Uni-Bayreuth

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Modellierung zur Bestimmung des Anteils von Uferfiltrat und angereichertem Grundwasser im Rohwasser des Verbundwasserwerk Witten

Christoph Knuth1, Andreas Englert1, Frank Wisotzky1
1 Angewandte Geologie, Ruhr-Universität Bochum

P 1.4 in Numerische Simulation von Strömungs- und Transportprozessen in Grundwasserleitern und angrenzenden Kompartimenten

Im Verbundwasserwerk Witten wird für die Trinkwasserversorgung das aufbereitete Oberflächenwasser der Ruhr über Langsamsandfilterbecken versickert und somit das Grundwasser künstlich angereichert. Anschließend wird es durch den Einsatz von zwei Brunnengalerien, die zwischen den Anreicherungsbecken und der Ruhr positioniert sind, wieder gefördert. Unter bestimmten Randbedingungen besteht die Gefahr, dass neben dem angereicherten Grundwasser zusätzlich unbehandeltes Oberflächenwasser der Ruhr in Form von Uferfiltrat in den Grundwasserleiter eintritt und somit in das Rohwasser gelangt.

Um den Anteil des Uferfiltrats an dem geförderten Rohwasser zu untersuchen wurden zunächst ein hydrogeologisches 2D-Vertikal- und ein 2D-Horizontalmodell entwickelt. Hierzu wurden Schichtenverzeichnisse einzelner Bohrungen, aus Pumpversuchen ermittelte Durchlässigkeitsbeiwerte, Pegelstände der Ruhr, Grundwasserstände, die Förderleistungen der aktiven Brunnen, sowie die Beaufschlagungsmengen in den Langsamsandfilterbecken genutzt.

Anschließend wurden die hydrogeologischen Modelle verwendet, um mittels der Software Feflow numerische Fließ- und Transportmodelle zu parametrisieren. Mit verschiedenen Randbedingungen wurden die aktuellen Betriebszustände simuliert und der Anteil des Uferfiltrats am Rohwasser modelliert. Weiterhin wurde untersucht, welche alternativen Betriebsszenarien Auswirkungen auf den Uferfiltratanteil im Rohwasser haben. Neben der Veränderung des Verhältnisses der Förderleistung zweier Brunnengalerien zueinander wurde auch das Verhältnis der Förderleistung zur Beaufschlagungsmenge variiert. Des Weiteren wurde der Einfluss einer Kolmationsschicht auf den Uferfiltratanteil am Rohwasser untersucht.

Vorherige Schätzungen des Uferfiltratanteils, zeigen, bei tatsächlichen Betriebsszenarien, nur eine geringfügige Abweichung von den Simulationen. So legen die Ergebnisse der numerischen Modellierungen nahe, dass bei den tatsächlichen Betriebsszenarien die modellierten, mittleren Uferfiltratanteile am Rohwasser alle unterhalb von 6 % liegen. In Abhängigkeit der Randbedingungen, insbesondere des Verhältnisses zwischen Ruhrpegel und der Beaufschlagungsmenge kann der mittlere Uferfiltratanteil am Rohwasser auf weniger als 1 % sinken.

Aus dem ersten untersuchten Szenario lässt sich schließen, dass der Uferfiltratanteil gesenkt werden kann, wenn die Förderleistung der Brunnengalerie nahe der Langsamsandfilterbecken höher ist, als die der Brunnengalerie nahe der Ruhr. Das Ergebnis des zweiten Szenarios zeigt, dass eine Kolmationsschicht nur einen geringen Einfluss auf den Uferfiltratanteil hat. Das dritte untersuchte Betriebsszenario, die Veränderung des Verhältnisses von Beaufschlagung zur Förderung, führt zu dem Ergebnis, dass der Uferfiltratanteil am geförderten Rohwasser sinkt, wenn der Anteil der Beaufschlagung größer als die Förderungmenge ist.

Letzte Änderung 14.11.2013