Modellgestützte Bemessung von Maßnahmen in der Spreewitzer Rinne zur Minderung der diffusen Eiseneinträge in die Spree

Wilfried Uhlmann1, Carolin Pezenka1, Kai Zimmermann1, Thomas Claus1, Seher Wiebke1, Sven Radigk2
1 Institut für Wasser und Boden Dr. Uhlmann
2 Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH

6.7 in Hydrogeologie in der Praxis

27.03.2020, 12:15-12:30, Händel-Saal

Die Spree hat enorme wasserwirtschaftliche Bedeutung für die Lausitz, den Spree­wald und Berlin. Die großräumige Grundwasserabsenkung durch den Braunkohlen­bergbau führte zur Pyritverwitterung, auch in tangierenden pleistozänen Grund­wasser­leitern. Hier werden gebietsweise sehr hohe Eisenkonzentrationen gemessen. Im Zuge des Grundwasserwiederanstiegs erlangt das Grundwasser erneut hydrau­lischen An­schluss an die Fließgewässer, was zum diffusen Stoffeintrag in die Fließ­gewässer und nachfolgend zum Phänomen der Verockerung führt. Ein markantes Beispiel dafür ist der Eiseneintrag aus den pleistozänen Grundwasser­leitern der Spreewitzer Rinne in die Spree.

Zur Abwehr der diffusen Eiseneinträge eignen sich bevorzugt hydraulische Maßnahmen, wie flussnahe Abfangriegel in der Kombination mit einer Wasser­behand­lung und quellseitige Dichtwände. Nach aktuellem Kenntnisstand sind die Maß­nahmen über eine sehr lange Zeitdauer von mindestens 50 bis 100 Jahren erforderlich. Deshalb sind neben der umweltpolitischen Zielstellung auch wirtschaft­liche Aspekte zu berücksichtigen. Für die einzelnen Maßnahmen waren Bemessungsgrößen zu ermitteln, die Wirkungen zu prüfen und der Betrieb zu optimieren. Dies erfolgte mittels geohydraulischer Modellierung, deren aufgaben­spezifische Anwendung an zwei Beispielen vorgestellt wird.

Der eisenbelastete Grundwasserzustrom zur Spree soll u. a. mit Vertikalfilterbrunnen gefasst werden. Die Effizienz der Maßnahme wird durch das Verhältnis des anteiligen Stoffrückhalts zur gefassten Wassermenge gekennzeichnet. Sie wird durch zahlreiche technische Faktoren, wie die Entfernung des Brunnenriegels vom Fluss, die Brunnen­abstände, die lokale Grundwasserabsenkung und die Lage des Filters, sowie durch natürliche Faktoren, wie die Mächtigkeit und die Durchlässigkeit des Grundwasser­leiters, bestimmt. Störende Faktoren sind u. a. der Schlupf zwischen den Brunnen und die Unterströmung des Flusses. Im konkreten Fall ergaben sich für einen 90 %igen Eisenrückhalt standortspezifische Entnahme­faktoren von 1,5 bis 2,0. Damit ist die Fassung des anderthalbfachen bis doppelten Grund­wasserzustroms zum Fluss erforderlich. Ein höherer Eisenrückhalt erfordert eine unverhältnis­mäßige Erhöhung der Fassungsmenge.

Die Grundwasserströmung in der Spreewitzer Rinne wird maßgeblich vom Potential­unterschied zwischen dem Speicher Lohsa II und der Spree angetrieben. Mit einer ufernahen Dichtwand am Speicher Lohsa II werden der hydraulische Gradient in Richtung Spree und damit der Grundwasserzustrom zur Spree verringert. Modell­gestützt wurde nachgewiesen, dass durch die Dichtwand der diffuse Eisen­eintrag in die Spree um mindestens 40 % vermindert werden kann.

Die wirtschaftliche Bewertung zeigt, dass für den untersuchten Standort und den erwarteten Zeithorizont eine effiziente Lösung zur Minderung des Eiseneintrags in die Spree nur durch die Kombination aus flussnahen Abfangriegeln und einer Dichtwand erreicht werden kann.



Export as iCal: Export iCal