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

1957

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1959

1960

1961

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1963

1964

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1976

1977

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1981

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1999

2000

2001

2002

2003

2004

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

1954

1955

1956

1957

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1971

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1973

1974

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2000

2001

2002

2003

2004

2005

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

1956

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2000

2001

2002

2003

2004

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

1971

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1999

2000

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

1972

1973

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1976

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1999

2000

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

1971

1972

1973

1974

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1999

2000

2001

2002

2003

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

1968

1969

1970

1971

1972

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1977

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1979

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1985

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1987

1988

1989

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1991

1992

1993

1994

1995

1996

1997

1998

1999

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

1968

1969

1970

1971

1972

1973

1974

1975

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1978

1979

1980

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1989

1990

1991

1992

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1995

1996

1997

1998

1999

2000

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)

22.03.2006 Folie 24

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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