Grundwassertemperaturen im Stadtgebiet von Basel (Schweiz) – Nutzungskonflikte und Lösungsansätze für urbane Wärmeinseln

Matthias H. Müller1, Jannis Epting1, Lukas Egli1, Peter Huggenberger1
1 Abteilung Angewandte & Umweltgeologie (AUG), Universität Basel

O 12.8 in Thermische Grundwassernutzung

14.04.2016, 12:30-12:45, Audimax A, Geb. 30.95

 

 

Die Temperatur des oberflächennahen Untergrundes in urbanen Gebieten wird durch zahlreiche natürliche und anthropogene Faktoren beeinflusst. Hierzu zählen beispielsweise die Versiegelung von Flächen, offene oder geschlossene geothermische Anlagen, Tunnelbauten, Kellereinbauten, die ins Grundwasser reichen, Parkhäuser, Leitungsnetze und Abwasserkanäle im Untergrund  (vgl. Benz et al., 2015; Epting et al., 2013). Aktuell steigt die Nachfrage nach thermischer Nutzung von oberflächennahem Grundwasser aus dem Schotteraquifer im Stadtgebiet von Basel  stark an. Diese steigende Nachfrage kann zu Nutzungskonflikten mit anderen Grundwassernutzungen, Untergrundstrukturen, Altlasten und dem Grundwasserschutz führen und erfordert daher eine effiziente und nachhaltige (thermische) Bewirtschaftung des oberflächennahen Untergrundes. Gemäß der Gewässerschutzverordnung der Schweiz (GSchV, 2015) und der „Wegleitung Grundwasserschutz“ (BUWAL, 2004) darf die Grundwassertemperatur durch die thermische Nutzung 100 m im Abstrom des Rückgabestandortes um höchstens 3 K im Vergleich zum „natürlichen“ Zustand verändert werden. Im Kanton Basel-Stadt wird hierbei momentan von einer „natürlichen“ Grundwassertemperatur von 12 °C ausgegangen.  Derzeit werden aber in stark urbanisierten Regionen von Basel bereits Grundwassertemperaturen von bis zu 18 °C im Jahresmittel gemessen. Etwa 50% der Messstellen, die im städtischen Gebiet liegen, wiesen in den Jahren 1994 bis 2013 eine Grundwassertemperatur von über 12.9 bis 14.4 °C im Jahresmittel auf (Abbildung 1).  

Es werden daher Instrumente benötigt, die den Ist-Zustand der Grundwassertemperaturen erfassen, sowie Szenarien zu verschiedenen Einflüssen auf die Temperaturentwicklung in urbanen Grundwasserkörpern abbilden können (z.B. Temperatur-Monitoring-Systeme und numerische Modelle der Grundwasserströmung und des Wärmetransportes). Analytische Modelle werden in Kombination mit tiefendifferenzierten Temperatursensoren verwendet, um den Einfluss des Wärmeeintrags über die Atmosphäre in den Untergrund abzuschätzen. Die Simulationsergebnisse von regionalen, numerischen Wärmetransportmodellen ermöglichen es den Einfluss von bestehenden oder zukünftigen thermischen Grundwassernutzungen oder Einbauten ins Grundwasser auf das thermische Grundwasserregime unter instationären Bedingungen und mit räumlich variablen Aquiferparametern abzuschätzen oder für verschiedene Teilgebiete Jahresbilanzen des Wärmetransportes zu berechnen.

Statistische Auswertung der Jahresmittel der Grundwassertemperaturen in urbanen Gebieten der Stadt Basel und zeitliche Entwicklung des Messstellennetzes (Datengrundlage: Amt für Umwelt und Energie, Basel-Stadt, Schweiz).
Statistische Auswertung der Jahresmittel der Grundwassertemperaturen in urbanen Gebieten der Stadt Basel und zeitliche Entwicklung des Messstellennetzes (Datengrundlage: Amt für Umwelt und Energie, Basel-Stadt, Schweiz).



 

 

BENZ, S.A., BAYER, P., MENBERG, K., JUNG, S., BLUM, P., (2015): Spatial resolution of anthropogenic heat fluxes into urban aquifers. - Science of The Total Environment, 524–525: 427-439.

BUWAL (2004): Wegleitung Grundwasserschutz. Vollzug Umwelt - Bundesamt für Umwelt, Wald und Landschaft, Bern, Switzerland.

EPTING, J., HÄNDEL, F., HUGGENBERGER, P. (2013): Thermal management of an unconsolidated shallow urban groundwater body. - Hydrol. Earth Syst. Sci., 17(5): 1851-1869.

GSchV (2015): Gewässerschutzverordnung Schweiz, Bern, Switzerland.



Export as iCal: Export iCal