Für Milliarden Menschen weltweit, vor allem aber für jene in Küstengebieten, ist Grundwasser die primäre Quelle für Trinkwasser. Weltweit sind die verfügbaren Grundwasserressourcen durch steigende Wasserentnahmen gefährdet, dies gilt vor allem für küstennahe Aquifere, da diese zusätzlich von Salzwasserintrusion bedroht sind. Gleichzeitig ist der Grundwasserabfluss in die Ozeane ein wichtiger Prozess für aquatische Ökosysteme. Das sich wandelnde Klima und die steigenden Meeresspiegel werden die Küstengrundwasserdynamiken weiter verändern.Kürzlich entwickelte globale Grundwassermodelle bieten die Möglichkeit, diese globalen Herausforderungen sichtbar werden zu lassen. COASTGUARD stellt sich zur Aufgabe die Parametrisierung dieser neuartigen Modelle an der Randbedingung Ozean genauer zu untersuchen und dabei Unsicherheiten zu quantifizieren. Die Projektergebnisse werden der Forschungsgemeinschaft weltweit helfen, großskalige Küstengrundwasserprozesse besser zu verstehen und diese mit lokalen Erkenntnissen in Zusammenhang zu setzen. COASTGUARD wird nicht nur zu einem besseren Verständnis der Dynamiken von Küstengrundwasserprozessen beitragen, sondern auch Implikationen für die zukünftige Frischwasserverfügbarkeit zulassen. Außerdem wird COASTGUARD weltweit Regionen aufzeigen, welche besonders durch ein sich änderndes Klima betroffen sind.COASTGUARD bietet damit die einmalige Gelegenheit: (1) Unsicherheiten der globalen Grundwassermodellierung zu untersuchen und deren Parametrisierung an der so wichtigen Schnittstelle Ozean zu verbessern, (2) neue Erkenntnisse darüber zu liefern, welche Prozesse bezüglich der Dynamik zwischen Grundwasser und Meer auf einer globalen Skala dominant sind sowie (3) die weltweite Quantifizierung von Salzwasserintrusion und Grundwasserabfluss im Kontext von Klimawandel und dem steigenden Meeresspiegel darzustellen.
Der Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt (LHW) führte am 21.11.2023 von 18.00 – 21.00 Uhr eine Informationsveranstaltung zum aktuellen Stand der Planung der Deichrückverlegung Sachau-Priesitz durch. Die öffentliche Veranstaltung richtete sich an direkt von der Maßnahme betroffene Personen und interessierte Bürgerinnen und Bürger. Geladen wurde über das Amtsblatt sowie die Website der Stadt, Aushänge sowie die Presse. 60 Personen waren der Einladung gefolgt. Weitere elf Personen vom LHW, dem begleitenden Planungsbüro sowie der externen Moderation nahmen teil. Ziel der Veranstaltung war, einen aktuellen Überblick über die verschiedenen Varianten für eine Deichrückverlegung zu geben, Rückmeldungen der örtlichen Bevölkerung einzuholen und mit den Anwesenden in den Dialog zu treten. Daher gab es auf der Veranstaltung ausreichend Zeit für die Fragen und Hinweise der Teilnehmenden. Der LHW und das projektbegleitende Planungsbüro beantworteten die Fragen der Teilnehmenden. TOP 1 Begrüßung durch die Moderation, Bürgermeisterin Heike Dorczok sowie Christian Jöckel, LHW inklusive Vorstellung der Beteiligten TOP 2 Impuls von Christian Jöckel, LHW: Kurzvorstellung des Programms Fluss-Natur-Leben und sowie die angrenzenden Hochwasserschutzmaßnahmen – insbesondere den Flutpolder Axien-Mauken. TOP 3 Erklärvideo zur Funktion von Deichrückverlegungen und Flutpoldern TOP 4 Präsentation zur Deichrückverlegung Sachau-Priesitz durch Mario Reipa (Planungsgesellschaft für Wasserbau & Wasserwirtschaft mbH PROWA Neuruppin) Pause inkl. Erläuterungen durch die Planer am ausliegenden Kartenmaterial TOP 5 Fragen und Diskussion mit den Teilnehmenden TOP 6 Abschluss und Ausblick Die Vortragsfolien zu den TOP 2 und 4 stehen als Download für Sie bereit. Das Erklärvideo erläutert die Funktionsweisen von Deichrückverlegungen und Flutpoldern. Sachau sei der einzige Ort an der Elbe ohne Hochwasserschutz. Es müsse schnell etwas geändert werden! Der LHW weist darauf hin, dass Sachau nicht der einzige Ort an der Elbe ohne Hochwasserschutz sei. Auch andere Orte, wie z.B. Bittkau hätten noch keinen Hochwasserschutz. Der Bau kann nur auf der Grundlage eines Baurechtes, hier eines Planfeststellungsbeschlusses erfolgen. Deshalb kann nicht sofort mit dem Bau begonnen werden. Es sei schon sehr viel Geld für die Hochwasserschutzprojekte rechts- und linksseitig der Elbe investiert worden. Warum sei eine Deichrückverlegung auf der Seite Sachau-Priesitz notwendig, wenn bereits auf der anderen Seite ein riesiger Flutpolder entsteht? Der Landkreis Wittenberg bildet mit der Kombination aus Deichrückverlegungen und Flutpoldern an Elbe und Schwarzer Elster einen Bearbeitungsschwerpunkt. Die Maßnahmen liegen vergleichsweise noch weit im Oberlauf, sodass auf den Hochwasserscheitel der Elbe gezielt eingewirkt werden kann. Die Maßnahmen sind in das Programm „Fluss, Natur, Leben“ eingebunden. Deiche, welche nicht mit Standorten aus dem Programm in Verbindung stehen, werden für ein HQ100 mit Freibord ertüchtigt. Bei den Voruntersuchungen für den Standort Sachau-Priesitz ist als Vorzugsvariante eine Deichrückverlegung an Stelle einer Sanierung die wirtschaftlichere Lösung gewesen. Im Zusammenspiel mit dem Flutpolder Axien-Mauken kann eine große Wirkung auf den Hochwasserscheitel und damit für den Hochwasserschutz erzielt werden. Die dafür durchgeführten Analysen sind notwendig und es erfolgte daher auch keine unsachgemäße Verwendung von finanziellen Mitteln. Die beiden Projekte korrespondieren sozusagen in ihrer Funktion, beeinflussen sich wechselseitig. In Priesitz wird die Retentionsfläche bereits bei kleineren Hochwässern überschwemmt. Der Flutpolder ist für ein extremes Hochwasser vorgesehen.. In dem Programm Fluss-Natur-Leben würde der Bezug auf das lebenswerte Leben zu wenig berücksichtigt! Ginge Ackerland verloren, dann stünde die Existenz der Landwirte auf dem Spiel. Mit der Deichrückverlegung solle aus Ackerland Grünland gemacht werden. Ziel der Deichrückverlegung ist es, eine Verbesserung aus der wasserwirtschaftlichen und naturschutzfachlichen Zielstellung zu finden. Es solle nicht Ackerland in Grünland umgewandelt werden und das Ziel des Programms sei nicht, die Lebensgrundlagen der Landwirte zu beeinträchtigen oder gar zu zerstören. Die landwirtschaftliche Fläche sollte erhalten bleiben. Dem LHW sei bewusst, dass die hochwertigen Flächen bei Sachau und Priesitz nicht einfach ersetzt werden können. Die Umsetzung von Maßnahmen aus dem Programm „Fluss, Natur, Leben“ verbessern den Hochwasserschutz und sind somit auch Daseinsvorsorge. Das Wasser sollte lieber dort behalten werden, wo es entstünde. Die Strategie zur Verbesserung des Hochwasserschutzes an der Elbe ist ein länderübergreifendes Thema. Alle Bundesländer entlang der Elbe sowie Tschechien sind aufgefordert, Wasser in der Fläche zurückzuhalten. Beim Hochwasser 2013 sind extrem hohe Schäden enstanden. Im Vergleich dazu ist es wirtschaftlich, zukünftig diese Schäden durch den Bau von Flutpoldern und die Umsetzung von Deichrückverlegungen zu vermeiden oder zumindest zu reduzieren. Sachsen-Anhalt sei ein Hochwasser-Transitland. Das Wasser müsse durch das Bundesland durchfließen. Kleine Rückhalte an verschiedenen Stellen im Oberlauf alleine reichten nicht aus; dieses ist wasserwirtschaftich keine Option. Es kann davon ausgegangen werden, dass es zukünftig mehr Starkregenereignisse geben werde, welche zu Hochwasser führen können. Dieser Gefahr nachhaltig zu begegnen ist die Aufgabe des Programms „Fluss, Natur, Leben“ Hinter dem Programm „Fluss, Natur, Leben“ steht auch ein solidarischer Gedanke: Wenn wir an einer Stelle bauen, schützen wir nicht nur diesen einen Ort, sondern auch andere Orte mit. Wie werden Betroffene in den Entscheidungsprozess eingebunden? Heute wurde die Vorplanung vorgestellt. Bei weiterem Bedarf zur Rücksprache kann der LHW kontaktiert werden. Auch bei besonderen Betroffenheiten kann das Gespräch gesucht werden. Der LHW informiere über die Maßnahmen jeweils dann, wenn es einen neuen Planungsstand gebe. Wie wird mit dem Stauwasser umgegangen? In den Planungen wird über ein gekoppeltes Oberflächen- und Grundwassermodell zu Hochwasserzeiten und außerhalb dieser der landseitigen Anfall von Oberflächen- und Grundwasser betrachtet. Im Ergebnis sind in beiden Varianten Schöpfwerke vorgesehen, welche im Bedarfsfall Oberflächenwasser / Stauwasser mittels Pumpen auf die Wasserseite des Deiches befördern, des Weiteren erfolgt dabei eine Unterstützung durch das Einbringen von Drainageleitungen zur Ableitung von Wasser im Untergrund. Ziel der Planungen ist es, dass außerhalb von Hochwassersituationen die Schöpfwerke nicht betrieben werden müssen. Alle mit der geplanten Hochwasserschutzanlage zu querenden Fließgewässer erhalten ein Siel mit jeweiligen Verschlüssen Fälle Hochwasser und Nicht-Hochwasser werden betrachtet indem bei Bedarf diese Siele verschlossen werden Es ist darauf hinzuweisen, dass nach Rückgang eines Hochwassers die innerhalb der DRV eingestaute Fläche zügig zu entwässern ist, dies erfolgt u. a. durch die teilweise Ertüchtigung vorhandener bzw. Herstellung neuer Gräben bzw. Siele Wie notwendig sei die Deichrückverlegung überhaupt? Beim letzte Dammbruch war nur für 10 Stunden Hochwasser. Danach sei es wieder gleichhoch gewesen. Unter Beachtung der Varianten ist die Deichrückverlegung die sinnvollste/ verhältnismäßigste Lösung zur Herstellung eines Hochwasserschutzes Ein Flutpolder wäre an dieser Stelle nicht möglich, da das zur Verfügung stehende Volumen für eine gezielte Kappung der Hochwasserwelle zu gering ist. (Geht nur mit Sanierung Altdeich!) Warum muss der Deich links vom Wachhäuschen weggenommen werden und warum muss die Aue bei jedem Hochwasser geflutet werden? Ein geländegleicher Rückbau eines Teilabschnittes des Altdeiches ist sozusagen die Voraussetzung, um überhaupt von einer DRV sprechen zu können. Würde eine z.B. HQ20 Schwelle belassen werden, besteht nicht der eigentliche Effekt einer Deichrückverlegung. Bei dem Hochwasser 2002 ist das gesamte Stauwasser durch das vorhandene Siel (1,20m) abgelaufen. Situation in 2002 ist aufgrund des damaligen Deichbruches ist weder mit der Ist-Situation oder mit der vorliegenden Konzeption vergleichbar. Alle Varianten seien durchdacht. Über den Punkt des lebenswerten Lebens müsse aber stärker nachgedacht werden! Man müsse die Varianten kleiner denken. Die beste Variante wäre, den Bestandsdeich zu ertüchtigen. Bei der Nutzung der besprochenen Flächen als Retentionsgebiet müsse die Dorfanlage geschützt werden. Die Sanierung auf der Trasse scheidet aufgrund bautechnischer und naturschutzfachlicher Aspekte und den teilweise bis an den Alt-Deich angrenzenden Altgewässern aus. Varianten, welche unweit des Altdeiches verlaufen scheiden ebenfalls aus (DRV). Sämtliche bisherige Varianten wurden im Zuge der Planungen eingehend geprüft und bewertet. Der Schutz der Dorflagen ist integraler Bestandteil der Planungen. Es geht darum, dass die Ortschaften bei Hochwasser geschützt werden.
Die Kenntnis über die Lage der Grundwasseroberfläche (GWO) ist für viele Fragestellungen im Rahmen von Standortbewertungen hilfreich. Ihr Nachweis ist nur punktuell an Grundwassermessstellen oder anderen geeigneten Grundwasseraufschlüssen möglich. In der Fläche, vor allem landesweit, sind prognostische Abschätzungen möglich.$Absatz$ Für Rheinland-Pfalz wurde durch Einsatz eines stationären Grundwasserströmungsmodells landesweit eine Abschätzung zur mittleren Höhenlage der Grundwasseroberfläche rechnerisch vorgenommen. Gleichzeitig ist damit die Darstellung von Grundwassergleichen möglich. In Verbindung mit dem topografischen Höhenmodell liegt somit auch ein Prognosemodell mittlerer Flurabstände, d.h. einer gemittelten Tiefenlage der Grundwasseroberfläche unterhalb der Geländeoberfläche, vor. $Absatz$ Aufgrund der sehr unterschiedlichen zeitlichen und räumlichen Auflösung der verwendeten Eingangsdaten, ihrer unterschiedlichen Skalierung sowie nicht kongruenter Zeitfenster der Datensätze haben die Modellergebnisse lediglich einen stark vereinfachenden, prognostischen Charakter. 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. Trotz dieser Einschränkungen geben die Modellergebnisse jedoch wichtige orientierende Hinweise im Gebietsmaßstab.$Absatz$ Weiterführende Erläuterungen zur Vorgehensweise und Methodik bei der Abschätzung der Grundwasseroberfläche in Rheinland-Pfalz finden sich in der <a href='https://www.lgb-rlp.de/landesamt/organisation/abteilunggeologie/referat-hydrogeologie/hydrogeologische-projekte.html' target='_blank'>Projektbeschreibung</a>.$Absatz$ Die dargestellten Einschätzungen zu Grundwasseroberfläche, Flurabstand und Grundwassergleichen ersetzen nicht standortbezogene Vor-Ort-Untersuchungen.
Die vorliegenden Daten entsprechen den Darstellungen des Landschaftsrahmenplans-SH 2019. Unter Umständen sind mittlerweile aktuellere Datensätze verfügbar. Darstellung der Grundwassereinzugsgebiete der Wasserwerke der öffentlichen Trinkwasserversorgung mit einer Entnahmemenge ab 100.000 Kubikmeter pro Jahr, für die kein Trinkwasserschutzgebiet festgesetzt oder geplant ist. Entnahmen aus unterschiedlichen Grundwasser-stockwerken führen in einigen Fällen zu Überlagerungen hydraulisch getrennter Einzugsge¬biete. Die Datengrundlage zur Festlegung der Trinkwassergewinnungsgebiete ist heterogen: Die Ermittlung der Trinkwassergewinnungsgebiete der größeren Wasserwerke wie beispielsweise im Raum Kiel oder im Osten von Hamburg beruht in der Regel auf umfangreichen hydrogeologischen Ausarbeitungen mit Grundwassergleichenplänen, die meist eine recht zuverlässige Abgrenzung des jeweiligen Grundwassereinzugsgebietes erlauben. Grundlage der Ermittlung der Trinkwassergewinnungsgebiete im Raum Lübeck ist ein landeseigenes Grundwasserströmungsmodell als Ergebnis umfangreicher, landeseigener Untersuchungen zur Geologie und Grundwasserdynamik in diesem Raum. Auch im Raum Flensburg und Wacken liefern Grund-wasserströmungsmodelle Anhaltspunkte zur Einzugsgebietsabgrenzung. In vielen Fällen erfassen vorliegende Ausarbeitungen und Grundwassergleichenpläne jedoch nicht das gesamte Grundwassereinzugsgebiet. Insbesondere bei kleineren Wasserwerken beschränken sich Informationen oft nur auf den Nahbereich der Fassungsanlagen. Einzugsgebiete können dann nur näherungsweise, teils durch Einbeziehung zusätzlicher Informationen aus dem Geologischen Landesarchiv, anhand vorliegender überregionaler Trendpläne zu generellen Grundwasserströmungsverhältnissen oder unter Berücksichtigung morphologischer Gegebenheiten abgegrenzt werden. Der in Schleswig-Holstein verwendete Begriff „Trinkwassergewinnungsgebiet“ ist rechtlich nicht normiert, eigene rechtsverbindliche Regelungen für Trinkwassergewinnungsgebiete bestehen nicht. Der Begriff „Trinkwassergewinnungsgebiet“ ist allerdings als Kategorie in der Regionalplanung eingeführt, da in Trinkwassergewinnungsgebieten neben der Sicherung der öffentlichen Trinkwasserversorgung dem Gesichtspunkt des vorsorgenden Grundwasserschutzes bei der Abwägung mit anderen Nutzungsansprüchen ein besonderes Gewicht zukommt.
Erste Auswertungen der Messkampagnen von Bundes- und Landesbehörden bestätigen bisherige Modellrechnungen und verbessern das Verständnis von Hochwasserabläufen. Im Mai und Juni des Jahres 2013 traten in den deutschen Flussgebieten außerordentliche Hochwasser auf. Die Elbe wies in einigen Abschnitten neue Höchstwasserstände auf. Insbesondere aus der Saale strömten große Wassermassen in den Fluss ein, sodass das Hochwasser unterhalb der Saalemündung deutlich höher auflief als beim Sommerhochwasser 2002; bei Magdeburg-Buckau lag der Scheitel 75 cm über dem bisherigen Höchststand. Um die Elbe zu entlasten, aktivierte man den Elbe-Umflutkanal bei Magdeburg, sperrte Nebenflüsse ab und setzte die Havelniederung kontrolliert unter Wasser. Auch durch einige Deichbrüche wurden teilweise erhebliche Volumina aus der Elbe abgeführt. Das führte zu einem Absunk der Wasserspiegel im Bereich mehrerer Dezimeter. Trotzdem wurde in Magdeburg nach Angaben der Bundesanstalt für Gewässerkunde mit ca. 5.100 m3?s ein Hochwasser mit einem Wiederkehrintervall von 200 bis 500 Jahren erreicht. Mehrere Institutionen der Elbe-Anrainerländer und des Bundes führten Messungen während des Hochwassers durch. Die BAW benötigt insbesondere Messwerte von Oberflächen- und Grundwasser, um mit ihnen Modelle zu überprüfen. Hauptziel einer Messkampagne vom 7. bis 13. Juni 2013 war deshalb, zwischen Riesa bei Elbe (El)-km 106 und dem Wehr Geesthacht (El-km 586 ) nah am Hochwasserscheitel den Wasserspiegel etwa in der Flussachse zu messen. Begleitend wurden Durchflussmessungen durchgeführt, die dazu dienten, sowohl den Abfluss als auch Durchflussanteile und Fließgeschwindigkeiten zu ermitteln. Am 14. Juni 2013 wurden im Bereich der Deichrückverlegung Lenzen (bei El-km 480) zusätzlich Fließgeschwindigkeiten in den Deichschlitzen gemessen. Diese wurden durch punktuelle Grund- und Oberflächenwasser-Messungen ergänzt. Die Auswertung der Messungen wird noch geraume Zeit in Anspruch nehmen. Schon jetzt ist aber klar, dass die Ergebnisse von großem Nutzen sein werden, um die Prozesse in der Natur besser verstehen und beschreiben zu können. Auch tragen sie dazu bei, die Strömungsmodelle der (acronym = 'Bundesanstalt für Wasserbau') BAW zu validieren. Zwei erste Auswertungen machen dies deutlich.
Zur Lösung von Fluss- und reaktiven Transportgleichungen in heterogenen Grundwassersystemen werden neue Global Random Walk (GRW) Algorithmen entwickelt und implementiert, die stabil und frei von numerischer Diffusion sind. Um das Auftreten von Interpolationsfehlern zu vermeiden, wird ein integriertes GRW-Lösungsverfahren entwickelt, das Geschwindigkeiten und Konzentrationen auf dem selben regulären Gitter berechnet. Wir nutzen grobkörnige (engl. Coarse grained) (CG) Mittelwerte in Raum und Zeit über die Trajektorien der berechneten Partikel, die die Konzentrationen der reaktiven chemischen Spezies in den GRWSimulationen beschreiben. Diese werden genutzt, um eine kontinuierliche Beschreibung der Transportprozesse zu erhalten. Nachdem die Mittelungsprozedur die Variation der simulierten Konzentrationen reduziert, genügt eine relativ kleine Anzahl von Monte Carlo - Simulationen, um die statistischen Kennzahlen zu gewinnen, und gleichzeitig der Auswirkung der Raum-Zeit-Skalen der hydrologischen Beobachtungen Rechnung zu tragen. Des weiteren können lokale Bilanzgleichungen für die CG Raum-Zeit-Mittel genutzt werden, um die hochskalierten Diffusionskoeffizienten und Reaktionsterme zu berechnen.
Grundwasserneubildung ist eine wichtige Komponente des natürlichen Wasserkreislaufs, die eine zentrale Bedeutung für die nachhaltige Nutzung der Grundwasserressourcen hat. Zukünftige Landnutzungsänderungen und Verschiebungen durch den Klimawandel erfordern mehr denn je detailliertes Wissen über räumliche Verteilung, Intensität und zeitliche Variabilität der Grundwasserneubildung, ebenso, wie der Eintrag von Düngemitteln und Agrochemikalien ins Grundwasser. Ihre Abschätzung und Messung ist jedoch schwierig, da sie räumlich und zeitlich sehr variabel ist, große Gebiete betrifft und nicht direkt von der Landoberfläche messbar ist. Die Anwendung von Messungen des natürlichen Neutronenhintergrunds an der Landoberfläche (CRNS) könnte erstmalig konkret dazu genutzt werden, Grundwasserneubildungsraten für größere Flächen als bisher abzuschätzen. Durch die hohe Sensitivität und die räumliche Mittelung der Methode kann nicht nur die Dynamik der Bodenfeuchte im Oberboden repräsentativ und nicht-invasiv erfasst werden, sondern ebenso Schnee, der als saisonaler Wasserspeicher einen relevanten und kurzfristigen Beitrag zur Grundwasserneubildung liefern kann. Die Forschungsfragen dieses Teilprojekts der Forschergruppe 'Cosmic Sense' konzentrieren sich darauf, 1) wie die gewonnenen CRNS Daten zur Abschätzung der Grundwasserneubildung eingesetzt werden können, auch wenn mit CRNS allein bisher noch keine komplette Wasserbilanz des gesamten Bodenkompartiments möglich ist; 2) diese Abschätzung bei der experimentellen Untersuchung mehrerer, unterschiedlicher Standorte einzusetzen und zu validieren; und 3) über CRNS erstmalig auch Schnee in die Bilanzierung einzubeziehen und Schneewasseräquivalente für hydrologische Modelle zur Verfügung zu stellen. Für die Interpretation der experimentellen Daten werden sowohl die Ergebnisse eindimensionaler Simulationen der Bodenwasserströmung herangezogen als auch der Vergleich mit einer hydrogeophysikalischen Messung der Wasserverteilung im Boden bis zum Grundwasser (in einem anderen Teilprojekt). Bei den beiden Großversuchskampagnen der Forschergruppe wird die Grundwasserneubildung für das am jeweiligen Standort (in einem anderen Teilprojekt) installierte großflächige CRNS-Bodenfeuchte-Netzwerk über diese Methodik ermittelt. Die räumliche Verteilung und zeitliche Dynamik der Grundwasserneubildungsrate wird dann in einem numerischen Grundwassermodell für das Gebiet zusammengeführt und beides wird zur Überprüfung der Gesamtwasserbilanz des Gebietes im jeweiligen Großversuch dienen.
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