Kolmation als Schlüsselgröße der Wechselwirkung zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser

Matthias Munz1, Isolde Barkkow1, Daniel Strasser2, Herby Lensing2
1 Institut für Umweltwissenschaften und Geographie, Universität Potsdam
2 Bundesanstalt für Wasserbau

3.7 in Grundwasser-Oberflächenwasser-Interaktionen - vom Flussabschnitt zum Einzugsgebiet

Interaktionsprozesse zwischen Oberflächenwasser (OFW) und Grundwasser (GW) stellen in Flusseinzugsgebieten eine wesentliche Komponente in der Gesamtwasserbilanz und damit auch in der Stoffbilanz dar. Die Infiltration von OFW ins GW ist dabei abhängig von den hydraulischen Verhältnissen, den hydrogeologischen Eigenschaften des Grundwasserleiters sowie dem strukturellen Aufbau und dem Kolmatierungsgrad der Flusssohlen. Im Bereich von Bundeswasserstraßen mit deren charakteristischen Randbedingungen (z. B. Geschiebemanagement, schiffsinduzierte Strömungen, Einfluss wasserbaulicher Bauwerke, Stauhaltung, etc.) existieren zur Zeit kaum Untersuchungen zur Quantifizierung von Kolmationseffekten auf die Interaktion zwischen OFW und GW.

Bei diesem großskaligen Feldversuch wurden an der Bundeswasserstrasse Untere Havel im Bereich der Schleuse Brandenburg parallel zu einer künstlichen Störung der Sohlsedimente, zwei wiederholende konservative Tracerexperimente durchgeführt. Am Untersuchungsstandort existiert ein ausgeprägter hydraulischer Gradient zwischen Ober- und Unterwasser, der zum einen durch die Schleuse aber vor allem durch die im gesamten Gebiet der Stadt Brandenburg installierten Wehrstufen aufrechterhalten wird. Die im Untersuchungsgebiet vorherrschenden Weichsel- und Saale-zeitlichen Sande sowie sandige Auffüllungen bilden einen mindestens 20 – 30 m mächtigen Porengrundwasserleiter mit einer guten hydraulischen Durchlässigkeit. Zudem wurde in einem ca. 100 x 10 m großen Flussabschnitt die Beschaffenheit der Gewässersohle durch einen gezielten Eingriff, nämlich die Ausbaggerung von Sohlsedimenten, verändert ohne die vorherrschende geologische Beschaffenheit des angrenzenden Grundwasserleiters zu beeinflussen.

Sowohl vor als auch nach dem Eingriff wurde im OFW hoch konzentrierte Uranin-Lösung so injiziert, dass ein Flussabschnitt von ca. 250 m Länge betroffen war und der Konzentrationspeak über mind. 10 h erhalten blieb. Die zeitliche Veränderung der Uranin-Konzentration wurde an 4 angrenzenden Beobachtungspunkten, in einer Entfernung von ca. 13 m zum Fluss, erfasst.

In diesem Beitrag sollen die ersten Ergebnisse der beiden Tracer-Experimente präsentiert und diskutiert werden. Die analytische Auswertung der Uranin-Durchbruchskurven an den Beobachtungspunkten soll einen Einblick über die Tracer-Ausbreitung, die Fließwege und Aufenthaltszeiten im angrenzenden Porengrundwasserleiter sowohl vor als auch nach der Veränderung der Gewässersohle liefern. Hierzu soll vor allem der Vergleich beider Versuche genutzt werden um die Kolmationseffekte auf die Interaktion zwischen OFW und GW zu identifizieren und zu quantifizieren.