Artesisch gespannte Grundwässer in Hessen: Analyse vorhandener Datensätze zur Bestimmung der natürlichen Rahmenbedingungen

Lara Wenzel1, Thomas Schiedek1, Sven Rumohr2
1 Hydrogeologie, TU Darmstadt
2 Hessisches Landesamtes für Naturschutz, Umwelt und Geologie

P 18.3 in Applied Hydrogeology - case studies from the federal geological surveys

Das Grundwasser ist in vielen Teilen Hessens gespannt oder sogar artesisch gespannt. Es besteht daher die Gefahr, dass artesisch gespanntes Grundwasser bei Bohrungen unkontrolliert an der Erdoberfläche austritt. Abhängig von Volumen und Druck des aus dem Bohrloch strömenden Wassers können massive Schäden an Bohrungen, Baugrund, Straßen und Gebäuden entstehen (PK Geothermie, 2011). In der hydrogeologischen Praxis sind der genaue Ort und die Teufe von artesischen Wässern häufig nicht oder nur empirisch bekannt. Eine möglichst genaue Kenntnis der hydrogeologischen Bedingungen, unter denen artesisch gespanntes Grundwasser lokal auftritt, wäre daher nicht nur unter praktischen Gesichtspunkten sehr hilfreich sondern kann Bohrungskosten im Bereich von Artesern deutlich senken. Diese Bedingungen sind stark vereinfacht die Morphologie und die Geologie sowie die daraus resultierende Hydraulik eines Gebietes.

Im Rahmen einer Kooperation des Hessisches Landesamtes für Naturschutz, Umwelt und Geologie und der Angewandten Geowissenschaften an der TU Darmstadt wurden in einem ersten Schritt diese Bedingungen für Modellgebiete in Hessen aus Datenbanken extrahiert und mit empirischen Daten zu gespannten Grundwässern und artesischen Grundwasseraustritten in Beziehung gesetzt. Hierfür wurden die archivierten Schichtenverzeichnisse von hessischen Bohrungen, die Hinweise auf gespanntes Grundwasser und Arteser enthalten, untersucht und mit weiteren Daten verglichen. Alle Daten wurden auf ihre Aussagekraft hin überprüft, statistisch ausgewertet und anschließend ihr Einfluss auf gespannte Grundwässer eingeschätzt.

Erste Ergebnisse dieser Untersuchung zeigen, dass gespanntes sowie artesisch gespanntes Grundwasser in Hessen in einem Teufenbereich von wenigen Dezimetern bis zu 1460 Meter angetroffen werden. Generell treten in Hessen zwei Arteserarten relativ häufig auf: 1) Talarteser, die durch Überdeckungen in Tälern einen hydrostatischen Druck entwickeln. Eine Vielzahl der Bohrungen mit gemeldeten Artesern liegen z.B. in Senken oder Tälern am Taunushauptkamm. 2) An Tektonik gebundene Arteser, bei denen Grundwasser entlang von Verwerfungszonen aufsteigt und in deren Nähe an der Oberfläche austritt.

Die Ergebnisse wurden auf vier Modellgebiete in Hessen angewendet: Modellgebiet 1 von der A3 von Idstein bis an den Main bei Raunheim. Modellgebiet 2 im Westen von Frankfurt, ausgehend von Hofheim bis nach Bad Homburg. Das Modellgebiet 3 liegt entlang der Nidda, zwischen Reichelsheim (Wetterau) und Schotten. Modellgebiet 4 umfasst das Mümlingtal im Odenwald (Marbachstausee bis Breuberg). Für jedes Gebiet wurde eine Risiko-Karte erstellt. Regionen mit erhöhtem Risiko auf artesisch gespanntes Grundwasser wurden durch eine farbliche Codierung hervorgehoben. Neben einer räumlichen Eingrenzung wurden auch die abgeschätzten Teufenbereiche des jeweils vorliegenden artesischen Systems optisch herausgestellt.



PK Geothermie der Ad-Hoc-Arbeitsgruppe Geologie (2011): Fachbericht zu bisher bekannten Auswirkungen geothermischer Vorhaben in den Bundesländern. Informationen aus den Bund/Länderarbeitsgruppen der Staatlichen Geologischen Dienste, Wiesbaden.