Grundwassermodell Oberau – Simulation der instationären Strömungsverhältnisse im Kiesgrundwasserleiter des Loisachtales unter nivalen hydrologischen Randbedingungen

Ulrich Lang1, Hannes Pfäfflin1, Jochen Vogel2
1 Ingenieurgesellschaft Prof. Kobus und Partner GmbH
2 Stadtwerke München

P 1.4 in Hydrogeologie alpiner Räume

Der ergiebige mehrschichtige Kiesgrundwasserleiter des Loisachtales wird von den Stadtwerken München zur Trinkwasserversorgung genutzt. Die Entnahme erfolgt dabei aus dem unteren Teil des quartären Kiesgrundwasserleiters, der über zwei teilweise über 10 m mächtige Tonhorizonte vom oberen Teil des Kiesgrundwasserleiters getrennt ist.

Der Kiesgrundwasserleiter wird über die angrenzenden Berghänge des Ammer- und Estergebirges gespeist. Über die Festgesteinsschwelle bei Eschenlohe findet der unterirdische Abfluss aus dem mehr als 100 m mächtigen quartären Becken in das Murnauer Moos statt. Die Engstelle bei Eschenlohe führt dazu, dass die Piezometerhöhe des unteren Kiesgrundwasserleiters im Norden über Flur gespannt ist und am östlichen Talhang ergiebige Quellbäche aus dem Kiesgrundwasserleiter entspringen.

Im Zusammenhang mit der Verlängerung des bestehenden Wasserrechts wurde ein hydrogeologisches Modell entwickelt, auf dessen Basis ein dreidimensionales instationäres numerisches Grundwassermodell erstellt wurde. Mit Hilfe eines hydrologischen Modells vom oberirdischen Einzugsgebiet wurden die Grundwasserneubildung und der Zufluss über die angrenzenden Berghänge bestimmt. Dabei zeigt sich, dass das nivale Einzugsgebiet in den Wintermonaten zu einem vergleichsweise geringen Randzustrom führt. Erst mit der Schneeschmelze wird der Grundwasserspeicher wieder aufgefüllt und bleibt in der Regel über die Sommermonate auf Grund des Niederschlags bei vergleichsweise hohen Grundwasserständen.

Die hydrologischen Prozesse in den Berghängen werden über das Modell HEC-HMS simuliert. Dabei werden ein Schneespeichermodul, eine Bodenwasserhaushaltsberechnung und ein Speichersystem zur Simulation des Direkt- und Basisabflusses verwendet. Die Berechnung erfolgt differenziert nach den Einzugsgebieten der angrenzenden Bergbäche. Da die Temperatur und damit die Schneeschmelze stark höhenabhängig sind, wird jedes Einzugsgebiet in vier Höhenscheiben gleicher Fläche geteilt und die Temperatur und der Niederschlag höhenkorrigiert angesetzt. Mit dem zeitlich hoch aufgelösten hydrologischen Modell wurden der Randzufluss und die Neubildung auf Tagesbasis berechnet.

Das Grundwassermodell wurde einer langjährigen Kalibrierung auf Monatsbasis unterzogen. Zusätzlich erfolgte die Nachbildung von tagesdifferenzierten Schwankungen während eines Großpumpversuchs im Jahr 1978 und einer mehrwöchigen Betriebsunterbrechung im Jahr 2010. Auf der Grundlage dieses langjährig kalibrierten und mit tagesdifferenzierten Berechnungen überprüften Modells wurde eine Auswirkungsprognose der Trinkwasserentnahme erstellt.  Im Focus der Untersuchungen standen mögliche Auswirkungen der Trinkwasserentnahme auf den Moorwasserhaushalt und auf das Abflussverhalten der Quellbäche. Für die weitergehende Bewilligung ist vorgesehen, die Trinkwassergewinnung unter Berücksichtigung der Versorgungssicherheit mithilfe der Erkenntnisse aus dem Grundwassermodell weiter auf die Belange des Naturschutzes zu optimieren.