Geostatistik für die hydrogeologische Praxis

1 Einführung.- 1.1 Geostatistik.- 1.1.1 Ziele und Aufgaben der Geostatistik.- 1.2 Aufbau des Textes.- 1.3 Quantitative Hydrogeologie.- 1.3.1 Hydrogeologische Modelle.- 1.3.1.1 Prozeßmodellierung.- 1.3.1.2 Geographische Informationssysteme (GIS).- 1.3.2 Geostatistik in der Hydrogeologie.- 2 Räumliche Struktur von Boden- und Grundwasserleitereigenschaften.- 2.1 Ortsabhängige Variable (ReV).- 2.2 Räumliche Strukturanalyse - Variographie.- 2.2.1 Theoretische Grundlagen.- 2.2.1.1 Geostatistische Grundannahmen.- 2.2.1.2 Das experimentelle Variogramm.- 2.2.1.3 Das Variogrammodell.- 2.2.1.4 Räumliche Anisotropien.- 2.2.1.5 Die Drift.- 2.2.2 Vorgehen bei der Anpassung experimenteller Variogramme.- 2.2.3 Fallbeispiel:Variogrammanalyse.- 2.2.3.1 Strukturanalyse von Bodenkenngrößen einer ackerbaulich genutzten Fläche.- 2.2.4 Schlußfolgerungen.- 3 Erstellen von Karten hydrogeologischer Kenngrößen.- 3.1 Räumliche Schätzung - Kriging.- 3.1.1 Gewöhnliches Kriging (Ordinary Kriging).- 3.1.2 Kriging bei instationären Variablen (Universal Kriging).- 3.1.3 Kriging mit Externer Drift.- 3.1.4 Raum-Zeit Kriging.- 3.1.5 Die Methode der Kreuzvalidation.- 3.1.6 Fallbeispiel: Kriging.- 3.1.6.1 Erstellung eines Grundwassergleichenplans in einem städtischen Gebiet.- 3.1.7 Schlußfolgerungen.- 3.2 Multivariate Geostatistik.- 3.2.1 Co-Kriging.- 3.2.1.1 Das Co-Kriging Gleichungssystem.- 3.2.1.2 Kreuz-Kovarianzen und Kreuz-Variogramme.- 3.2.2 Kriging von Einflußfaktoren.- 3.2.2.1 Faktorenanalyse.- 3.2.3 Fallbeispiel: Multivariate Schätzung.- 3.2.3.1 Interpolation der räumlichen Verteilung des Redoxpotentials im Grundwasser des Oderbruchs im Winter 1995.- 3.2.3.2 Räumliche Analyse der hydrochemischen Beeinflussung im Grundwasser des Oderbruchs.- 4 Regionalisierung hydrodynamischer Eigenschaften.- 4.1 Indikatoransatz.- 4.1.1 Kriging von Nominalvariablen.- 4.1.2 Indikatorkriging für Variablen des Intervalltyps.- 4.2 Stochastische Simulationsverfahren.- 4.2.1 Methode der Turning Bands.- 4.2.2 Sequentielle Simulation.- 4.2.2.1 Sequentielle Gauß-Simulation.- 4.2.2.2 Sequentielle Indikator Simulation.- 4.2.3 Simuliertes Abkühlen (Simulated Annealing).- 4.2.4 Fallbeispiel: Simulation.- 4.2.4.1 Worst-Case Modellstudie für den Transport von Schadstoffen in einem porösen Grundwasserleiter in Ontario/Kanada.- 4.2.4.2 Untersuchung der Abhängigkeit des Fließverhaltens von der räumlichen Erhaltungsneigung der Aquiferkomponenten - ein numerisches Experiment.- 4.2.5 Weitere Verfahren - Kritik.- 5 Umgang mit Fehlern und Unsicherheiten.- 5.1 Probenahme- und Sanierungsplanung.- 5.1.1 Theoretische Grundlagen.- 5.1.1.1 Die Ausdehnungsvarianz.- 5.1.1.2 Fehlerbetrachtung bei unregelmäßiger Probenanordnung - Voronoi-Zerlegung.- 5.1.2 Das Programmsystem GEOP zur Gefährdungsabschätzung und zur Unterstützung von Probenahme und Sanierungsplanung.- 5.1.2.1 Behandlung multivariater Probleme.- 5.1.3 Fallbeispiel: Gefährdungsabschätzung.- 5.1.3.1 Probenahmeplanung auf einem ehemaligen Kokereigelände.- 5.1.4 Schlußbemerkung.- 5.2 Räumliche Schätzung nicht sicherer Information.- 5.2.1 Fuzzy-Kriging.- 5.2.2 Softkriging.- 5.2.2.1 Definition der Indikatorvariablen für ,,weiche" Daten.- 5.2.3 Fallbeispiel: Softkriging.- 5.2.3.1 Verbesserte Regionalisierung von kf-Werten als Parameter in einem numerischen Grundwassermodell unter Nutzung qualitativer Informationen.- 6 Resümee und Ausblick.- 6.1 Zusammenfassung.- 6.2 Ausblick.- Literatur.