Quantifizierung diffuser Stoffeinträge in die Oberflächengewässer in den Grundwasserwiederanstiegsgebieten des Lausitzer Braunkohlenreviers durch Kombination methodisch unterschiedlicher Ansätze

Carolin Pezenka1, Wilfried Uhlmann1
1 Institut für Wasser und Boden Dr. Uhlmann

O 9.2 in Grundwasser-Oberflächenwasser Interaktionen: Prozesse und Methoden

22.03.2018, 11:45-12:00, 1

Der Braunkohlenbergbau beeinträchtigt im großen Maß die Wasserführung und die Wasserbeschaffenheit von Oberflächengewässern und Grundwasser. Die Wechsel­wirkungen zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser unterscheiden sich qualitativ und quantitativ in den Phasen des Gewinnungsbergbaus, des Sanierungs­bergbaus und der nachbergbaulichen Landschaftsentwicklung. Ein aktuelles Problem des Sanierungsbergbaus im Lausitzer Braunkohlenrevier sind die diffusen Stoff­einträge in die Oberflächengewässer in den Gebieten des Grundwasserwieder­anstiegs, die hier zur Versauerung und Verockerung führen.

Zur Planung und zum Betrieb geeigneter Abwehrmaßnahmen gegen die diffusen Stoffeinträge ist die Kenntnis der räumlich diskreten Volumenströme, Stoffkonzen­trationen und Stofffrachten erforderlich. Ein grundlegendes methodisches Problem besteht darin, dass die Volumenströme und die Stoffkonzentrationen der diffusen Stoffeinträge nicht direkt messbar sind und deshalb nicht mit der erforderlichen Genauigkeit bestimmt werden können. Durch Differenzmessung der Durchflüsse in Fließgewässern können aufgrund der asymmetrischen Mengenrelation Grund­wasserzutritte nicht belastbar bestimmt werden. In Tagebauseen ist die mess­technische Erfassung von Grundwasserzuflüssen an den Böschungen schlicht un­möglich. Grundwassermessstellen liefern lediglich Informationen zu den hydrau­lischen Potentialen, nicht aber zu den bemessungsrelevanten Volumenströmen des Grundwassers, sowie Punktinformationen zur Hydrochemie, deren Generalisierung für den Grundwasserzustrom problematisch ist. Geohydraulische Modelle sind auf­grund der Abstraktion der Gewässerrandbedingungen in ihrer Genauigkeit begrenzt.

Der vorliegende Beitrag zeigt an zwei Fallbeispielen (Spree zwischen dem Wehr Ruhlmühle und Spreewitz sowie Unterlauf der Kleinen Spree), an denen es durch die Kombination verschiedener und unabhängiger Methoden gelungen ist, die diffusen Stoffeinträge aus dem Grundwasser in die Oberflächengewässer quantitativ aus­reichend genau und örtlich diskret zu ermitteln. Zur Anwendungen gelangten:

§  die 3D stationäre geohydraulische Modellierung zur Ermittlung und Plausibili­sierung der Gebietswasserbilanzen,

§  die 2D vertikalebene instationäre geohydraulische Modellierung zur Ermittlung der zeitlichen Variabilität der Wechselwirkungen in der Kombination mit

§  Dauermessungen der flussnahen Grundwasserpotentiale,

§  die flussnahe hydrochemische Grundwassererkundung,

§  Stichtagsmessungen der Durchflüsse und Wasserbeschaffenheit in den Fließ­gewässern unter Berücksichtigung von Fehlerbetrachtungen,

§  zeitdichte Sondermonitorings der Wasserbeschaffenheit in den relevanten Fließgewässeranschnitten und deren statistische Auswertung sowie

§  die Nutzung dynamischer Stoffbilanzmodelle für die untersuchten Fließgewässer­abschnitte zur Plausibilisierung der Volumenströme und Konzentrationen der diffusen Einträge.



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