Uni-Bayreuth

Sprungmarken

 

Großräumige Grundwassermodellierung zur Erkundung alternativer Grundwassergewinnungsgebiete in einem wasserwirtschaftlich intensiv genutzten Raum.

Klaas Stoepker1, Gottfried Agster1
1 Geologischer Dienst Schleswig-Holstein, Landesamt für Landwirtschaft, Umwelt und ländliche Räume des Landes Schleswig-Holstein

O 1.11 in Numerische Simulation von Strömungs- und Transportprozessen in Grundwasserleitern und angrenzenden Kompartimenten

30.05.2014, 15:20-15:40, H17, NW II

Im Verlauf  des 20. Jahrhunderts haben im Raum Lübeck massive Veränderungen der Grundwasserentnahmen stattgefunden. Sie erhöhten sich von 5 Mio. m³/a in 1917 bis auf rd. 29 Mio. m³/a in 1976 und sanken wegen des starken Rückganges gewerblicher Entnahmen danach wieder bis unter 15 Mio. m³/a ab. Damit verbunden waren starke Grundwasserabsenkungen und verstärkte Grundwasserversalzungen.

Zur Optimierung der GW-Bewirtschaftung wurden daher in einem rd. 1000 km2 großen Raum umfangreiche hydrogeologische Untersuchungen durchgeführt, 110 neue, 60-570 m tiefe Bohrungen abgeteuft, 261 Grundwassermessstellen neu eingerichtet, 2 Großpumpversuche durchgeführt, das Ausmaß der Grundwasserversalzung untersucht, auf der Basis 1065 ausgewählter Bohrungen ein detailliertes geologisches Modell erstellt (13 Layer vom Tertiär-Quartär mit glazialen Rinnenstrukturen und anschließend eine numerische Grundwassermodellierung (Finite-Elemente) durchgeführt. Sie erfolgte für die Zeiträume 1917 und 1963 bis 2010 mit Hilfe der sog. „sucessive steady state“-Methode. Die Strömungsverhältnisse waren dabei quasi stationär.

Erkennbar waren die Grundwasserentnahmen wegen teils sehr mächtiger Deckschichten (meist Geschiebemergel) auch noch in weit, bis ca. 20 km entfernten Messstellen. Glaziale Rinnen verursachen als markante hydraulische Barrieren  teilweise Grundwasserstandsdifferenzen von über 10 m. Ihre Flanken werden im Modell durch eine Reihe engständiger Elemente (Abstand ca. 5 m) diskretisiert. So konnten asymmetrische Rinnenströmungen (unterschiedlicher Ein- und Ausstrom sowie Rinnenlängsströmung) dargestellt und so auch ein direkter Zusammenhang zwischen Grundwasserbewirtschaftung und Grundwasserversalzung als Folge des steigenden Zustrom salzhaltiger Rinnenwässer aufgezeigt werden.

Für verschiedene Förderkonstellationen bestehender Wasserwerke und mögliche neue Gewinnungsgebiete zur Entlastung des Lübecker Raumes wurden Einzugsgebiete ermittelt: Die Zusickerungsbereiche in den Hauptwasserleiter und damit das oberirdische Einzugsgebiet (Abb. 1) erhält man durch den Start von Strombahnen von allen Polygonflächen an der Modelloberkannte und Selektion derjenigen Bahnen, die in den Förderbrunnen enden. Damit lassen sich Bereiche ausgrenzen, die wegen artesischer Verhältnisse und/oder der Entwässerung in die Vorflut nicht Teil des oberirdischen Einzugsgebietes sind. Zur Berechnung des unterirdischen Einzugsgebietes werden Strombahnen rückwärts, aus den Brunnen heraus berechnet. Die Umhüllende aller Strombahnen entspricht dann dem unterirdischen Einzugsgebiet (Abb. 2), dabei werden in tieferen Wasserleiterabschnitten auch Flächen unterströmt, die nicht Teil des oberirdischen Einzugsgebietes sind. Bei Fragen des Grundwasserschutzes können diese Flächenunterschiede, abhängig von der Eingriffsart und -tiefe (z. B. Erdwärmesonden, Landwirtschaft), unterschiedliche Konsequenzen für Nutzungseinschränkungen zur Folge haben.




Export as iCal: Export iCal

Letzte Änderung 06.11.2013