of system-controlling influences and processes. Furthermore, hydrograph analysis was used to determine groundwater recharge. Urban areas represent a particular risk with respect to groundwater quality. The groundwater information system enables a large number of inorganic and organic constituents to be imaged cartographically in a clear way and assessed. For visualization of the chemical data, various methods with direct access to the database via SQL were used. This showed significantly increased and in some cases inadmissibly high concentrations of chlorinated hydrocarbons, PAHs and BTEX as well as MTBE and high levels of NO3- and K+ and relatively high contents of Na+, SO42- and Cl-.
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