Für Baugruben, die tief in das Grundwasser einbinden, muss die Wirkung des Grundwassers auf die Verbauwände und den Baugrund berücksichtigt werden. Wenn in erreichbarer Tiefe eine schwächer durchlässige Schicht ansteht, empfiehlt es sich, die Verbauwände bis in diese Schicht zu führen und eine Restwasserhaltung zu betreiben. Um die damit verbundene Strömungsaufgabe zu lösen, wird in der vorliegenden Arbeit zunächst ein parametrisiertes Randwertproblem formuliert. Die Lösung dieses Randwertproblems erfolgt anhand von analytisch formulierten Näherungslösungen. Diese ermöglichen es, an bestimmten Stellen im Strömungsgebiet geohydraulische Feldgrößen wie z.B. die Standrohrspiegelhöhe zu berechnen. Die Qualität der Lösung des Strömungsproblems hängt stark von der Güte der Modellparameter ab. Wenn die benötigten Modellparameter nicht direkt über eine Messung bestimmt werden können, sind diese über eine Parameteridentifikation zu ermitteln. Aus mathematischer Sicht stellt die Parameteridentifikation eine inverse Problemstellung dar. Inverse Problemstellungen sind oftmals schlecht gestellt und erfordern die Anwendung von speziellen mathematischen Verfahren. In dieser Arbeit werden unterschiedliche Anwendungen der Parameteridentifikation am Beispiel einer Baugrube mit Restwasserhaltung analysiert und gelöst. Im Fokus der inversen Analyse stehen Fragestellungen wie z.B. die Rückrechnung der Durchlässigkeitsbeiwerte oder einer damit verbundenen Anisotropie unter Rückgriff auf synthetische in-situ-Messdaten. In diesem Zusammenhang werden zudem Lösungsstrategien zur Überprüfung der Bauausführung, der Kontrolle von in-situ-Messungen oder fehlerhaft arbeitenden Messgebern erarbeitet. Aus den Untersuchungen für das spezielle Randwertproblem wird eine Methodik zur Lösung von Identifikationsprobleme konzipiert, welche sich prinzipiell auf unterschiedliche geotechnische Fragestellungen zur Parameteridentifikation übertragen lässt. Das inverse Problem wird über die Formulierung einer Zielfunktion im Sinne der kleinsten Summe der Abstandsquadrate in eine nichtlineare Minimierungsaufgabe überführt. Die Lösung der Optimierungsaufgabe erfolgt unter Anwendung von unterschiedlichen Gradienten-basierten Optimierungsverfahren. Sowohl die Planung, das Betreiben als auch die Auswertung eines Messprogramms gehen mit einem erhöhten Kostenaufwand einher. Demzufolge wird unter Anwendung von wissenschaftlichen Methoden eine Analyse und Optimierung des zu planenden Messprogramms für eine Baugrube mit Restwasserhaltung durchgeführt. Da das Messprogramm zumeist vor Baubeginn konzipiert werden muss, werden Handlungsempfehlungen hinsichtlich der räumlichen Verteilung, der notwendigen Anzahl und der optimalen Lage der Messpunkte für die geohydraulischen Feldgrößen erarbeitet. Die daraus gewonnenen Erkenntnisse und Lösungsstrategien können für ähnliche Strömungsprobleme als Hilfestellung dienen.