Validierung und Anpassung des Simulationsmodells HELP zur Berechnung des Wasserhaushalts von Deponien für deutsche Verhältnisse

Projektbeschreibung

Simulationsmodelle können effiziente Werkzeuge für Eignungsprüfungen, Wasserhaushaltsbetrachtungen und die hydraulische Dimensionierung von Abdichtungssystemen für Deponien und Altlasten sein und in der Planung, der Risikoabschätzung und der Nachsorge eingesetzt werden. Voraussetzung hierfür ist jedoch ein hinreichendes Vertrauen in die Realitätsnähe der Simulationsergebnisse, d. h. eine hinreichende Validierung. Für die Simulation des Wasserhaushalts von Abdichtungssystemen wurde in den USA das "Hydrologic Evaluation of Landfill Performance" (HELP) Modell entwickelt. Für die Version 3.07 des HELP-Modells (Schroeder et al. 1994) wurde eine Validierungsstudie unter deutschen Klimaverhältnissen durchgeführt (Berger 1998, Zusammenfassung in Berger et al. 1999). Die Studie besteht aus drei Teilen:

• einem methodischen Teil (Klärung von Begriff, Methodik und Grenzen der Validierung),
• einem theoretischen Teil (Vergleich des Modellierungsansatzes von HELP mit dem Stand der Wissenschaft, Vergleich von HELP mit vier weiteren Modellen für den Bodenwasserhaushalt) und
• einem praktischen Teil (Sensitivitätsanalysen für Rekultivierungsschichten und die Verdunstung sowie für Dränschichten, operationale Validierung anhand von Messdaten der Testfelder auf der Deponie Hamburg-Georgswerder).

Es wurden Beschränkungen und Fehler von HELP herausgestellt, Schlussfolgerungen für den Anwender gezogen sowie Ansätze zur Weiterentwicklung von HELP und weiterer Untersuchungsbedarf aufgezeigt. HELP ist ein geeignetes Werkzeug für hydrologische Fachleute, die das Modell und seine Grenzen gut kennen.

Darüber hinaus wurde das HELP-Modell für die Anwendung in Deutschland angepasst (HELP 3.07 D).

Anwendung in der Praxis

In einer das Projekt begleitenden Arbeitsgruppe der Deutschen Gesellschaft für Geotechnik wurde u.a. die GDA-Empfehlung E 2-30 "Modellierung des Wasserhaushalts der Oberflächenabdichtungssysteme von Deponien" erarbeitet, die Empfehlungen zur Anwendung des HELP-Modells in Deutschland gibt. Die von der Arbeitsgruppe erarbeiteten GDA-Empfehlungen wurden auf einer Tagung im September 2000 der Fachöffentlichkeit zur Diskussion gestellt. Der Tagungsband ist als Hamburger Bodenkundliche Arbeiten 47 erschienen.

HELP 3.07 D und die Nachfolgeversionen werden von Ingenierbüros, Genehmigungsbehörden und Universitäten in Deutschland und darüber hinaus weltweit v. a. in der Planung eingesetzt.

Literatur (Auswahl)

• Berger, K., 1998: Validierung und Anpassung des Simulationsmodells HELP zur Berechnung des Wasserhaushalts von Deponien für deutsche Verhältnisse. Umweltbundesamt, Fachgebiet III 3.6 (PT AWAS des BMBF), Berlin, 569 S. (vergriffen)
• Berger, K., W. Schneider & Miehlich, G., 1999: Validierung des HELP-Modells zur Wasserhaushaltssimulation von Oberflächenabdichtungssystemen. Wasser und Boden, 51 (10), S. 20-25
• Schroeder, P.R. et al., 1994: The Hydrologic Evaluation of Landfill Performance (HELP) Model. 2 Bände: User's Guide for Version 3; Engineering Documentation for Version 3; EPA/600/R-94/168a,b; US Environmental Protection Agency, Cincinnati, Ohio
• Schroeder, P.R., Aziz, N.M., Lloyd, C.M., Zappi, A.P., Berger, K., 1998: Das Hydrologic Evaluation of Landfill Performance (HELP) Modell. Benutzerhandbuch für die deutsche Version 3 (HELP 3.07 D, Programm mit Dokumentation). Institut für Bodenkunde der Universität Hamburg

Weitere Literatur finden Sie bei den HELP-D-Nachfolgeversionen.