The HÜK250 (INSPIRE) describes the hydrogeological characteristics of the upper continuous aquifers in Germany at a scale of 1:250,000. According to the Data Specification on Geology (D2.8.II.4_v3.0) the content of the map is stored in a INSPIRE-compliant GML file: HUEK250.gml. The GML file together with a Readme.txt file is provided in ZIP format. The Readme.txt file (German/English) contains detailed information on the GML file content. Data transformation was proceeded by using the INSPIRE Solution Pack for FME according to the INSPIRE requirements.
Die Karte „Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 200 000 - Mächtigkeit des oberen Grundwasserleiterkomplexes“ verdeutlicht die großräumige Verbreitung und die Mächtigkeit (in Meter) des oberen überregional bedeutenden Grundwasserleiterkomplexes. Je nach Informationsdichte werden die Angaben zur Mächtigkeit mehr oder weniger stark zusammengefasst. Als Grundwasserleiter werden bei dieser Kartendarstellung alle Sande (bis in den Feinstsandbereich) und Kiese eingestuft, deren Schluff- oder Tongehalt unter 5% liegt. So wird auf Grund der Schichtbeschreibung z.B. ein sehr schwach schluffiger Feinsand noch als Grundwasserleiter angesprochen, während ein schwach schluffiger Feinsand als gering wasserleitend bezeichnet wird. In den Lockergesteinsgebieten Niedersachsens werden großräumig zwei übergeordnete Grundwasserleiterkomplexe unterschieden. Der obere Grundwasserleiterkomplex setzt sich aus Sanden und Kiesen des Pleistozän sowie aus Sanden des Pliozän und des Obermiozän zusammmen. Der untere Grundwasserleiterkomplex besteht aus durchlässigen Sedimenten des Unter- bis Mittelmiozän, den sog. Braunkohlensanden. Getrennt werden die beiden Grundwasserleiterkomplexe durch den Grundwasserhemmer Oberer Glimmerton, der aus schluffig-tonigen Sedimenten des Mittel- bis Obermiozän besteht. In den Gebieten, in denen als trennende Zwischenschicht (Grundwasserhemmer) der Obere Glimmerton fehlt, ist - großräumig betrachtet - in der Regel nur ein Grundwasserleiterkomplex ausgebildet. Dieser Fall tritt sowohl im Bereich tief eingeschnittener Rinnen, als auch im Bereich stark herausgehobener Salzstöcke auf. Im östlichen Teil von Niedersachsen ist der Obere Glimmerton flächenhaft abgetragen worden. Im Kartenbild wird daher in diesen Gebieten nur ein Grundwasserleiterkomplex dargestellt und als oberer Grundwasserleiterkomplex bezeichnet, obwohl ihm in diesen Gebieten auch die durchlässigen Sedimente der Braunkohlensande, die sonst den unteren Grundwasserleiterkomplex bilden, zugerechnet werden. Die Basis des oberen Grundwasserleiterkomplexes bildet also entweder der Obere Glimmerton oder, bei dessen Fehlen, untermiozäne bis oligozäne Tone und Schluffe. Auf der Karte werden in der Farbskala zwei Bereiche unterschieden: 1. Gebiete, in denen der Aquiferkomplex gegliedert ist, d.h. der Obere Glimmerton ist großflächig verbreitet und trennt ein oberes von einem unteren Stockwerk. 2. Gebiete, in denen der Aquiferkomplex ungegliedert ist, weil entweder die Trennschicht Glimmerton fehlt oder ein unterer untermiozäner Grundwasserleiter nicht ausgebildet ist. Es ist möglich, dass regional andere geringdurchlässige Sedimente, wie z.B. quartäre Beckentone, die Funktion von trennenden Zwischenschichten übernehmen können, die dann eine räumlich begrenzte Aufteilung des Grundwasserleiterkomplexes in zwei oder mehrere Grundwasserstockwerke bewirken. Auf Grund der vorliegenden Daten lassen sich aber zu wenig Aussagen über die flächenhafte Verbreitung von gering durchlässigen quartären Sedimenten machen, da sie nicht wie der Glimmerton über größere Bereiche eine konstante Erscheinungsform aufweisen, sondern in ihrer Fazies auch über kurze Distanzen sehr unterschiedlich ausgebildet sein können. Daher können sie in dieser Übersichtskarte nicht berücksichtigt werden, obwohl sie für die regionale Grundwasserhydraulik oft eine große Bedeutung haben. Die Tiefenlage der Basis des oberen Grundwasserleiterkomplexes wird in einer separaten Karte dargestellt.
Die Karte "Basis des oberen Grundwasserleiterkomplexes" verdeutlicht die großräumige Verbreitung und die Tiefenlage (in Meter zu NN) des oberen überregional bedeutenden Grundwasserleiterkomplexes. Je nach Informationsdichte werden die Angaben zur Tiefenlage mehr oder weniger stark zusammengefasst. Sind innerhalb einer Farbfläche nur teilweise weitere Untergliederungen möglich, erscheinen diese Tiefeninformationen als farbige Linien in den Flächen. Als Grundwasserleiter werden bei dieser Kartendarstellung alle Sande (bis in den Feinstsandbereich) und Kiese eingestuft, deren Schluff- oder Tongehalt unter 5% liegt. So wird auf Grund der Schichtbeschreibung z.B. ein sehr schwach schluffiger Feinsand noch als Grundwasserleiter angesprochen, während ein schwach schluffiger Feinsand als gering wasserleitend bezeichnet wird. In den Lockergesteinsgebieten Niedersachsens werden großräumig zwei übergeordnete Grundwasserleiterkomplexe unterschieden. Der obere Grundwasserleiterkomplex setzt sich aus Sanden und Kiesen des Pleistozän sowie aus Sanden des Pliozän und des Obermiozän zusammen. Der untere Grundwasserleiterkomplex besteht aus durchlässigen Sedimenten des Unter- bis Mittelmiozän, den sog. Braunkohlensanden. Getrennt werden die beiden Grundwasserleiterkomplexe durch den Grundwasserhemmer Oberer Glimmerton, der aus schluffig-tonigen Sedimenten des Mittel- bis Obermiozän besteht. In den Gebieten, in denen als trennende Zwischenschicht (Grundwasserhemmer) der Obere Glimmerton fehlt, ist - großräumig betrachtet - in der Regel nur ein Grundwasserleiterkomplex ausgebildet. Dieser Fall tritt sowohl im Bereich tief eingeschnittener Rinnen, als auch im Bereich stark herausgehobener Salzstöcke auf. Im östlichen Teil von Niedersachsen ist der Obere Glimmerton flächenhaft abgetragen worden. Im Kartenbild wird daher in diesen Gebieten nur ein Grundwasserleiterkomplex dargestellt und als oberer Grundwasserleiterkomplex bezeichnet, obwohl ihm in diesen Gebieten auch die durchlässigen Sedimente der Braunkohlensande, die sonst den unteren Grundwasserleiterkomplex bilden, zugerechnet werden. Die Basis des oberen Grundwasserleiterkomplexes bildet also entweder der Obere Glimmerton oder, bei dessen Fehlen, untermiozäne bis oligozäne Tone und Schluffe. Auf der Karte werden in der Farbskala zwei Bereiche unterschieden: 1. Gebiete, in denen der Aquiferkomplex ungegliedert ist, weil entweder die Trennschicht Glimmerton fehlt oder ein unterer untermiozäner Grundwasserleiter nicht ausgebildet ist. 2. Gebiete, in denen der Aquiferkomplex gegliedert ist, d.h. der Obere Glimmerton ist großflächig verbreitet und trennt ein oberes von einem unteren Stockwerk. Es ist möglich, dass regional andere geringdurchlässige Sedimente, wie z.B. quartäre Beckentone, die Funktion von trennenden Zwischenschichten übernehmen können, die dann eine räumlich begrenzte Aufteilung des Grundwasserleiterkomplexes in zwei oder mehrere Grundwasserstockwerke bewirken. Auf Grund der vorliegenden Daten lassen sich aber zu wenig Aussagen über die flächenhafte Verbreitung von gering durchlässigen quartären Sedimenten machen, da sie nicht wie der Glimmerton über größere Bereiche eine konstante Erscheinungsform aufweisen, sondern in ihrer Fazies auch über kurze Distanzen sehr unterschiedlich ausgebildet sein können. Daher können sie in dieser Übersichtskarte nicht berücksichtigt werden, obwohl sie für die regionale Grundwasserhydraulik oft eine große Bedeutung haben. Die Mächtigkeit des oberen Grundwasserleiterkomplexes wird in einer separaten Karte dargestellt.
Die hydrogeologische Profiltypenkarte der ungesättigten Zone ist in digitaler Form vorhanden. Untersucht wurde die ungesättigte Zone (Sickerwasserpassage) bis zum Hauptgrundwasserleiter. Ein Schema definiert 10 charakteristische Profiltypen, die in ihrer flächenhaften Verbreitung dargestellt sind. Es wird zwischen Grundwasserleiter (Sand, Kies) und Grundwassergeringleiter (Geschiebelehm, Geschiebemergel, Beckenton usw.) unterschieden. Als Grundwasserniveau dienten die niedrigen Wasserstände aus dem Trockenjahr 1996.
Die Karte zeigt die Grundwasserleitertypen der oberflächennahen Gesteine im Maßstab 1:500 000. Die Gesteinseinheiten der Geologischen Übersichtskarte sind in drei Klassen eingeteilt worden, die die wesentlichen Leitereigenschaften beschreiben: Porengrundwasserleiter, Kluftgrundwasserleiter und Grundwassergeringleiter. - Porengrundwasserleiter Diese nicht verfestigten Sedimentgesteine bestehen überwiegend aus den gröberen Kornkomponenten Kies und Sand und weisen ein zusammenhängendes Hohlraumvolumen auf, das je nach konkreter Zusammensetzung zwischen 10 und 35 % des Gesteinsvolumens beträgt. Das Grundwasser kann sich in diesen Gesteinen gut bewegen, ist relativ gleichmäßig verteilt und bildet eine deutlich ausgeprägte Grundwasseroberfläche aus, die durch Bohrungen gut erschlossen werden kann. - Grundwassergeringleiter Gesteine mit sehr geringen effektiven Hohlraumanteilen und dichten Gesteinsmassen können Grundwasser nur in geringem Maße speichern oder weiterleiten. Als solche Grundwassergeringleiter wirken die feinkörnigen Locker- und Festgesteine (tonig, schluffig), aber auch die kaum geklüfteten dichten Vulkanite und Magmatite. Die tonigen Gesteine weisen zwar eine hohe primäre Porosität von über 30% auf, diese steht aber wegen der in ihnen wirkenden kapillaren Kräfte für die Grundwasserbewegung nicht zur Verfügung. - Kluftgrundwasserleiter Diese verfestigten kompakten Gesteine, die überwiegend durch Diagenese von Sedimenten entstanden sind, sind nachträglich durch tektonische Beanspruchung in unterschiedlichem Maße geklüftet und gestört worden. Dieses sekundäre Hohlraumvolumen nimmt nur einen geringen Teil (wenige %) des gesamten Gesteinsvolumens ein, kann aber eine relativ schnelle Bewegung des Grundwassers begünstigen. Das primäre Hohlraumvolumen ist in diesen Gesteinen durch die Diageneseprozesse erheblich reduziert worden. Die hier vorliegende Karte entstand durch eine Umattributierung der Inhalte der "Geologischen Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000" und berücksichtigt somit in der Regel nur einen Tiefenbereich von ca. 2 m unter Geländeoberkante. Informationen über die Eigenschaften tieferliegender Gesteinsschichten sind aus dieser Karte nicht zu entnehmen.
Die Grundwasserstände in einem Ballungsgebiet wie Berlin unterliegen nicht nur naturbedingten Abhängigkeiten, wie Niederschlägen, Verdunstungen, unterirdischen Abflüssen, sondern sie werden auch durch menschliche Einwirkungen – Grundwasserentnahmen, Bebauung, Versiegelung der Oberfläche, Entwässerungsanlagen und Wiedereinleitungen – stark beeinflusst. Hauptfaktoren bei der Entnahme sind die Grundwasserförderungen der öffentlichen Wasserversorgung, private Gewinnungsanlagen und Grundwasserförderungen bei Baumaßnahmen. Zur Grundwasserneubildung tragen hauptsächlich Niederschläge (vgl. Karte 02.17 ), Uferfiltrat, künstliche Grundwasseranreicherungen mit Oberflächenwasser und Wiedereinleitungen in das Grundwasser im Zusammenhang mit Baumaßnahmen bei. In Berlin sind zwei Grundwasserstockwerke ausgebildet: Das tiefere führt Salzwasser und ist durch eine etwa 80 Meter mächtige Tonschicht von dem oberen süßwasserführenden Grundwasserstockwerk hydraulisch – mit Ausnahme lokaler Fehlstellen der Tonschicht – getrennt. Dieses etwa 150 Meter mächtige Süßwasserstockwerk, das für die Berliner Trink- und Brauchwasserversorgung genutzt wird, besteht aus einer wechselnden Abfolge von rolligen und bindigen Lockersedimenten: Sande und Kiese (rollige Schichten) bilden die Grundwasserleiter, während Tone, Schluffe, Geschiebemergel und Mudden (bindige Schichten) Grundwasserhemmer darstellen (SenGUV 2007). Die Oberfläche des Grundwassers wird in Abhängigkeit von dem (meist geringen) Grundwassergefälle und der Geländemorphologie in unterschiedlichen Tiefen angetroffen (Abb. 1). Der Grundwasserflurabstand wird als lotrechter Höhenunterschied zwischen der Geländeoberkante und der Grundwasseroberfläche definiert (DIN 4049-3). Wird der Grundwasserleiter von schlecht durchlässigen, bindigen Schichten (Grundwasserhemmern, wie z. B. Geschiebemergel) so überlagert, dass das Grundwasser nicht so hoch ansteigen kann, wie es seinem hydrostatischen Druck entspricht, liegt gespanntes Grundwasser vor. In diesem Fall ist der Flurabstand als der lotrechte Höhenunterschied zwischen der Geländeoberkante und der Grundwasseroberfläche definiert, die von der Unterkante des grundwasserhemmenden Geschiebemergels bzw. von der Oberkante des unterlagernden Grundwasserleiters gebildet wird (Abb. 1). Die Flurabstandskarte gibt einen Überblick über die räumliche Verteilung von Gebieten gleicher Flurabstandsklassen. Sie wurde auf Grundlage der Daten aus dem Zeitraum Mai 2020 berechnet, die niedrige Grundwasserstände repräsentieren, und hat für den jeweils oberflächennahen Grundwasserleiter mit dauerhafter Wasserführung Gültigkeit. Dies ist zumeist der in Berlin wasserwirtschaftlich genutzte Hauptgrundwasserleiter, GWL 2 nach der Gliederung von Limberg & Thierbach 2002, der im Urstromtal unbedeckt, auf den Hochflächen jedoch mit bindigen Sedimentschichten bedeckt ist. Im Bereich des Panketals bezieht sich der Flurabstand auf den Grundwasserstand des GWL 1, da dieser den obersten, flächenhaft ausgebildeten Grundwasserleiter repräsentiert. Dieser Panketalgrundwasserleiter liegt über dem Hauptgrundwasserleiter. Von besonderer Bedeutung sind vor allem Flächen mit geringem Flurabstand (bis etwa vier Meter). In Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Deckschichten über dem Grundwasser können dort Bodenverunreinigungen besonders schnell zu Beeinträchtigungen des Grundwassers führen. Die Flurabstandskarte ist eine wesentliche Grundlage für die Erarbeitung einer Karte zur Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung und geht als Parameter für die Mächtigkeit der Grundwasserüberdeckung in die Karte der Verweilzeit des Sickerwassers in der ungesättigten Zone ein (s. Karte 02.16 ). Die räumliche Überlagerung der Flurabstände mit der Beschaffenheit der geologischen Deckschichten ermöglicht die Abgrenzung von Gebieten unterschiedlicher Schutzfunktionen der Grundwasserüberdeckung. Die Kenntnis der Flurabstände ermöglicht des Weiteren eine Einschätzung, an welchen Standorten Grundwasser Einfluss auf die Vegetation hat. Der Einfluss des Grundwassers auf die Vegetation hängt von der Durchwurzelungstiefe der einzelnen Pflanze und, je nach Bodenart, vom kapillaren Aufstiegsvermögen des Grundwassers ab. Der Flurabstand, bei dem Grundwasser bis zu einem gewissen Grad für Bäume nutzbar sein kann, wird für Berliner Verhältnisse im Allgemeinen mit vier Metern angegeben. Die Vegetation der Feuchtgebiete ist in ihrem Wasserbedarf meist auf das Grundwasser angewiesen und benötigt einen Flurabstand von weniger als 50 Zentimetern. Im Vergleich zu der hier dargestellten Flurabstandskarte 2020, die niedrige Grundwasserstände repräsentiert, beschreibt die Flurabstandskarte 2009 mittlere Grundwasserstände. Die Grundwasserstände sind im Stadtgebiet in vielfältiger Weise künstlich beeinflusst . Die ersten Grundwasserabsenkungen und damit das Trockenlegen von Feuchtgebieten im Berliner Raum sind auf die Entwässerung von Sumpfgebieten wie z.B. dem Hopfenbruch in Wilmersdorf im 18. Jahrhundert zurückzuführen. Im 19. und 20. Jahrhundert wurden durch den Ausbau von Kanälen weitere Gebiete entwässert. Das Grundwasser wurde dann durch die verstärkte Nutzung als Trink- und Brauchwasser, durch Wasserhaltungen bei Baumaßnahmen sowie durch Einschränkungen der Grundwasserneubildungsraten infolge der Versiegelung des Bodens weiter abgesenkt bzw. starken periodischen Schwankungen mit Amplituden bis zu 10 Meter am Standort unterworfen. Bis zum Ende des neunzehnten Jahrhunderts unterlag der Grundwasserstand weitgehend nur den durch die Niederschläge hervorgerufenen natürlichen jahreszeitlichen Schwankungen. Ab 1890 bis zum Zweiten Weltkrieg prägten dann der steigende Wassergebrauch der rasch wachsenden Stadt sowie Grundwasserhaltungen das Grundwassergeschehen. Große Grundwasserhaltungen für den U- und S-Bahnbau (z. B. Alexanderplatz, Friedrichstraße) sowie andere Großbauten senkten das Grundwasser in der Innenstadt flächenhaft über längere Zeiträume um bis zu acht Meter ab. Infolge des Zusammenbruchs der Wasserversorgung am Ende des Krieges erreichte das Grundwasser fast wieder die natürlichen Verhältnisse (Abb. 2). In den Wassergewinnungsgebieten haben sich im Einzugsbereich der Brunnen der Wasserwerke dauerhafte, weitgespannte und tiefe Absenkungstrichter ausgebildet. Dort sind zudem, analog zu den innerhalb des Jahres schwankenden Fördermengen der meisten Wasserwerke, zum Teil erhebliche Schwankungen der Grundwasserstände zu beobachten. Schon zu Beginn des letzten Jahrhunderts fielen im Grunewald der Riemeistersee und der Nikolassee durch die Wasserentnahmen des Wasserwerkes Beelitzhof trocken. Der Spiegel des Schlachtensees fiel um 2 Meter, der Spiegel der Krummen Lanke um 1 Meter. Zum Ausgleich wird unter Umkehrung der natürlichen Fließrichtung seit 1913 Havelwasser in die Grunewaldseen gepumpt. Die Feuchtgebiete Hundekehlefenn, Langes Luch, Riemeisterfenn sowie die Uferbereiche der Seen konnten nur durch diese Maßnahme erhalten werden. Die Absenktrichter der Brunnengalerien an der Havel wirken sich bis weit in den Grunewald aus. So sank der Grundwasserstand am Postfenn zwischen 1954 und 1974 um 3,5 m, am Pechsee im Grunewald zwischen 1955 und 1975 um 4,5 m. Durch die Entnahme der Brunnengalerien am Havelufer kommt es selbst in unmittelbarer Nähe der Havel zu starker Austrocknung im Wurzelraum der Pflanzen. Um die negativen Auswirkungen der Grundwasserabsenkungen zu mildern, werden einige Feuchtgebiete und Moore durch Überstauung und Versickerung von Oberflächenwasser wieder vernässt. Beispiele sind die Naturschutzgebiete Großer Rohrpfuhl und Teufelsbruch im Spandauer Forst, das Teufelsfenn im Grunewald sowie die Lietzengrabenniederung mit der Bogenseekette in Pankow. Großflächige Absenkungen ergaben sich ebenso im Bereich des Spandauer Forstes, bedingt durch die seit den 1970er Jahren erheblich angestiegene Grundwasserförderung des Wasserwerkes Spandau. Mit Hilfe einer 1983 in Betrieb genommenen Grundwasseranreicherungsanlage wurde durch die Versickerung von aufbereitetem Havelwasser der Grundwasserstand allmählich wieder angehoben. Bis Mai 1987 konnte der Grundwasserstand im Spandauer Forst im Durchschnitt zwischen 0,5 und 2,5 m angehoben werden. Wegen der Vernässung von Kellern angrenzender Wohngebiete wurde die Grundwasseranreicherung in diesem Gebiet teilweise wieder beschränkt. Mit der gleichzeitigen Steigerung der Fördermengen des Wasserwerks Spandau sank der Grundwasserstand bis 1990 wieder ab. Durch eine weitere Reduzierung der Fördermengen kam es in der Folgezeit zu einem erneuten Anstieg des Grundwassers (Abb. 3). Generell ist im Westteil Berlins bereits seit Ende der 1980er Jahre ein Wiederanstieg der Grundwasserstände zu beobachten. Ursache dafür waren in erster Linie drei gegensteuernde Maßnahmen wider den sinkenden Grundwassertrend: Die Erhöhung der künstlichen Grundwasseranreicherung durch gereinigtes Oberflächenwasser in wasserwerksnahen Gebieten (Spandau, Tegel und Jungfernheide) führte zu geringeren Absenkungsbeträgen. Die Wiedereinleitpflicht bei Grundwasserhaltungsmaßnahmen für große Baumaßnahmen führte zu einer geringeren Belastung des Grundwasserhaushalts. Die Einführung des Grundwasserentnahmeentgelts bewirkte einen sparsameren Umgang mit der Ressource Grundwasser. In den östlichen Bereichen wirkte sich die aufgrund des rückläufigen Wassergebrauchs verringerte Rohwasserförderung der Berliner Wasserbetriebe seit der politischen Wende 1989 deutlich aus. Fünf kleinere Berliner Wasserwerke stellten ihre Produktion in den Jahren von 1991 bis 1997 völlig ein: Altglienicke, Friedrichsfelde, Köpenick, Riemeisterfenn und Buch. Dadurch stiegen die Grundwasserstände stadtweit bis in die Mitte der 1990er Jahre wieder an. Es kam in diesem Zeitraum gebietsweise durch den Grundwasserwiederanstieg bei nicht fachgerecht abgedichteten Kellern zu zahlreichen Vernässungsschäden. In zwei Gebieten waren die Schäden so umfangreich, dass grundwasserregulierende Maßnahmen durchgeführt wurden (Rudow, Kaulsdorf). Im September 2001 wurde zusätzlich die Trinkwasserproduktion der beiden Wasserwerke Johannisthal und Jungfernheide vorübergehend eingestellt; bei letzterem auch die künstliche Grundwasseranreicherung. Im Rahmen des Grundwassermanagements wird am Standort Johannisthal jedoch weiterhin Grundwasser gefördert, um laufende lokale Altlastensanierungen und Baumaßnahmen nicht zu gefährden. Am Standort Jungfernheide wird seit Januar 2006 die Grundwasserhaltung von einer Firma zum Schutz ihrer Gebäude betrieben. Die Gesamtförderung der Wasserwerke zu Trinkwasserzwecken hat sich innerhalb von 30 Jahren in Berlin um über ca. 40 % verringert: 1989 wurden 378 Millionen m³, im Jahr 2020 dagegen nur 234 Millionen m³ gefördert.
Geologische Profilschnitte vermitteln eine räumliche Vorstellung vom Aufbau des Untergrundes. Das NIBIS enthält Informationen zu Profilschnitten, unterteilt in Locker- und Festgesteinsbereiche in Niedersachsen. Der Maßstab der geologischen Profilschnitte ist 1: 50 000. Daher konnten Lockergesteinsschichten erst ab einer Mächtigkeit von mehr als 1 m und Festgesteinsschichten ab einer Mächtigkeit von mehr als 10 m dargestellt werden. Um die Lesbarkeit der Profilschnitte zu verbessern, mussten sie überhöht dargestellt werden, wobei für Lockergesteinsschnitte eine 50fache, für Festgesteinsschnitte eine 5-fache Überhöhung gewählt wurde. Dabei ist zu beachten, dass sich die Überhöhung auch auf die Darstellung der Lagerungssituation auswirkt. Sie verursacht ein scheinbares Einfallen, was bei der Beurteilung von z.B. sehr steilen Rinnenflanken oder sehr steil einfallenden Schichten zu berücksichtigen ist. Die Schichten wurden anhand der wichtigsten stratigrafischen, petrografischen und genetischen Eigenschaften zusammengefasst. Auf Grund der maßstabsbedingten Generalisierung wurden dabei nur dominierende Eigenschaften dargestellt. Nur lokal vorkommende, geringmächtige Einschaltungen oder kleinräumig verbreitete Sonderfazies konnten nicht berücksichtigt werden. Darüber hinaus sind weitere geologische Elemente wie tektonische Störungen, die Basis quartärzeitlich entstandener Sedimente sowie, häufig in idealisierter Form, glazitektonische Schuppen und Schollen verzeichnet. Zusätzlich enthalten die Profilschnitte Angaben zu den wichtigsten topographischen Elementen (Ortschaften, Gewässer, Straßen) sowie zu Wasserschutzgebieten. Die im Profilschnitt verwendeten Bohrungen sind ebenfalls eingezeichnet. Während die Linien der Lockergesteinsschnitte direkt durch die Bohrpunkte verlaufen, werden die Bohrungen für die Festgesteinsschnitte auf eine gerade Schnittlinie projiziert. Für Bohrungen die zu Grundwassermessstellen oder Brunnen ausgebaut wurden gibt es zusätzlich Angaben zur Lage der Filterstrecken. Als Ergebnis der hydrogeologischen Interpretation der geologischen Profilschnitte sind die hydrostratigrafischen Profilschnitte entstanden, wobei die geologischen Schichten als Grundwasserleiter- und Grundwassergeringleiter dargestellt werden. Röhm et al. (2009): Grundwasser-Monitoring - Erstellung Geologischer und Hydrostratigrafischer Schnitte zur Umsetzung der EG-WRRL 2007/2009. Röhm, H. & Witthöft, M.: Projektdokumentation, Übersichtskarte, 142 Profilschnitte; Hannover (unveröff. Archivbt. LBEG).
Langsame Diffusionsprozesse von Schadstoffen in geringdurchlässigen wasser-gesättigten Gesteinen sind ein wesentlicher Grund für den beschränkten Erfolg vieler Untergrundsanierungen. Zu den immer noch wichtigsten Schadstoffen im Grundwasser zählen die chlorierten Lösemittel, die trotz jahrzehntelanger Sanierungsanstrengungen inzwischen lange Fahnen im urbanen Raum ausbilden. Eine langsame Diffusion bedingt aber auch lange Aufenthaltszeiten in der Gesteinsmatrix und damit können langsame abiotische Abbaumechanismen zum Tragen kommen, die auf Fe2+-haltige Mineralien wie z.B. Eisensulfide, Magnetit oder Phyllosilikate zurückgehen, und bei der Einschätzung des natürlichen Abbaupotentials berücksichtigt werden sollten. Ziel dieses Vorhabens ist es daher, die Transformation von Tri- und Perchlorethen während der Diffusion in Gesteinsproben geklüfteter Aquifere und Aquitarde zu quantifizieren. Weil die Reaktionsraten der Ausgangssubstanzen sehr wahrscheinlich zu klein sind, um im Labor gemessen werden zu können, liegt der Fokus auf der Bestimmung von Transformations- und Abbauprodukten (bspw. teil-chlorierte Ethene, Azetylen, Ethan). Die Experimente zur reaktiven Diffusion müssen mit intakten Gesteinsproben durchgeführt werden, da beim Zerkleinern reaktive Mineralober-flächen (z.B. bei Quarz und Pyrit) entstehen könnten, die zur Dehalogenierung der Ausgangssubstanzen führen könnten. Im Unterschied zu früheren Studien sollen hier die für die Reaktivität verantwortlichen spezifischen Minerale in der Gesteins-matrix identifiziert werden. Die Ergebnisse sind nicht nur für das Langzeitverhalten von chlorierten Lösemitteln im Grundwasser, sondern generell auch für die Endlagerung von radioaktiven Abfällen oder die chemische Verwitterung (Oxidation) von reduzierten Gesteinen relevant.
Weltweit gefährden erhöhte Arsenkonzentrationen im Grundwasser die Gesundheit von mehr als 100 Millionen Menschen insbesondere in den dicht besiedelten Deltaregionen Süd- und Südostasiens. Aquifere mit hohem und niedrigem As-Gehalt sind durch unterschiedliche Redoxbedingungen gekennzeichnet und durch schmale Übergangszonen voneinander getrennt. Diese Fe dominierten Redoxfronten spielen hinsichtlich der Advektion und Retention von As eine entscheidende Rolle und schützen unbelastete Aquifere vor As Eintrag. Diese Schutzfunktion wird in Zukunft immer bedeutender, da die Grundwasserentnahme aufgrund des global zunehmenden Wasserbedarfs steigt und somit, durch erhöhte Advektionsraten, bisher nicht mit As belastete Grundwässer zusehends gefährdet. Trotz langjähriger Forschung bleibt ungeklärt, inwieweit und in welchem Ausmaß Fe dominierte Redoxfronten, insbesondere bei erhöhtem Grundwassertransport, der Kontamination von Grundwasser mit As entgegenwirken und verlangsamen können. Im Mittelpunkt unseres Projektes steht die Hypothese, dass die Langzeitstabilität und somit die Kontrollfunktion Fe dominierter Redoxfronten durch ein Zusammenspiel von (a) Transportprozessen, (b) mikrobieller Aktivität und (c) der Stabilität der Arsenträgerphasen (meist Fe Phasen) bestimmt wird. Wir nehmen an, dass sich sowohl Art und Menge an Fe Mineralen als auch die As Speziierung entlang des Redoxgradienten verändern und zwar in Abhängigkeit der verfügbaren Elektronendonatoren und -akzeptoren, der mikrobiellen Aktivität, der hydrogeochemischen Gradienten, sowie dem vorherrschenden Wassertransport. Weiter gehen wir davon aus, dass vertikale Austauschprozesse gelösten organischen Kohlenstoff aus den begrenzenden Aquitarden dem Aquifer zuführen, welches die Arsenmobilisierung weiter verstärkt. Übergeordnetes Ziel unseres Forschungsprojekts ist es, die Wissenslücken hinsichtlich der Arsenmobilität an Fe dominierten Redoxgrenzen durch einen bewusst integrativen und interdisziplinären Ansatz zu schließen, um die Gefährdung bisher nicht kontaminierter Grundwässer sachlich fundiert abschätzen zu können. Die fachübergreifenden Arbeiten sollen an einem Testfeld in Vietnam durchgeführt werden, welches durch viele gemeinsame Vorarbeiten sehr gut charakterisiert ist und sich als Modellstandort für unsere Fragestellungen bestens eignet. Alle erhaltenen Daten und Informationen werden in einem reaktiven Transportmodell zusammengeführt und so einheitlich interpretiert. Dieses Modell koppelt die grundlegenden biogeochemischen Prozesse mit den relevanten Transport- und Austauschmechanismen, so dass auch quantitative Vorhersagen über die zeitliche und räumliche Entwicklung der Redoxfronten bzw. der Arsenmobilität getroffen werden können. Ein vergleichbarer integrativer Ansatz, der von Beginn an und bewusst alle wesentlichen Fachrichtungen zur Beurteilung der As Dynamik einbezieht und gesicherte Prognosen erst ermöglicht wurde in dieser Form noch nicht unternommen.
Fuer zahlreiche Fragestellungen im Zusammenhang mit der Deponierung von Abfaellen, der Altlastensanierung, der Grundwassergewinnung und der Nutzung geothermischer Energie sind Modelluntersuchungen im Kluftgestein durchzufuehren. Dabei sind einerseits geringleitende Formationen fuer die Deponierung von Interesse, die eine wirksame geologische Barriere zur Isolierung von Schadstoffen bilden, andererseits geht es um die Bewirtschaftung von Aquiferen zur Grund- und Thermalwassergewinnung. Die Simulation von Stroemungs- und Transportprozessen in klueftig-poroesen Grundwasserleitern und Grundwassergeringleitern stellt spezifische Anforderungen an die modelltechnische Umsetzung, die aus der signifikanten Inhomogenitaet des klueftigen Untergrunds erwachsen. Zur numerischen Simulation solcher Vorgaenge ist das Finite-Elemente-Programmsystem ROCKFLOW entwickelt worden. Das Programm besteht aus einer Reihe von FE-Rechnenkernen (Kernels), welche die prozessspezifischen Differentialgleichungen mittels Galerkin-FEM approximieren. Diese Rechenkerne sind miteinander verknuepfbar (Models), so dass gekoppelte Prozesse (z.B. Tracertransport durch eine Gasstroemung) simuliert werden koennen. Physikalische Prozesse: Folgende physikalische Prozesse sind modellierbar: - Grundwasserstroemung (Sicker- und Kluftstroemung) - Gasstroemung (kompressible Fluide) - Mehrphasenstroemungen (Systeme aus in- und kompressiblen Fluiden) - nicht- (Forchheimer) und liniare Fliessgesetze (Darcy) - hydrodynamische Dispersion (Scheidegger-Ansatz) - Zerfallreaktionen - nicht- (Freundlich, Langmuir) und lineare Gleichgewichtssorption (Henry) - Dichtestroemungen. Numerik: ROCKFLOW ist ein Finite-Elemente-Simulator, wobei verschieden-dimensionale isoparametrische Elemente beliebig im Raum koppelbar sind. Auf der Basis der Methode der gewichteten Residuen wird eine zur prozessbeschreibenden Differentialgleichung aequivalente sog. 'schwache' Integralformulierung abgeleitet. Es stehen verschiedene Loeser zur Verfuegung (Gauss, BiCGSTAB, QMRCGSTAB), um die resultierenden albebraischen Gleichungssysteme zu loesen. Nichtlineare Probleme werden mit Picard- oder Newton-Verfahren behandelt. Gitteradaption: Ab der dritten Version stehen Methoden fuer eine problemangepasste Gitteradaption zur Verguegung. Der Algorithmus zur Gitteradaption basiert auf einem hierarischen Konzept zur Verfeinerung und Vergroeberung gekoppelter verschieden-dimensionaler Elemente. Diskretisierungsfehler koennen entweder mit heuristischen Indikatoren oder einem analytischem Estimator lokalisiert und quantifiziert werden.
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