Grundwassermodellierung für die Prognose von Flurabständen im Rheinischen Braunkohlenrevier

Christoph Weidner1, Anke Boockmeyer1, Dorothee Levacher1, Dirk Hüsener1
1 Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz LANUV NRW

P 6.2 in High groundwater - processes, risks, planning aids

Zur Trockenförderung von Braunkohle in den Tagebauen des Rheinischen Reviers ist es erforderlich, die Grundwasserdruckhöhe aller Lockergesteinsaquifere im Bereich der Tagebaue abzusenken, um so die Böschungs- und Sohlstabilität in den Tagebauen zu gewährleisten. Im Zuge dieser Grundwasserabsenkungen kommt es zu teilweise reversiblen, meist großräumigen Geländesenkungen durch Setzung und zeitlich verzögerte Konsolidierung der nichtbindigen und bindigen Lockergesteinseinheiten (Boockmeyer und Weidner, 2017; Giese, 2010). Für den Zeitraum nach Abbauende, bzw. während und nach Abschluss des Grundwasserwiederanstiegs bis zum stationären Endzustand ist zu untersuchen, inwiefern sich die räumliche Verteilung der Grundwasserflurabstände im Vergleich zu einem bergbauunbeeinflussten Zustand verändern wird.

Zur Abschätzung potenzieller Vernässungsbereiche sowie einer Ursachenanalyse kommt ein Grundwassermodell des LANUV zum Einsatz. Das Modell erstreckt sich über drei geologisch-tektonische Schollen (Erftscholle, Rurscholle, Venloer Scholle), in denen sich die aktiven Tagebaue Hambach, Inden und Garzweiler befinden (Abb. 1). Seit Mitte der 1980er Jahre wurden am LANUV Gw-Modelle der drei einzelnen Teilschollen aufgebaut, in 2007 zu einem gemeinsamen FeFlow-3D-Modell zusammengefügt, und für verschiedene Fragestellungen stetig fortentwickelt. Dabei werden alle hydrogeologisch relevanten Schichten vom obersten Grundwasserleiter bis ins Liegende der tiefsten abgebauten Flöze erfasst. Der Zeitraum für die instationäre Kalibrierung reicht derzeit von 1975-2013. Für die darauf aufbauenden stationären oder instationären Prognoserechnungen ist es nötig, die Eingangsdaten (Geologie, Geländeoberkante, Gw-Neubildung, Tagebaue, Gw-Förderungen und -Infiltrationen, Gewässer, …) auf die jeweilige Fragestellung anzupassen.

Zur Prognose von Flurabständen im Rheinischen Revier werden die Ergebnisse der Modellrechungen wie folgt eingesetzt: Einerseits werden die für den Prognosezeitraum (2017 bis ca. 2200) berechneten Grundwasserstände als Eingangsdaten für die eindimensionale Berechnung von Bodenbewegungen an einigen Einzelpunkten im Braunkohlenrevier (Boockmeyer und Weidner, 2017) benötigt. Andererseits werden unter Berücksichtigung der Ergebnisse des Bodenbewegungsmodells Grundwasserstände und Flurabstände prognostiziert, wobei zur Ermittlung potenzieller Vernässungsgebiete und zur Ursachenanalyse verschiedene Varianten berechnet werden.

Die Arbeiten werden von der Arbeitsgruppe „Flurabstandsprognose“ unter der Federführung des LANUV NRW und unter Beteiligung von NRW-Landesministerien (MULNV, MWIDE), Bergbehörde, Geologischem Dienst NRW und Erftverband sowie des Bergbautreibenden und Interessens- und Kommunalvertretern durchgeführt und einem übergeordneten Beratungsgremium unter Federführung des Landesumweltministeriums NRW (MULNV) berichtet. Weitere Informationen sind verfügbar unter: www.lanuv.nrw.de/grundwasserwiederanstieg

Abb. 1: LANUV-Großraummodell des rheinischen Braunkohlenreviers
Abb. 1: LANUV-Großraummodell des rheinischen Braunkohlenreviers



BOOCKMEYER, A. & WEIDNER, C. (2017): Bodenbewegungsberechnungen für die Prognose von Flurabständen im Rheinischen Braunkohlenrevier. – Kurzfassung zur Tagung der FH-DGGV 2018 in Bochum.

GIESE, S. (2010): Bodenbewegungen infolge von Sümpfungsmaßnahmen für tiefe Tagebaue am Beispiel des Rheinischen Braunkohlenreviers. – Dissertation an der Fakultät für Bauingenieurwesen der RWTH Aachen, Schriftenreihe Geotechnik im Bauwesen 6/2010, 298 S.