Evaluation of the Netherlands Groundwater Model, LGM, for calculating pathlines, travel times and concentration at abstraction wells

Abstract

Versie 2 van het quasi-driedimensionale RIVM grondwatermodel LGM, voor de berekening van stroombanen, verblijftijden en concentratie-doorbraakkrommen op pompstations is beschreven. De evaluatie was nodig voor de aankomende toepassing van het model in het kader van de infrastructuurplanning voor de drink-en industriewatervoorziening. Het LGM is een numeriek model (gebaseerd op de eindige elementenmethode), dat complexe geohydrologische systeem-componenten bevat. Het maakt gebruik van ruimtelijk variabele (heterogene) gegevens voor vier watervoerende pakketten voor het gehele gebied van Nederland. Voor de numerieke evaluatie van het LGM is gebruik gemaakt van het analytische rekenprogramma FLOPZ1, voor homogene veldcondities. Een van de conclusies van de studie is dat een modelbenadering door middel van een complex numeriek ruimtelijk-variabel model, zoals het LGM, een voorwaarde is om stroombanen, verblijftijden en concentratie-doorbraakkrommen op adequate wijze te bepalen. De nadruk ligt op de evaluatie van het LGM voor freatische grondwaterwinningen. Er zijn echter ook aanbevelingen gedaan met betrekking tot toepasbaarheid van het LGM voor andere typen van grondwateronttrekkingen. Verder is aandacht gegeven aan richtlijnen voor de selectie van een adequate ruimtelijke resolutie van het eindige elementengrid.

The merits of the quasi-three-dimensional RIVM groundwater model, LGM (version 2) were evaluated for the calculation of pathlines, travel times and solute breakthrough curves at abstraction wells. The evaluation was necessary for the planned application of this model in the framework of the infrastructure planning for industrial and drinking-water supply. LGM is a numerical model (based on the finite-element method), comprising complex geohydrological system components. LGM uses spatially variable (heterogeneous) data for four aquifers covering the entire surface area of the Netherlands. The evaluation was done for both synthetic homogeneous and realistic heterogeneous field conditions. For numerical verification of LGM, use is made of the analytical solution-based computer program FLOPZ1, for homogeneous geohydrological conditions. One of the conclusions is that a full-feature numerical spatially-distributed modelling approach, such as implemented in LGM, serves as a prerequisite for an adequate assessment of pathlines, travel times and concentration breakthrough curves. The report emphasises the evaluation of LGM for phreatic abstractions. However, recommendations are also given for LGM's applicability to other types of groundwater abstractions. Attention has also been given to guidelines for selecting an adequate spatial resolution of the finite-element grid.