Die Grundwasseroberfläche (GWO) bildet die obere Grenzfläche eines Grundwasserkörpers. Ihre Tiefenlage – insbesondere für den oberen zusammenhängenden Grundwasserleiter – ist für viele Fragestellungen im Rahmen von Standortbewertungen von Interesse. Beispiele hierfür sind Vorhaben im Tief- und Hochbau, bei der Rohstoffgewinnung, Abschätzungen von Auswirkungen auf die Ökologie und Umwelt sowie die Trink- und Brauchwassernutzung.

Kenntnis über die GWO kann man punktuell an Grundwassermessstellen oder anderen geeigneten Grundwasseraufschlüssen erlangen. In der Fläche, vor allem landesweit, sind lediglich prognostische Abschätzungen möglich.

Für Rheinland-Pfalz wurde mit Einsatz eines stationären FE-Grundwasser-strömungsmodells landesweit eine mittlere Tiefenlage der Grundwasseroberfläche rechnerisch abgeschätzt.
In Verbindung mit dem topografischen Höhenmodell liegt damit auch ein Prognosemodell mittlerer Flurabstände, d.h. einer gemittelten Tiefenlage der Grundwasseroberfläche unterhalb der Geländeoberfläche vor (siehe Abbildung, Flurabstand).

Aufgrund der sehr unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Auflösung der verwendeten Eingangsdaten, ihrer unterschiedlichen Skalierung sowie nicht kongruenter Zeitfenster der Datensätze haben die Modellergebnisse einen stark vereinfachenden, prognostischen Charakter und sind nicht für Nutzung bei einem konkreten Planungsvorhaben geeignet; in diesem Fall sind vorhabenbezogene Vorort-Untersuchungen notwendig.

Weiterhin ist zu berücksichtigen, dass saisonal bedingte Grundwasserschwankungen – vor allem in den Festgesteinen – mehrere Meter betragen können. Darüber hinaus sind seit etwa 2003 in vielen Regionen sinkende Grundwasserstände zu beobachten. Die Modellergebnisse geben trotz dieser Einschränkungen jedoch wichtige orientierende Hinweise im Gebietsmaßstab.

Folgende Eingangsdaten wurden berücksichtigt:

• Gewässerkundliches Flächenverzeichnis
• Digitales Höhenmodell im 5 m-Raster
• Hydrogeologische Übersichtskarte 1:200.000 (HÜK200) für den oberen großräumig zusammenhängenden Grundwasserleiter
• Mittlere Grundwasserneubildung für die Zeitreihe von 1979 bis 2008
• Grundwasserentnahmen des Jahres 2018 (1. Grundwasserstockwerk)
• Gemittelte Grundwasserstände für das 1. Grundwasserstockwerk (variable Zeitreihen aus dem Zeitraum 1950 bis 2019)
• Gemittelte Quellschüttungen (variable Zeitreihen aus dem Zeitraum 1952 bis 2019)
• Abflusswerte für die Pegel des Landesmessnetzes (aus dem Zeitraum 1979 bis 2008)

Die Umsetzung der Daten im Grundwasserströmungsmodell erforderte z.T. die Entwicklung spezieller Vorgehensweisen bei der Datenverarbeitung und beinhaltet zahlreiche Arbeitsschritte (z.B. vernetztes höhenattributiertes Gewässersystem, Bildung gemittelter Grundwasserstände für den Zeitraum 2000 bis 2018, u.a.). Die Modellerstellung erfolgte durch iteratives Vorgehen im Zusammenspiel mit modelltechnischem Sachverstand und Einbinden hydrogeologischer Regionalkenntnisse.

Das generierte FE-Netz umfasst ca. 3,5 Mio. Knoten bei einer mittleren Elementkantenlänge von 80 m. Die Ergebnisdatensätze wurden für ein Raster mit der Kantenlänge 100 m generiert.

Im Zuge der Modellkalibrierung erfolgte eine über die HÜK200 hinausgehende Flächendifferenzierung der Durchlässigkeiten sowie die Überführung der Klassen in konkrete Einzelwerte.

Kalibriert wurde das Strömungsmodell an etwa 460 Grundwassermessstellen des Landesmessnetzes, deren Mehrzahl sich im Oberrheingraben befindet sowie auf die MNQ-Werte des Pegelmessnetzes. Das Ergebnis der Kalibrierung (Vergleich von Modellwert und Messwert) kann als gut bis sehr gut bezeichnet werden (siehe Abbildung, hier mittlere Grundwasserstände):

Seit Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) wurden von den Staatlichen Geologischen Diensten Deutschlands (SGD) zahlreiche Grundlagen erarbeitet, die der Einhaltung der in der WRRL formulierten Ziele dienen.

Zusammen mit der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) begann in diesem Zusammenhang im Jahr 2005 die Ableitung sog. geogener Hintergrundwerte für die oberen Grundwasserleiter. Die Ergebnisse wurden mit den Staatlichen Geologischen Diensten veröffentlicht (BGR 2010, BGR & SGD 2009).

Mit den vorliegenden Untersuchungsergebnissen werden Hinweise gegeben, welche Wertebereiche für Stoffkonzentrationen des natürlichen, ubiquitär überprägten Grundwassers der oberen Grundwasserleiter in Rheinland-Pfalz zu erwarten sind. Der Einfluss, den die geochemischen Eigenschaften des Grundwasserleiters auf die Beschaffenheit des Grundwassers haben, wurde mittels der Zuordnung der Einzugsgebiete der beprobten Messpunkte zu den 32 hydrochemischen Einheiten berücksichtigt.

Projekt

Der Oberrheingraben verfügt auf Grund seiner geologischen Verhältnisse über eine Vielzahl an Geopotenzialen. Hierzu gehören insbesondere die Nutzungsmöglichkeiten für die Tiefe Geothermie (Erdwärme), Kohlenwasserstoffvorkommen, die Einlagerung (Sequestrie¬rung) von CO2, die Druckluftspeicherung sowie die Abschätzung geologi¬scher Risiken (z.B. induzierte Erdbeben).

Das Projekt begann im Oktober 2008. Zusammen mit den Projektpartnern aus Baden-Württemberg, aus Frankreich sowie aus der Schweiz wurde erstmals flächendeckend für diese Region, aufbauend auf einer aktualisierten und harmonisierten geologischen Grundlage, ein 3-D Untergrund- und ein 3-D Temperaturmodell konstruiert. Wesentliche Datengrundlage waren Bohrungen und seismische Profile, wobei letztere teilweise neu aufgearbeitet wurden. Aus den modelltechnischen Ergebnissen konnten anschließend eine Vielzahl an Informationen abgeleitet werden. Die Dokumentation der Ergebnisse sowie der Herangehensweise erfolgte in insgesamt vier Teilberichten. Diese stehen zusammen mit weiteren Informationen auf der Internet-Seite des Projektes bereit.

Projekt

Das Projekt ist Bestandteil der Sicherstellung einer nachhaltigen umweltverträglichen Wasserversorgung in dem grenzüberschreitenden Versorgungsgebiet Südpfalz/Nordelsass. Bereit gestellt wird das Trinkwasser durch den Zweckverband Bad Bergzabern / Wissembourg. Gefördert wird es vorwiegend aus dem tiefgelegenen „dritten Grundwasserleiter“ (UGWL), der sehr altes artesisch gespanntes Grundwasser führt.
Zur langfristigen Schonung dieses Grundwasservorkommens soll auch der „mitteltiefe zweite Grundwasserleiter“ (MGWL) für die Trinkwasssergewinnung insbesondere auch zur Abdeckung von Verbrauchsspitzen herangezogen werden.

Projektträger: Grenzüberschreitender örtlicher Zweckverband Wissembourg-Bad Bergzabern

Fachliche Durchführung durch die Länderübergreifende Arbeitgemeinschaft (LAG) mit:

• Struktur- und Genehmigungsdirektion Süd, Regionalstelle Neustadt (SGD)
• Landesamt für Geologie und Bergbau
• Service Géologique Regional Alsacce (SGAL-BRGM)
• Landesamt für Umwelt, Wasserwirtschaft und Gewerbeaufsucht (LUWG)

Dieses Projekt wurde von der Europäischen Union kofinanziert – Europäischer Fonds für regionale Entwicklung EFRE.

Projektbericht

Im Zuge der Trockenperiode im Zeitraum der Jahre 2003 bis 2006 wurde die Grund-wasserbewirtschaftung mit den Grenzen ihrer damaligen Möglichkeiten konfrontiert.
Die lokalen Trinkwasserversorgungsunternehmen, die Technischen Werke Kaiserslautern Versorgungs-AG (heute Stadtwerke Kaiserslautern GmbH) und der Zweckver-band Wasserversorgung „Westpfalz“ haben zusammen mit den Wasserwirtschaftsbehörden, den beratenden Fachbehörden und Ingenieurbüros den Arbeitskreis „Grundwasserbewirtschaftungskonzept Kaiserslautern“ gebildet und das vorliegende Konzept erarbeitet.

Darin wurde erstmals der Raum Kaiserslautern mit seinen sechs großen Gewinnungsgebieten zusammenhängend betrachtet. Ausgehend von einer Bestandsanalyse, die vom Bewirtschaftungsraum über die Struktur der Wasserversorgung, Betrachtungen zu Bedarf und Dargebot reicht, wurde ein Konzept zur nachhaltigen Grundwasserbewirtschaftung vorgelegt.

Mitglieder des Arbeitskreises „Grundwasserbewirtschaftungskonzept Kaiserslautern“:

• Stadtwerke Kaiserslautern GmbH
• Zweckverband Wasserversorgung „Westpfalz“
• Struktur- und Genehmigungsdirektion Süd – Regionalstelle Kaiserslautern
• Landesamt für Geologie und Bergbau
• Landesamt für Umwelt
• Stadt Kaiserslautern
• BCE Björnsen Beratende Ingenieure
• Peschla + Rochmes GmbH

Der Arbeitskreis ist eine dauerhafte Einrichtung und tauscht sich regelmäßig aus.

Als Grundlage für die geologisch-hydrogeologische Beschreibung der Grundwasserkörper entsprechend der europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) wurden unter Leitung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) von den Staatlichen Geologischen Diensten der Bundesländer hydrogeologische Übersichtskarten bestimmter Inhalte im Maßstab 1 : 200.000 erarbeitet.

Die Pflege und Weiterentwicklung erfolgt durch die BGR. Der bundesweite digitale Kartensatz ist auf der Internet-Seite der BGR zugänglich.

Projekt