EU-Interreg-Projekt „No Regret“: Möglichkeiten zur ... · Wsp.-diff. GWL1/GWL2 = 2 m, 20 m...
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EUEU--InterregInterreg--Projekt Projekt „„NoNo RegretRegret““: : MMööglichkeiten zur Entlastung glichkeiten zur Entlastung
angespannter Grundwasserkangespannter Grundwasserköörperrper
Wasserwirtschaftliches Gutachten zum
Analyse der wasserwirtschaftlichen Bilanzzusammenhänge und Ausweisung des nutzbaren Dargebots für die Grundwasserkörper:
Ise links,Ise rechts,
Jeetzel links, Ilmenau rechts
Dipl.-Geologe Andreas OgroskePillmannstraße 10 Lübecker Str. 53 – 6338112 Braunschweig 39124 Magdeburg
22.03.2006 Folie 2
Grundwasserabsenkung im Grundwasserabsenkung im DrawehnDrawehn ––Ursachen und LUrsachen und Löösungsanssungsansäätze (?)tze (?)
1. Gutachten zum NO REGRET-Projekt: Ziele, Projektstruktur, Arbeitsschritte
2. Geologische Verhältnisse und Modellaufbau „Der Weg von der Bohrung zum geohydraulischen Modell“
3. Grund- und Oberflächenwasser „GWMS, Pegelstationen und Abflussanalyse“
4. Elemente der Wasserbilanz und Modellergebnisse Ise„Wasserbilanzzusammenhänge Entnahmen –Vorfluterabflüsse“
5. Übertragbarkeit der Ergebnisse auf den Drawehn,Ideen und Lösungsansätze zur Verbesserung des Wasserhaushalts
22.03.2006 Folie 3
Ziele des ProjektesZiele des Projektes
Zielrichtung 1: Pilotuntersuchung Systemzusammenhänge und Ausweisung Grundwasserdargebot imSinne der EU-WRRL (Schwerpunkt für Umweltministerium)
Zielrichtung 2: Suche nach Möglichkeiten zur Entlastung des Wasserhaushaltes der GW-Körper (Schwerpunkt für EU-Interreg-Projekt)
GW-Körper Nr. Fläche EZG davon HGN-Bearbeitung Ise
Ise Lockergestein links 4_2104 548 km² ca. 220 km²
Ise Lockergestein rechts 4_2103 222 km² ca. 200 km²
Jeetzel Lockergestein links NI10_05 734 km²
Ilmenau Lockergestein rechts NI11_01 1.465 km²
Summe: 2.969 km² ca. 420 km²
GW-Körper Nr. Fläche EZG davon HGN-Bearbeitung Ise
Ise Lockergestein links 4_2104 548 km² ca. 220 km²
Ise Lockergestein rechts 4_2103 222 km² ca. 200 km²
Jeetzel Lockergestein links NI10_05 734 km²
Ilmenau Lockergestein rechts NI11_01 1.465 km²
Summe: 2.969 km² ca. 420 km²
GW-KörperGW-Körper Nr.Nr. Fläche EZGFläche EZG davon HGN-Bearbeitung Ise
davon HGN-Bearbeitung Ise
Ise Lockergestein links Ise Lockergestein links 4_21044_2104 548 km²548 km² ca. 220 km²ca. 220 km²
Ise Lockergestein rechtsIse Lockergestein rechts 4_21034_2103 222 km²222 km² ca. 200 km²ca. 200 km²
Jeetzel Lockergestein linksJeetzel Lockergestein links NI10_05NI10_05 734 km²734 km²
Ilmenau Lockergestein rechtsIlmenau Lockergestein rechts NI11_01NI11_01 1.465 km²1.465 km²
Summe:Summe: 2.969 km²2.969 km² ca. 420 km²ca. 420 km²
22.03.2006 Folie 4
Arbeitsschritte, ProjektstrukturArbeitsschritte, Projektstruktur
1. Naturräumliche Grundlagen des Gebietswasserhaushalts als wesentliche Voraussetzungen für die Erkenntnis der wasserwirtschaftlichen Systemzusammenhänge
2. Grundwasserkörperbezogene Wasserbilanzen(Systemzusammenhänge in langjährig mittleren Zuständen)
3. Analysen der wasserwirtschaftlichen Systemzusammenhänge(statistische Zeitreihenauswertungen, Niedrigwasserbetrachtungen)
4. Prognosen und Sensivitätsbetrachtungen, Ausweisung des nutzbaren Dargebots
22.03.2006 Folie 5
Arbeitsstand: Phase 1 Arbeitsstand: Phase 1 -- NaturrNaturrääumliche Grundlagen umliche Grundlagen Datenrecherche und Datenrecherche und --aufbereitungaufbereitung
Geodaten
und
Fachdaten
NLWKN Lüneburg
Entnahmen Feldberegnung,sonstige Entnahmen (noch ausstehend)
Landkreise,LWK
GWMS-Daten (noch ausstehend)
Geodaten (Schutzgebiete, GW-abhängige Ökosysteme, Flächennutzung, DGM 50)
Fachdaten(Wasserrechte und Entnahmen, Vorfluter-Pegeldaten ...)
BohrdatenGROWA 05HÜK200BÜK50
WasserwerkeNLWKN Süd BraunschweigNLfB
GIS (ArcView) + Vorbereitung geohydraulisches Modell (MODFLOW)
22.03.2006 Folie 6
BohrdatenBohrdaten
22.03.2006 Folie 7
Geologischer ProfilschnittGeologischer ProfilschnittBereich Bereich Drawehn Drawehn // GGööhrdehrde
22.03.2006 Folie 8
Zusammenfassung von Schichten und Zusammenfassung von Schichten und Ableitung von kfAbleitung von kf--Werten aus Werten aus geologischen Schichtdatengeologischen Schichtdaten
Generierung von Siebkurven entsprechend der Schichtenansprache
Berechnung kf- Werte aus generierten Siebkurven
Unterscheidung der Substrate in den Bohrsäulen nach • GW-leitend• GW-geringleitend• GW-hemmend und• GW-stauend(Zusammenfassung von Schichten für Modellaufbau)
22.03.2006 Folie 9
RRääumliche umliche Visualisierung Visualisierung und und Vernetzung von Vernetzung von SchichtgrenzenSchichtgrenzen
Export der Bohrsäulen mit • Hauptgemengebestandteil• generierten kf- Werten und• stratigrafischer Einordnung(sofern vorhanden)
als Bohrlochdatei
Vernetzung von Schichtgrenzen• UK GWL 2 (Modellbasis) • UK Zwischenstauer • UK GWL 1
Besonderheit: Vernetzung der Stauerschichtgrenze über gesamtes Modellgebiet, auch wenn kein Stauer vorhanden ist (1 m mächtig, kf-Wert des GWL).
22.03.2006 Folie 10
Vernetzung von SchichtgrenzenVernetzung von Schichtgrenzen
22.03.2006 Folie 11
Grundwassermessstellen (GWMS) Grundwassermessstellen (GWMS) DrawehnDrawehn / / GGööhrdehrde
22.03.2006 Folie 12
Ganglinien des GrundwasserspiegelsGanglinien des GrundwasserspiegelsGGööhrdehrde
40
41
42
43
44
45
46
47
48
49
50
51
5219
6819
6919
7019
7119
7219
7319
7419
7519
7619
7719
7819
7919
8019
8119
8219
8319
8419
8519
8619
8719
8819
8919
9019
9119
9219
9319
9419
9519
9619
9719
9819
9920
0020
0120
0220
0320
0420
0520
0620
0720
0820
09
Gru
ndw
asse
rspi
egel
(mN
N)
Dübbekold F1Kovahl F1Göhrde Forst F1
22.03.2006 Folie 13
Pegelstationen OberflPegelstationen Oberfläächengewchengewäässersser
Q Qvon bis
Bienenbüttel Ilmenau 01.11.1955 31.05.2005Niendorf II W Wrestedter Bach 01.11.1973 31.12.2004Niendorf S Stederau 01.11.1983 31.12.2004Oetzmühle Wipperau 01.11.1973 31.12.2004Süttorf Neetze 01.11.1970 31.12.2004Lüchow OW Jeetzel 01.11.1966 31.12.2004Köhlen K. Mühlenbach 01.11.1984 31.12.2004Krammühle Breselenzer Bach 01.11.1984 31.12.1999
Pegel Gewässer
22.03.2006 Folie 14
Auswertung AbflussdatenAuswertung AbflussdatenPegel BienenbPegel Bienenbüüttel / Ilmenauttel / Ilmenau
Ilmenau_Pegel Bienenbüttel
y = -26,442x + 5886,3
0
1000
2000
3000
4000
5000
6000
7000
8000
9000
1956
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Zeit [a]
NM
7Q(j,
11,1
0) [l
/s]
MN7Q (Niedrigstes 7-Tagesmittel der Durchflüsse in l/s)
Ilmenau_Pegel Bienenbüttel (Entwicklung der Jahreshauptzahlen)
y = -0,0289x + 66,445
y = -0,0161x + 38,89
y = -0,0196x + 43,755
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
14,0
1953
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2006
Zeit [a]
Q [m
³/s]
NNQ MQ MNQ
Ilmenau_Pegel BienenbüttelSaisonalitätsanalyse, Monatsmittel
5,0
6,0
7,0
8,0
9,0
10,0
11,0
12,0
13,0
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez
Monat
Q [m
³/s]
MQ(m)
Ilmenau_Pegel BienenbüttelUnterschreitungsdauer für Qs=MNQ=7,10 [m³/s]
y = 2,0307x + 63,702
0
50
100
150
200
250
300
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Zeit [a]
Unt
ersc
hrei
tung
sdau
er [
d]
22.03.2006 Folie 15
Auswertung AbflussdatenAuswertung AbflussdatenPegel Pegel SSüüttorf ttorf / / NeetzeNeetze
Neetze_Pegel Süttorf
y = -9,9746x + 841,72kein signif ikanter Trend
0
200
400
600
800
1000
1200
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2001
2002
2003
2004
Zeit [a]
NM
7Q(j,
11,1
0) [l
/s]
NM7Q (Niedrigstes 7-Tagesmittel der Durchflüsse in l/s)
Neezte_Pegel Süttorf (Entwicklung der Jahreshauptzahlen)
y = -0,0132x + 27,276y = -0,012x + 24,68
y = -0,0089x + 18,296
0,2
0,4
0,6
0,8
1,0
1,2
1,4
1,6
1969
1970
1971
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2001
2002
2003
2004
2005
2006
Zeit [a]
Q [m
³/s]
NNQ MQ MNQNeetze_Pegel Süttorf
Saisonalitätsanalyse, Monatsmittel
0,8
0,9
0,9
1,0
1,0
1,1
1,1
1,2
1,2
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov Dez
Monat
Q [m
³/s]
MQ(m)
Neetze_Pegel SüttorfUnterschreitungsdauer für Qs=MNQ=0,85 [m³/s]
y = 7,2196x - 2,7815
0
50
100
150
200
250
300
350
1970
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2004
Zeit [a]
Unt
ersc
hrei
tung
sdau
er [
d]
22.03.2006 Folie 16
Auswertung AbflussdatenAuswertung AbflussdatenPegel LPegel Lüüchow OW / chow OW / JeetzelJeetzel
Jeetzel_Pegel Lüchow OW
y = -1,582x + 1724,4kein signif ikanter Trend
0
500
1000
1500
2000
2500
3000
3500
4000
1967
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1997
1998
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2000
2001
2002
2003
Zeit [a]
NM
7Q(j,
11,1
0) [l
/s]
NM7Q (Niedrigste 7-Tagesmittel der Durchflüsse in l/s)
Jeetzel_Pegel Lüchow OWUnterschreitungsdauer für Qs=MNQ=3,78 [m³/s]
y = 0,8409x + 105,84
0
50
100
150
200
250
1967
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2001
2002
2003
2004
Zeit [a]
Unt
ersc
hrei
tung
sdau
er [
d]
Jeetzel_Pegel Lüchow OW (Entwicklung der Jahreshauptzahlen)
y = -0,0327x + 71,245
y = 0,0143x - 27,087
y = 0,0029x - 1,8987
0,0
2,0
4,0
6,0
8,0
10,0
12,0
1965
1966
1967
1968
1969
1970
1971
1972
1973
1974
1975
1976
1977
1978
1979
1980
1981
1982
1983
1984
1985
1986
1987
1988
1989
1990
1991
1992
1993
1994
1995
1996
1997
1998
1999
2000
2001
2002
2003
2004
2005
2006
Zeit [a]
Q [m
³/s]
NNQ MQ MNQ
Jeetzel_Pegel Lüchow OWSaisonalitätsanalyse, Monatsmittel
3,0
6,0
9,0
12,0
Jan Feb Mär Apr Mai Jun Jul Aug Sept Okt Nov DezMonat
Q [m
³/s]
MQ(m)
22.03.2006 Folie 17
Elemente der WasserhaushaltsbilanzElemente der Wasserhaushaltsbilanz
BilanzgebietVorflu
ter
(Grundwasserzuführung)
Grundwasserzufluss
Input = Output
Grundwasser-abfluss
oberirdischer Abfluss
oberirdischer Zufluss
(Grundwasserentzug)
Nutzungsverluste (Entnahmen minus Wiedereinleitung)Gesamtzufluss aus Niederschlägen
(GWN + Direktabfluss) oberirdische Ein-/Überleitungen
oberirdische Ab-/Überleitungen
GW-Zehrung (bes. Gewässerverdunstung)
Methodik der einheitlichen Bilanzierung von Grund- und Oberflächenwasser
langjährige mittlere hydrologische Zustände / langfristig verfügbares Dargebot
22.03.2006 Folie 18
Wasserbilanz Wasserbilanz IseIse (Prinzipschnitt)(Prinzipschnitt)
22.03.2006 Folie 19
Prognoserechnungen Prognoserechnungen Ergebnisse Modellierung Ergebnisse Modellierung IseIse--EinzugsgebietEinzugsgebiet
Beispielhafte Berechnungsvariante:Auswirkungen Beregnungsrechte 7-Jahres-Maximum (stationär = dauerhaft) gegenüber Beregnungsrechte 7a-Mittel (entspricht mittlerer Erhöhung um 4,2 Mio m³/a / ca. 50 % im Ise-EZG)
A.) stationäre Modellrechnungen Prognose der Wirkungen veränderter Entnahmesituationen als dauerhafter Zustand auf Grundwasserstand und Wasserbilanz
B.) instationäre Modellrechnungen (in Monatsschritten 1997-2003)Prognose der Wirkungen von z.B. Trockenjahren auf GW-Stand und Wasserbilanz
Beachte: Stationäre Berechnungen zeigen die Wirkung dauerhafter Veränderungen.
22.03.2006 Folie 20
IseIse--ErgebnisseErgebnisse
MODELL ISE:Auswirkungen Beregnungsrechte max. (dauerhaft) gegenüber Beregnungsrechte 7a-Mittel (entspricht mittlererErhöhung um 4,2 Mio m³/a (ca. 50 %) im Ise-EZG
22.03.2006 Folie 21
Wirkungsrichtungen erhWirkungsrichtungen erhööhter Wasserfhter Wasserföörderungrderung(in Auswertung der Modellergebnisse des (in Auswertung der Modellergebnisse des IseIse--Einzugsgebietes)Einzugsgebietes)
Wirkung 1: Wasserspiegelabsenkung
positiv:
kaum Wasserspiegeländerungen in Gebieten mit flurnahem
Grundwasser (GW-abhängige
Ökosysteme, NSG/FFH)
Wirkung 2: Abflussminderung
negativ:
Verminderung des Grundwasser-
/Basisabflusses und damit
Reduzierung des Vorfluterabflusses
22.03.2006 Folie 22
Abflussminderung durch GWAbflussminderung durch GW--AbsenkungAbsenkung
Beachte: Kurzzeitige GW-Absenkungen (Trockenjahre) werden teilweise gepuffert und wirken sich zumeist nicht unmittelbar auf den Vorfluterabfluss aus (lange Fließzeiten !).
22.03.2006 Folie 23
Bilanzen instationBilanzen instationäärer Modellberechnungenrer ModellberechnungenGW-Bilanzsummen & GW-Spiegelgang im Einzugsgebiet der Ise
-2,0E+05
-1,0E+05
0,0E+00
1,0E+05
2,0E+05
3,0E+05
4,0E+05
5,0E+05
6,0E+05
7,0E+05
8,0E+05
Jan 97 Jan 98 Jan 99 Jan 00 Jan 01 Jan 02 Jan 03 Jan 04
GW
-Abf
luss
Ise,
GW
-För
deru
ng a
us B
runn
enG
W-N
eubi
ldun
g &
GW
-Spe
iche
ränd
erun
g [m
³/d]
50
55
60
65
70
75
GW
-Spi
egel
(Mod
ell)
[mN
N]
GW-Abfluss Ise GW-Förderung aus BrunnenGW-Speicheränderung GW-NeubildungEMMEN I EMMEN II
Entnahmeänderungen wirken in der Wasserbilanz im Wesentlichen auf • Vorfluterabfluss • unterirdische Randzuflüsse /-abflüsse über Einzugsgebietsgrenzen• Speicheränderung im GWL (nur in instationären Berechnungen ersichtlich)
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LLöösungsanssungsansäätze / Waldumbau zur tze / Waldumbau zur Verbesserung des GrundwasserhaushaltsVerbesserung des Grundwasserhaushalts
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LLöösungsanssungsansäätze / Waldumbau zur tze / Waldumbau zur Verbesserung des GrundwasserhaushaltsVerbesserung des Grundwasserhaushalts
Waldumbau Kiefer zu Buche: Erhöhung der Grundwasserneubildung um 50 bis 100 mm/a, d.h. bei 100 ha Waldumbau ca. 50 bis 100.000 m³/a Zugewinn für GW-Haushalt
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Weitere Ideen zur Verbesserung des Weitere Ideen zur Verbesserung des Grundwasserhaushalts und mGrundwasserhaushalts und möögliche Wirkungengliche Wirkungen
1. Feldberegnung verstärkt aus Elbe-Seitenkanal
2. Überleitung aus Fließgewässern und Versickerung (Retention/Hochwasserrückhalt, bereits ab MQ?, Nutzung von Waldflächen, Brachflächen...)
3. Gewässerrenaturierung und Wasserrückhalt im Oberlauf(Aufstau, Vernässung – damit verstärkte Versickerung, aber auch verstärkte Verdunstung)
Prinzipberechnung: Wirkung Erhöhung GW-Spiegel im GWL 1 auf Dargebot im GWL 2 (1 km²), Wsp.-diff. GWL1/GWL2 = 2 m, 20 m Geschiebemergelstauer mit kf=1*10-7 m/sDurchsickerung ca. 300.000 m³/aDurchsickerung bei Erhöhung Wsp.-diff um 1 m : ca. 450.000 m³/a
Abflussminderung der Vorfluter in Feuchtperioden nicht nachteilig bzw. bei HW sogar wünschenswert
Prinzipberechnung: Wasserrückhalt durch Speicherung im GWL(1 km²)1 m Wsp.-aufhöhung entspricht bei eff. Porosität von 20 %: ca. 200.000 m³ Rückhalt im GWL
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