Flurabstandsprognose im Rheinischen Braunkohlenrevier

Anke Boockmeyer1
1 Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz NRW

7.5 in Grundwasser und Bergbau

26.03.2020, 14:45-15:00, Telemann-Saal

Für die Gewinnung der Braunkohlen im Rheinischen Revier ist es notwendig, die Tagebaue trocken zu halten. Die daraus resultierende großflächige Grundwasserabsenkung hat jedoch Geländesetzungen zur Folge, die nur teilweise reversibel sind. Mit dem Ende des Braunkohlenabbaus etwa Mitte dieses Jahrhunderts wird das Grundwasser wieder ansteigen. Zwar führt dies wieder zu Hebungen der Geländeoberfläche; die ursprüngliche Geländehöhe wird aber nicht überall wieder erreicht. Es kann deshalb nicht ausgeschlossen werden, dass es nach Grundwasserwiederanstieg Bereiche mit Geländevernässungen geben wird. Ziel der Untersuchungen ist deshalb, eine Flurabstandskarte für den stationären Endzustand zu erarbeiten, aus der mögliche Vernässungen identifiziert und auf ihre Ursache hin untersucht werden können.

Für die Erstellung der Flurabstandskarten werden prognostizierte Grundwasserstände und Geländehöhen für das gesamte Rheinische Braunkohlenrevier benötigt (Abb. 1). Die Grundwasserstände werden mit dem 3D-Grundwassermodell des LANUV simuliert. Das Modell berechnet die instationäre, dreidimensionale, teilweise ungesättigte Strömung des Grundwassers für die Bereiche der Venloer Scholle, Erft- und Rurscholle auf der Basis der Finite Elemente Methode mit der Software FeFlow (DHI Wasy). Die Prognose der Geländehöhen erfolgt mit einem von der ZAI GmbH entwickelten 1D-Bodenbewegungsmodell für ausgewählte Punkte. Die Berechnung der Setzungen und Hebungen erfolgt anhand der sich aufgrund der Grundwasserstandsänderungen in den geologischen Schichten einstellenden Spannungsänderungen und basiert dabei auf allgemeingültigen bodenmechanischen Gesetzmäßigkeiten und Zusammenhängen. Dadurch wird auch die Abbildung des zeitverzögerten Setzungs- und auch Hebungsverhaltens der bindigen Schichten ermöglicht. Das Bodenbewegungsmodell wird für jeden Berechnungspunkt anhand von Leitnivellementsmessungen kalibriert. Anschließend wird die zukünftige Geländehöhe an dem ausgewählten Punkt berechnet. Zusätzlich wird an jedem Punkt eine Spannbreite ermittelt, die den Bereich widerspiegelt, in dem der berechnete Wert der Geländehöhe wahrscheinlich schwankt (Worst/Best Case). Durch Interpolation der Ergebnisse wird anschließend eine Geländeoberfläche erarbeitet. Es werden zunächst zwei Szenarien berechnet. Neben einem Szenario, das die Einflüsse des Braunkohlenbergbaus heute sowie zukünftige Entwicklungen berücksichtigt, wird für die Beantwortung der Fragestellung ein Referenzszenario entwickelt. Das Referenzszenario stellt eine hypothetische Berechnung des Zustands dar, der sich eingestellt hätte, wenn keine Bergbautätigkeit im Rheinischen Revier stattgefunden hätte. Für die Ursachenanalyse potenzieller Geländevernässungen werden die Ergebnisse beider Szenarien miteinander verglichen.

Die hier vorgestellten Methoden, Vorgehensweisen und Ergebnisse werden im Projekt „Flurabstandsprognose“ (Projektphase 2016 – 2020) vom LANUV in Begleitung einer Facharbeitsgruppe erarbeitet. 

Übersicht über das Untersuchungsgebiet mit den geologischen Schollen
Übersicht über das Untersuchungsgebiet mit den geologischen Schollen



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