3D-Strukturmodell Bremen und Bremerhaven
Das geologische 3D-Strukturmodell stellt die räumliche Verbreitung wichtiger quartärer und tertiärer Einheiten im Untergrund von Bremen und Bremerhaven dar. Es bildet eine fachliche Grundlage für hydrogeologische, ingenieurgeologische und geowissenschaftliche Fragestellungen.
Detaildarstellung ausgewählter saalezeitlicher und oberflächennaher geologischer Strukturen im Modellgebiet Bremerhaven.
Getrennte Darstellung ausgewählter Modellhorizonte zur Verdeutlichung ihres räumlichen Aufbaus und ihrer Lagerungsverhältnisse.
Im Modell ist die Trennung zwischen bindigen und nicht bindigen Schichten deutlich erkennbar. Besonders in den Sedimenten des Holozäns sowie in den Ablagerungen der Saale-Kaltzeit treten diese in Form von Überschwemmungssedimenten (Auelehm) oder Geschiebelehm auf.
Datengrundlage und Entstehung
Die Bohrdatenbank des Geologischen Dienstes für Bremen verfügt über eine umfangreiche geowissenschaftliche Datenbasis mit nahezu 100.000 Bohrungen. Aus den Bohrdaten lassen sich Informationen zum Schichtaufbau sowie unter anderem zur Wasserdurchlässigkeit des Untergrundes ableiten.
Um eine räumliche Vorstellung vom Untergrund Bremens und Bremerhavens zu gewinnen, wurde im Rahmen des GEOPLAN-Projektes zwischen 2005 und 2015 ein 3D-Strukturmodell des quartären Untergrundes aufgebaut.
Das Modell bildet eine wichtige Grundlage für hydrogeologische Anwendungen und wird unter anderem für hydraulische Modellierungen und zur Prognose von Grundwasserströmungen genutzt.
Geologisches 3D-Strukturmodell
Das Strukturmodell beschreibt die räumliche Verbreitung und Lagerung der geologischen Einheiten im Untergrund von Bremen und Bremerhaven. Unterschiedliche Modellhorizonte können dabei gemeinsam oder getrennt betrachtet werden.
Räumliche Übersicht der modellierten geologischen Einheiten und ihrer Lagerungsverhältnisse.
Dreidimensionale Darstellung der räumlich interpolierten hydraulischen Durchlässigkeitsbeiwerte im Untergrund von Bremerhaven.
Zellbasiertes Voxelmodell
Bei dem stratigraphischen Modell handelt es sich um ein zellbasiertes 3D-Modell. Jede stratigraphische Einheit ist in eine bestimmte Anzahl von Layern unterteilt. Dadurch entsteht ein dreidimensionaler Volumenkörper aus einzelnen Modellzellen.
Diese Zellen können mit zusätzlichen fachlichen Informationen gefüllt werden. Dazu gehören beispielsweise hydraulische Durchlässigkeitsbeiwerte, wie kf-Werte, chemische Parameter oder weitere geologische und hydrogeologische Eigenschaften.
Hydraulische Parametrisierung
Aus den geologischen Schichtbeschreibungen werden hydraulische Durchlässigkeitsbeiwerte (kf-Werte) abgeleitet und auf die Zellen des 3D-Modells übertragen.
Hierzu werden virtuelle Bohrsäulen in äquidistanten Abständen erzeugt. In einem weiteren Arbeitsschritt werden die Parameter im dreidimensionalen Raum interpoliert. Dabei kommen unter anderem DSI-Verfahren und Kriging zum Einsatz.
Auf diese Weise entsteht aus dem geologischen Strukturmodell ein parametrisiertes SGrid. Hydraulische Eigenschaften des Untergrundes stehen damit nicht mehr nur punktuell an den Bohrungen, sondern räumlich im dreidimensionalen Modell zur Verfügung.
Räumliche Darstellung der hydraulischen Durchlässigkeitsbeiwerte. Die Farbskala zeigt den dekadischen Logarithmus des kf-Wertes.
Nutzung des parametrisierten Modells
Die räumlich verfügbaren Informationen zu den hydraulischen Eigenschaften des Untergrundes können für unterschiedliche hydrogeologische Fragestellungen genutzt werden.
Das 3D-Strukturmodell bildet unter anderem eine Grundlage für hydraulische Modelle und kann zur Untersuchung und Prognose von Grundwasserströmungen eingesetzt werden.
Karten aus dem 3D-Strukturmodell
Aus dem 3D-Strukturmodell lassen sich zweidimensionale Karten zu ausgewählten Grenzflächen und Mächtigkeiten ableiten. Die Kartenlayer können im Geologie-Datenportal angezeigt, miteinander kombiniert und abgefragt werden.
Interaktive 3D-Darstellung
In einem nächsten Ausbauschritt soll das geologische Untergrundmodell direkt im Browser dreidimensional erkundet werden können.
Vorgesehen sind unter anderem das Drehen und Zoomen des Modells sowie das Ein- und Ausblenden einzelner Modellhorizonte.
Ausführliche Modellbeschreibung
Weitere Informationen zu Datengrundlage, Modellaufbau, stratigraphischer Gliederung, Modellierung und Verwendung sind in der ausführlichen Dokumentation enthalten.