Die stetig wachsende Bevölkerung führt zu einem steigenden Bedarf an Frischwasser und die Entnahme von Grundwasser ist eine der wichtigsten Quellen diesen Bedarf zu decken. Engpässe in der Frischwasserversorgung haben die Suche Nachweis von frischem Grundwasser unter dem heutigen Meeresboden angetrieben. Die Rolle glazialer Strukturen, welche während der Vergletscherungen entstanden sind, ist jedoch im Hinblick auf das Vorkommen frischen Grundwassers noch wenig bekannt. Insbesondere sogenannte Tunneltäler (TT), welche sich unter den Eisschilden bildeten, könnten von besonderer Relevanz sein. Ihre Ausmaße (bis zu 5 km breit, 400 m tief, 100te km lang) spiegeln die gewaltigen Schmelzwassermengen wider, die den Untergrund unter den Eisschilden durchspülten. Ihre Entstehung und Füllung resultierte in stark durchlässigen Sanden und Kiesen im unteren Teil und feinkörnigen Ablagerungen im oberen Teil dieser Strukturen. Diese Konfiguration begünstigt eine Rolle als bevorzugte Fließwege für offshore Grundwasser. Zur Untersuchung des Potenzials von TT als bevorzugte Fließwege für offshore frisches Grundwasser (OFG), verfolgt dieses Projekt folgende Ziele: (O1) Durch die Kombination von elektromagnetischen und seismischen Daten wollen wir ein strukturgebundenes Widerstandsmodell für mehrere TT erstellen; (O2) Wir wollen die Salzgehaltswerte für verschiedene Architekturen und Tiefen von TT abschätzen; (O3) Aufbauend auf den ersten beiden Zielen wollen wir die Ergebnisse für das gesamte Arbeitsgebiet in ein detailliertes lithologisches 3D-Modell extrapolieren. Die sich daraus ergebende Salzgehaltsverteilung im Untergrund wird dazu beitragen, die Ober- und Untergrenzen des Volumens frischen Grundwassers abzugrenzen und die Grundlage für ein detailliertes Grundwassermodell schaffen. Folgende Schritte sind dazu nötig: (S1) Kartierung und Charakterisierung der räumlichen Heterogenität von TT anhand vorhandener seismischer Daten; (S2) Erstellung eines lithologischen Modells für den Untergrund zwischen Amrum und Helgoland von 0 bis 400 m Tiefe; (S3) Identifizierung vielversprechender Standorte und Durchführung von CSEM-Messungen (Controlled Source Electromagnetic) zur Untersuchung der Verteilung des elektrischen Widerstands im Untergrund (TT); (S4) Kombination von Widerstandsmessungen mit Mehrkanal-Seismikdaten (MCS) zur Ableitung des Salzgehalts der Porenflüssigkeit; (S5) Extrapolation der Ergebnisse für das gesamte lithologische Modell. Tunneltäler existieren in ehemals vergletscherten Regionen weltweit. Gelingt uns der Nachweis von OFG in Tunneltälern, hätte dies erhebliche Implikationen für bisher unbekannte Süßwasserverteilungen und hydrologische Systeme. Die uns zur Verfügung stehenden Daten bieten eine einzigartige Möglichkeit zur Integration von CSEM- und seismischen Messungen bei begrenztem Aufwand. Die Ergebnisse des Projekts werden einen neuen Blick auf offshore Gletscherlandschaften und ihre Rolle im pleistozänen Wasserkreislauf erlauben.
„Geothermie“ oder „Erdwärme“ ist die unterhalb der Oberfläche der festen Erde gespeicherte Energie in Form von Wärme und zählt zu den regenerativen Energien. Diese beruht im Wesentlichen auf der von der Sonne eingestrahlten Wärmeenergie und dem nach oben gerichteten, terrestrischen Wärmestrom. Die von der Sonne eingestrahlte und von der Erdoberfläche an die Atmosphäre wieder abgegebene Wärmeenergie beeinflusst hierbei maßgeblich die Temperaturen im oberflächennahen Bereich bis etwa 15 bis 20 Metern Tiefe. Hier finden jahreszeitlich bedingte Temperaturschwankungen statt. In größerer Tiefe ist nur noch der terrestrische Wärmestrom maßgebend. Ursache ist die bei der Erdentstehung freigewordene Energie und der Zerfall radioaktiver Isotope. Mit der Tiefe nehmen die Temperaturen hier um durchschnittlich etwa 3 °C pro 100 Meter Tiefe zu. Man spricht auch von der „geothermischen Tiefenstufe“ oder dem „geothermischen Gradienten“. In einer Tiefe von etwa 20 m ist eine unbeeinflusste Temperatur von ca. 9 °C zu erwarten, in 100 m 12 °C und in 1.000 m etwa 40 °C. Der Transport der Wärme erfolgt durch Wärmeleitung von Teilchen zu Teilchen (Konduktion), aber auch durch bewegte Teilchen, also durch Grundwasserfluss (Konvektion). Berlin hat sich vorgenommen, bis spätestens im Jahr 2045 klimaneutral zu werden. Um dies zu erreichen, gilt es, gerade auch die Wärmeversorgung in der Stadt auf erneuerbare Energiequellen umzustellen. Denn fast die Hälfte des gesamten Berliner Endenergiebedarfs entfällt auf die Raumwärme und Warmwasserversorgung von Gebäuden. Bereitgestellt wird diese Wärme derzeit noch zu mehr als 90 Prozent über fossile Energieträger, also Kohle, Erdgas und Öl. Dies muss sich schnellstmöglich ändern. Dabei kann die Tiefe Geothermie – die emissionsfreie Förderung und Nutzung heißen Wassers aus tiefen Bodenschichten – eine wichtige Rolle spielen. Das genaue Potenzial im Berliner Untergrund ist noch unklar und muss erst präzise erkundet werden. Doch schon jetzt schätzen Geologen auf Grundlage bisheriger Erkenntnisse, dass bis zu einem Fünftel der benötigten Wärme mit Hilfe Tiefer Geothermie zur Verfügung gestellt werden könnte, etwa in Nah- und Fernwärmenetzen, über die Berliner Haushalte versorgt werden. Die Technik dazu ist bewährt und wird deutschlandweit in Dutzenden von Anlagen erfolgreich angewandt. Bild: SenMVKU Tiefe Geothermie. Erdwärme für Berlin Tiefe Geothermie, also Wärme, die in den Tiefen der Erde verfügbar ist, soll ein essenzieller Teil der Berliner Wärmeversorgung werden. Wir haben die wichtigsten Details für Sie zusammengestellt. Weitere Informationen Um das geothermische Potenzial von Berlin zu ermitteln, wurde in den Jahren 2009 bis 2012 die „Potenzialstudie zur Nutzung der geothermischen Ressourcen des Landes Berlin“ aufgeteilt in drei Module erarbeitet. Die Ergebnisse zu Modul 1, Grundlagenermittlung , und zu Modul 2, Ermittlung des geothermischen Potenzials und dessen Darstellung, bildeten Grundlagen für die Darstellung der Potenzialkarten . Die Arbeiten zu Modul 3, Thermisch-hydraulische Modellierung, sind in der Zusammenfassung der Berichte (Modul 1 bis 3) enthalten, die nachfolgend als Download zur Verfügung steht. Im Jahr 2023 wurde eine aktualisierte Potenzialstudie zur Mitteltiefen Geothermie in Berlin erstellt, welche die Ergebnisse aus verschiedenen Forschungsprojekten der vorangegangenen 10 Jahren berücksichtigt. Aus dem Verbundprojekt „TUNB – Potenziale des unterirdischen Speicher- und Wirtschaftsraumes im Norddeutschen Becken“ ist ein dreidimensionales Modell des Norddeutschen Beckens verfügbar, welches für den Raum Berlin mittels zusätzlicher Daten aus 2D/3D-Seismik und Bohrungen verfeinert wurde. Anschließend erfolgte eine geothermische Parametrisierung der potenziellen Nutzhorizonte, wobei vor allem auf die Ergebnisse der Verbundprojekte Sandsteinfazies, GeoPoNDD und MesoTherm zurückgegriffen wurde. Die aktualisierte Potenzialstudie und die Daten des 3D-Untergrundmodells stehen nachfolgend als Download zur Verfügung. Die Studie untersucht die hydrochemischen Rahmenbedingungen für die Nutzung des Mittleren Buntsandsteins im Raum Berlin für die tiefe Geothermie. Im Fokus steht das Risiko von Salzausfällungen in hochsalinen Thermalwässern sowie deren Einfluss auf Betrieb und Wirtschaftlichkeit geothermischer Dubletten. Auf Basis einer umfassenden Datenrecherche und Modellbetrachtung werden Fluidzusammensetzungen, Mineralisationsgrade und mögliche Ausfällungsprozesse bewertet. Die Ergebnisse zeigen, dass insbesondere bei hohen Temperaturen, starker Abkühlung und bestimmten Betriebsbedingungen Risiken für Halit- und Sulfatausfällungen bestehen. Die Studie liefert damit wichtige Grundlagen für die Planung, Auslegung und sichere Nutzung geothermischer Anlagen in Berlin. Im Ballungsraum von Berlin ist die Temperatur des Untergrundes durch den Menschen tiefgreifend erwärmt. Der Anstieg der durchschnittlichen Oberflächentemperatur durch die globale Klimaerwärmung hat diesen Prozess zusätzlich noch verstärkt. Dies zeigen langjährige Temperaturmessungen in Grundwassermessstellen unter einer Tiefe von 20 m unter Gelände, unterhalb der jahreszeitliche Temperatureinflüsse durch die Sonne ausgeschlossen sind. In einigen Innenstadtgebieten sind Temperaturbeeinflussungen bis in über 80 m nachgewiesen. Die flächenhaft im Untergrund des Landes Berlin durchgeführten Temperaturmessungen zeigen deutlich, dass im zentralen Innenstadtbereich die Durchschnittstemperatur des Untergrundes und damit auch des Grundwassers zum Teil um mehr als 4 °C gegenüber den dünner besiedelten Randbereichen anthropogen bedingt erhöht ist. Die Temperaturmessungen belegen auch, dass sich dieser Temperaturanstieg zunehmend auch flächenhaft in größeren Tiefen bemerkbar macht. Dies zeigt die Karte für den Bezugshorizont 0 m NHN (Normalhöhennull), das entspricht je nach Lage im Stadtgebiet einer Tiefen von 35 bis 55 m Tiefe. Näheres zu dieser Thematik kann dem Umweltatlas Berlin und der Veröffentlichung zur Veränderung des Temperaturfeldes von Berlin ( BRB Henning & Limberg ) entnommen werden. Grundsätzlich ist die Art und Weise der Nutzung geothermischer Energie von der Temperatur des Vorkommens abhängig. Die oberflächennahe Erdwärme (z.B. bis 100 m) lässt sich derzeit wegen ihrer geringen Temperatur von 8 bis 12 °C nur in Verbindung mit einer Wärmepumpe nutzen, die die erforderliche Wärme für die Raumheizung und die Wassererwärmung erzeugt. Da mit zunehmender Tiefe die Temperatur des Untergrundes ansteigt, kann ab einer bestimmten Tiefe (ab etwa 1.000 m) die Untergrundwärme auch direkt (ohne Wärmepumpe) genutzt werden. Ist eine Stromerzeugung mit Dampfturbinen beabsichtigt, sind in der Regel Temperaturen von über 100 °C notwendig. Die dafür geeigneten Nutzungshorizonte liegen in unserer Region in der Regel drei bis fünf Kilometer unter der Erdoberfläche. In Berlin wird fast ausschließlich die oberflächennahe Geothermie genutzt, d. h. bis zu einer maximalen Tiefe von 100 m. Dafür steht ein ganzes Spektrum von technischen Möglichkeiten zur Verfügung. Alle diese Verfahren benötigen eine Wärmepumpe, die in der Lage ist, die relativ niedrige Temperatur des Untergrundes bzw. des Grundwassers in diesen Tiefen von 8– 2 °C mit Hilfe von elektrischer Energie auf ein für Heizzwecke geeignetes höheres Temperaturniveau zu bringen. Weitere Informationen zur Erdwärmenutzung Zur Erhöhung der Planungssicherheit dieser Erdwärmesondenanlagen werden im Umweltatlas Berlin Potenzialkarten zur spezifischen Wärmeleitfähigkeit und speziell für Einfamilienhäuser zur spezifischen Entzugsleistung dargestellt. Hierin sind die dafür maßgeblichen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse subsummiert. Da der Einbau von Erdwärmesondenanlagen in den Untergrund potenziell mit einem Risiko der Grundwassergefährdung verknüpft ist, werden zum Schutz des Grundwassers bei der Errichtung einer solchen Anlage hohe wasserrechtliche Anforderungen an das Bohrverfahren, die anschließende Bohrlochabdichtung, Drucktests, Dokumentation etc. gestellt. Neuere Forschungsergebnisse, Schadensfälle sowie die stark gestiegene Anzahl der Erdwärmesondenanlagen bestätigen diese Gefährdung immer wieder. Weitere Informationen zur Anzeigepflicht für Bohrungen Da Berlin sein Trinkwasser zu 100 % aus dem Grundwasser und fast ausschließlich aus dem eigenen Stadtgebiet bezieht, werden deshalb bei der Errichtung einer Erdwärmesondenanlage in dem dafür erforderlichen wasserbehördlichen Erlaubnisverfahren zum Schutz des Grundwassers besonders hohe Anforderungen gestellt. Näheres kann dem “Merkblatt für Erdwärmesonden und Erdwärmekollektoren mit einer Heizleistung bis 30 kW” entnommen werden. Pflichtenheft zur Methodik und Dokumentation thermohydrodynamischer Modellierungen im Rahmen des wasserrechtlichen Erlaubnisverfahrens zum Betrieb von Erdwärmesondenanlagen mit einer Heizleistung von >30 kW Kartenwerke zur Grundwassertemperatur Kartenwerke zum Geothermischen Potenzial Geothermisches Potenzial – Karten aktualisiert im Geoportal verfügbar Auf der Basis von ca. 14.950 Bohrungen der Bohrungsdatenbank der AG Landesgeologie der Senatsverwaltung für Mobilität, Verkehr, Klimaschutz und Umwelt wurden zwölf Karten neu berechnet. Die verfeinerten Planungshilfen für die Auslegung von Erdwärmesondenanlagen stehen für die Tiefenklassen 0–40 m, 0–60 m, 0–80 m und 0–100 m zur Verfügung. Weitere Informationen Karten im Umweltatlas Berlin
Für den deutschen Teil der Elbe und die Hauptnebenflüsse wurde innerhalb der Flussgebietsgemeinschaft Elbe ein Messprogramm für hydrologische Extremereignisse Extremereignisse (Hochwasser / Niedrigwasser) abgestimmt. Die Messstellen in Sachsen-Anhalt werden durch den Gewässerkundlichen Landesdienst untersucht. Aufgrund der anhaltenden Niedrigwassersituation wurde vom 24.07.2023 bis zum 08.08.2023 ein Messprogramm Niedrigwasser durchgeführt. Die Ergebnisse und weitere Informationen finden Sie hier . Die im Jahr 2014 durchgeführte Nährstoffmodellierung für Sachsen-Anhalt wurde weiterentwickelt und mit aktualisierten Modelleingangsdaten fortgeschrieben. Aufbauend auf der Ist-Zustandsanalyse wurden der regionale N-Reduktionsbedarf zur Erreichung der Schutzziele für das Grundwasser ermittelt. Im Rahmen der Modellierung konnten Belastungsschwerpunkte und damit prioritäre Bereiche für eine Maßnahmendurchführung identifiziert werden. Es wurde eine modellgestützte Analyse von Maßnahmeneffekten für die Schutzziele Grundwasser und Oberflächengewässer vorgenommen. So wurde z.B. ein Szenario zur Auswirkung der novellierten Düngeverordnung auf den diffusen N- Eintrag analysiert und im Bereich der punktuellen Einträge anlagenbezogene Maßnahmen. Den Endbericht (Januar 2023) können Sie durch Anklicken des nachfolgenden Links herunterladen Endbericht Nährstoffmodellierung 2023 [pdf, ca. 15,7 MB] Im Auftrag des Ministeriums für Umwelt, Landwirtschaft und Energie Sachsen-Anhalt hat der Gewässerkundliche Landesdienst im Rahmen eines Sondermessprogramms Messstellen in der Bode untersucht. Hier können Sie die Ergebnisse als pdf-Dokument herunterladen: Sondermessprogramm-Bode (pdf, 0,5 MB) Die Ergebnisse der Abwasseruntersuchungen können Sie als pdf-Dokument hier herunterladen: Sondermessprogramm-Abwasser (pdf, 0,5 MB) Aufgrund der anhaltenden Niedrigwassersituation wurde durch den Gewässerkundlichen Landesdienst seit dem 15.07.2019 in der Elbe und den Hauptnebenflüssen ein Messprogramm Niedrigwasser durchgeführt. Dieses Messprogramm ist innerhalb der Flussgebietsgemeinschaft Elbe abgestimmt. Mehr Informationen Aufgrund der anhaltenden Niedrigwassersituation wurde seit dem 17.07.2018 durch den Gewässerkundlichen Landesdienst ein Messprogramm Niedrigwasser durchgeführt. In Sachsen-Anhalt wurden die Elbe in Wittenberg und Magdeburg, die Mulde in Dessau und die Saale in Groß Rosenburg untersucht. Mit der Probenahme vom 10.12.2018 endete das Messprogramm. Hier erfahren Sie mehr. Basierend auf den im Jahr 2008/2009 vorgenommenen Fauna-Untersuchungen im Grundwasser Sachsen-Anhalts wurde an ausgewählten Messstellen ein jährliches grundwasserfaunistisches Referenzmonitoring durchgeführt. Diese Messstellen sind artenreich und grundwassertypisch besiedelt und repräsentieren gleichzeitig bestimmte Naturräume sowie hydrologische Bezugseinheiten. Neben diesem Referenzmonitoring, d.h. der Erforschung, Beschreibung und Überwachung der Grundwasserlebensgemeinschaften Sachsen-Anhalts, soll das Biomonitoring der längerfristigen Überwachung der Entwicklung diffuser Nitratbelastungen im Grundwasser dienen. Den Abschlussbericht mit den Ergebnissen der Jahre 2016 und 2017 können Sie durch Anklicken des nachfolgenden Links herunterladen: Bericht Monitoring Grundwasserfauna 2016-2017 [pdf, ca. 2,3 MB] In der vorliegenden Studie wurden die Einträge der Nährstoffe Stickstoff und Phosphor sowohl aus Punktquellen als auch aus diffusen Quellen in einer hohen räumlichen Auflösung ermittelt. Hierzu wurden die am FZ Jülich entwickelten Modelle GROWA (Wasserhaushaltsmodell), DENUZ/WEKU (reaktiver Stofftransport in Boden und Grundwasser) und MEPhos (Phosphoreintrag in die Vorfluter) flächendeckend im gesamten Bundesland zur Anwendung gebracht und an die naturräumlichen Bedingungen Sachsen-Anhalts angepasst. Schwerpunkt der Betrachtungen waren die diffusen landwirtschaftlichen und bodenbedingten Quellen, um die räumliche Identifizierung von Belastungsschwerpunkten zu ermöglichen. Den Abschlussbericht können Sie durch Anklicken der nachfolgenden Links herunterladen Bericht - Textteil [pdf, ca. 11 MB] Anhang 1: Modellerläuterung Stoffbilanz (Gesellschaft für angewandte Landschaftsforschung, 2010) [pdf, ca. 1,1 MB] Anhang 2: "Werkzeug zur Modellierung der diffusen N- und P-Emissionen in Sachsen-Anhalt zur Umsetzung des Nährstoffkonzeptes 2010-2013" (Fachinformation der LLFG Sachsen-Anhalt, 2012) [pdf, ca. 2 MB] Aufgrund der Niedrigwassersituation wurde im Zeitraum vom 05.09.2016 - 19.09.2016 durch den Gewässerkundlichen Landesdienst ein Messprogramm Niedrigwasser durchgeführt. In Sachsen-Anhalt wurden die Elbe in Wittenberg und Magdeburg, die Mulde in Dessau und die Saale in Groß Rosenburg untersucht. Hier erfahren Sie mehr. Durch den Gewässerkundlichen Landesdienst wurde aufgrund der Niedrigwassersituation vom 20.07.2015 bis zum 19.10.2015 in der Elbe und den Hauptnebenflüssen ein Sondermessprogramm Niedrigwasser durchgeführt. Das Messprogramm ist innerhalb der Flussgebietsgemeinschaft Elbe abgestimmt. In Sachsen-Anhalt wurden die Messstellen Wittenberg und Magdeburg an der Elbe sowie Rosenburg an der Saale untersucht. weitere Informationen Die Fischbestandserfassung diente dem Ziel, die von 2008 - 2012 durchgeführte fischereiliche Sonderbewirtschaftungsmaßnahme (erhöhte Weißfischentnahme) wissenschaftlich auszuwerten sowie den aktuellen Fischbestandes zu ermitteln. Das limnologische Gutachten beschreibt die limnologische Entwicklung des Sees im Zeitraum 2008–2012, basierend auf einem qualifizierten Gewässermonitoring. weitere Informationen Die Länder Sachsen-Anhalt, Brandenburg und Berlin unternehmen große Anstrengungen, um das Haveleinzugsgebiet für wandernde Fischarten wieder zugänglich zu machen. Auf der Suche nach einem geeigneten Standort für eine Fischaufstiegsanlage wurden im Auftrag des Landes Sachsen-Anhalt der Wehrstandort Neuwerben und die alte Havelmündung in Sachsen-Anhalt sowie der Wehrstandort Gnevsdorf in Brandenburg näher untersucht. weitere Informationen Das Potsdam-Institut für Klimafolgenforschung e.V. (PIK) hat im Auftrag des Ministeriums für Landwirtschaft und Umwelt Sachsen-Anhalt von 2008 bis 2009 eine Studie mit dem Titel „Klimawandel in Sachsen-Anhalt – Verletzlichkeiten gegenüber den Folgen des Klimawandels“ durchgeführt. Neben verschiedenen anderen Sektoren wurde auch der Sektor Wasser hinsichtlich seiner Vulnerabilität gegenüber den Folgen des Klimawandels untersucht. Der Landesbetrieb für Hochwasserschutz und Wasserwirtschaft Sachsen-Anhalt war als Mitglied des Projektbegleitenden Arbeitskreises an der Erarbeitung der Studie beteiligt. weitere Informationen Durch den Gewässerkundlichen Landesdienst wurden aus Radar-Daten des Deutschen Zentrums für Luft- und Raumfahrt Karten der Vernässungsflächen von Sachsen-Anhalt für die Gewässer Elbe, Saale, Bode, Weiße Elster und Schwarze Elster erzeugt. Für den Raum Schönebeck wurden zusätzlich hochauflösende Karte erzeugt. weitere Informationen
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.
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.
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.
Installation eines Beobachtungsnetzes mit automatisierten Limnigraphenstationen (Wasserstands- bzw. Temperaturmessungen) - Einrichtung einer Datenbank zur Speicherung quantitativer und qualitativer Messdaten - Installation eines Grundwassermodells zur Simulation unterschiedlicher Nutzungszustaende sowie fuer Bilanzierungszwecke - Chemische Analysen des Grundwassers.
Die hier veröffentlichte Karte wurde in einzelnen Abschnitten entsprechend der unterschiedlichen geologischen Einheiten in Berlin in der Reihenfolge Urstromtal Panketal Teltow-Hochfläche und Nauener Platte Barnim-Hochfläche südöstlich des Panketals entwickelt, wobei z.T. unterschiedliche Methoden angewandt wurden. Für das Gebiet des Berliner Urstromtals ist die zeHGW-Karte mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodells entwickelt worden. Das war deshalb erforderlich, weil wegen der langen z.T. starken anthropogenen Beeinflussung der Grundwasseroberfläche die Berechnung einer solchen Karte nur auf der Grundlage gemessener Grundwasserstände im Sinne der o.g. zeHGW-Definition nicht möglich ist. Ein numerisches Modell erlaubt die ortsdiskrete Simulation von Grundwasserständen unter vorgegebenen geohydraulischen Randbedingungen. Hierzu zählen die Grundwasserneubildung, die u.a. eine Funktion des Niederschlags ist, und die Spiegelhöhen der Oberflächengewässer. Beide unterliegen natürlichen und auch künstlich bedingten Schwankungen. In unserem Klimabereich findet z.B. die Grundwasserneubildung im Wesentlichen im Winterhalbjahr statt, was zur Folge hat, dass die höchsten Grundwasserstände innerhalb eines Jahres üblicherweise im Frühjahr auftreten. Häufig tragen relativ hohe Wasserspiegel der Oberflächengewässer (hier Spree, Havel und ihre Nebengewässer) in dieser Zeit zu den hohen Grundwasserständen zusätzlich noch bei. Besonders hohe Grundwasserstände werden beobachtet, wenn die Niederschlagsmenge über mehrere aufeinander folgende Jahre deutlich über dem langjährigen Mittel liegt. In solchen extremen Feuchtperioden ist dann der höchste Grundwasserstand im betrachteten Gebiet zu erwarten. Beginnend 2003 ist ein numerisches Grundwasserströmungsmodell entwickelt worden, das langfristig für das gesamte Berliner Gebiet zur Klärung wasserwirtschaftlicher Fragen auf Landesebene zur Verfügung stehen soll. 2008 war dieses Modell soweit gediehen, dass damit für das Gebiet des Berliner Urstromtals eine zeHGW-Karte angefertigt werden konnte, die nachfolgend von den Fachleuten der Senatsverwaltung für Grundwasserauskünfte benutzt und dadurch einer intensiven Praxisprüfung unterzogen worden ist. Die Entwicklung der zeHGW-Karte für das Berliner Urstromtal ist in Limberg, Hörmann & Verleger (2010) beschrieben und wird hier zusammengefasst: Das numerische Modell, für das das Programmsystem MODFLOW verwendet wurde, ist so angelegt, dass es die gesamte Fläche Berlins umfasst (Abbildung 3). Das Gebiet des Berliner Urstromtals ist vertikal in mehrere Modellschichten unterteilt, von denen die oberste für den – hier im Regelfall ungespannten – Hauptgrundwasserleiter steht, dessen höchster Grundwasserstand berechnet werden soll. Horizontal ist das Modell in Rechteckzellen unterteilt. Die Zellgröße variiert zwischen 50 × 50 und 100 × 100 Meter. Die weitere Modellierung geschah in folgenden Schritten: Modellkalibrierung Nach Vorgabe der bekannten bzw. geschätzten geohydraulischen Randbedingungen (Vorfluthöhen, Grundwasserentnahmen, Grundwassereinleitungen etc.) wurde das Modell im Wesentlichen durch Variation einer vorgegebenen Verteilung der Wasserleitfähigkeit mit Hilfe hydraulisch stationären Berechnungen kalibriert. Dazu sind die Mittelwerte der Daten hinsichtlich der Grundwassernutzung und der Grundwasserstände des Jahres 2004 gewählt worden. Das Jahr 2004 kann klimatisch als durchschnittlich angesehen werden. Modellverifizierung Unter Modellverifizierung versteht man hier einen Test des Modells dahingehend, ob es in der Lage ist, eine vom Kalibrierungszeitraum abweichende bekannte Beanspruchungssituation des Grundwassers (z.B. geänderte Grundwasserentnahmen) bezüglich der tatsächlich beobachteten Grundwasserhöhen hinreichend genau wiederzugeben. In diesem Fall wurden die Grundwasserstände für das Jahr 2001 mit dem Modell berechnet, das sich insbesondere in der Verteilung der Grundwasserförderung von der des Jahres 2004 unterscheidet. Die Abweichungen der modellberechneten Grundwasserstände von den beobachteten konnten als relativ gering bewertet werden. Damit hat das Modell einen wesentlichen Qualitätstest bestanden. Modellsimulation des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands und Plausibilisierung Nach der Verifizierung sind verschiedene Modellsimulationen zur Berechnung des höchsten Grundwasserstandes vorgenommen worden. Dazu mussten zusammengefasst drei Arten von hydraulischen Randbedingungen entsprechend verändert werden. Diejenigen, die der Modellkalibrierung und auch der Verifizierung zugrunde liegen, gelten für klimatisch durchschnittliche Jahre und eine bestimmte Grundwasserbeanspruchung. Die drei Randbedingungen sind: die Grundwassernutzung Gemäß der zeHGW-Definition finden in diesem Szenario weder Grundwasserentnahmen noch Einleitungen in das Grundwasser statt. Das gilt sowohl für die Wasserwerke als auch andere Entnahmen wie für die Eigenwasserversorgung, Sanierungen oder Baumaßnahmen. die Höhe der Vorflut für das Grundwasser Die Definition der Spiegelhöhen der Vorflutgewässer für den sog. HGW-Fall geschah über die Auswertung von Pegelständen. die Grundwasserneubildung Beim Eintreten des höchsten Grundwasserstandes muss die Grundwasserneubildung deutlich über ihrem langjährigen Mittel liegen. Zur Abschätzung wurden einige orientierende Modellsimulationen mit nachfolgender Plausibilitätsprüfung anhand ausgewählter gemessener Grundwasserstände vorgenommen. In deren Ergebnis ist die Grundwasserneubildung für den HGW-Fall – je nach ihrer örtlich differenzierten Höhe – bis zu 15 % über dem langjährigen Jahresmittel angesetzt worden. Nach Fertigstellung dieser vorläufigen zeHGW-Karte folgte eine intensive Plausibilitätsprüfung anhand der Daten von rd. 2.200 Grundwassermessstellen und eine Vielzahl anderer Daten und Informationen (Lage der zur Plausibilitätsprüfung benutzten Grundwassermessstellen s. Abb. 4). Anschließend waren nur noch geringe Modifikationen der Karte erforderlich. Zu diesen Modifikationen zählte auch die Einführung der Darstellung von sog. Uferstreifen entlang einiger Oberflächengewässer. In diesen auf der Karte gesondert ausgewiesenen Flächen sind zeHGW-Werte festgelegt, die nicht unmittelbar durch das großräumige Grundwasserströmungsmodell berechnet worden sind. Das war insofern notwendig, als in einigen ufernahen Bereichen starke kurzfristige Erhöhungen der Vorflutspiegel zu einer Anhebung der Grundwasseroberfläche in Ufernähe führen können, die mit der hydraulisch stationär berechneten Karte nicht bzw. nicht sicher genug abgedeckt werden. Gesonderte zeHGW-Werte wurden auch für einzelne Flächen ausgewiesen, in denen die modellberechnete Karte aufgrund einer vergleichsweise geringen Modelldiskretisierung möglicherweise zu unsichere Werte zeigt, z.B. im Umfeld von Schleusen und in einigen Uferbereichen am Tegeler See. Die Festlegung dieser zeHGW-Werte geschah auf der Grundlage von gemessenen höchsten Pegelständen der Oberflächengewässer und z.T. überschlägigen hydraulisch instationären Berechnungen. Zur Methode der zeHGW-Karte gehört auch ihre fortlaufende Prüfung, insbesondere nach der Beobachtung sehr hoher Grundwasserstände. Nach Fertigstellung der Karte sind im Zeitraum 2008 bis 2011 solche extrem hohen Grundwasserstände registriert worden. Die Prüfung mit diesen Grundwasserstandsdaten bestand die Karte mit sehr gutem Erfolg. Nachfolgend sind nur marginale Änderungen erfolgt. Die veröffentliche Karte ist nun so eingestellt, dass die an den einzelnen Messstellen maßgeblichen, d.h. als unbeeinflusst anzusehenden HGW mindestens 10 cm unter dem dargestellten zeHGW liegen. Für die Entwicklung der zeHGW-Karte im Gebiet des Panketals war anfangs die gleiche Methode wie für die des Urstromtals vorgesehen, nämlich mit Hilfe eines numerischen Grundwassersimulationsmodells. Demzufolge ist für dieses Gebiet zunächst ein gesondertes Grundwassermodell erstellt worden, das im Grundsatz für wasserwirtschaftliche Fragestellungen zur Verfügung steht und auch schon genutzt worden ist. Bereits bei den Arbeiten zu diesem Modell zeigte sich aber, dass die erforderliche Datenlage zur Hydrologie und Hydrogeologie in einigen Bereichen vergleichsweise gering ist. Die Berechnung einer vorläufigen zeHGW-Karte und deren kritische Prüfung führte zu der Bewertung, dass das Modell in diesen Teilbereichen die besonders hohen Qualitätsanforderungen, die an ein zeHGW-Modell zu stellen sind, gegenwärtig noch nicht erfüllt. Da die anthropogene Beeinflussung des Grundwassers im Panketal anders als im Berliner Urstromtal relativ gering ist, können hier in direkterer Weise gemessene HGW-Werte bei der Entwicklung der zeHGW-Karte berücksichtigt werden. Die zeHGW-Karte für das Gebiet des Panketals umfasst nicht allein das Panketal im engeren Sinne, wie es auf der geologischen Karte von Berlin ausgewiesen ist, sondern auch einen kleinen angrenzenden Teil des Urstromtals. Es handelt es sich hierbei um einen Übergangsbereich zwischen beiden geologischen Einheiten, der hydrogeologisch eher dem Panketal mit seinem relativ gering mächtigen obersten Grundwasserleiter zuzurechnen ist. Das methodische Vorgehen ist in Hörmann & Verleger (2016) beschrieben und wird hier wie folgt zusammengefasst: 1. Ganglinienanalyse Alle Ganglinien der Grundwassermessstellen aus dem Archiv der Senatsverwaltung, die im Panketal-Grundwasserleiter (GWL 1.2 nach der Grundwasserleiternomenklatur von Limberg & Thierbach 2002) verfiltert sind (135), wurden auf ihre Eignung für den vorliegenden Zweck untersucht. Dazu zählte insbesondere eine Beurteilung der Grundwasserstände hinsichtlich einer möglichen künstlichen Beeinflussung und etwaiger Datenfehler. Wesentliches Ergebnis dieser Untersuchung war, dass die Grundwasserstände vor 1990 deutlich häufiger und meist auch stärker beeinflusst sind als in der Zeit danach. Eine wesentliche Ursache hierfür ist der Betrieb der Rieselfelder im nördlichen Teil des Panketals, der in den 1980er Jahren eingestellt wurde, und örtlich eine deutliche Anhebung des Grundwasserstands bewirkt hat. Die zur Zeit des Rieselfeldbetriebs gemessenen höchsten Grundwasserstände sind keine zu erwartenden höchsten Grundwasserstände. Im Ergebnis dieser Ganglinienanalyse sind nur Messdaten ab 1990 für die zeHGW-Bestimmung verwendet worden. 2. Festlegung der zeHGW-Werte Für jede einzelne als geeignet erkannte Grundwassermessstelle ist der höchste Grundwasserstand (HGW) extrahiert worden. Zur Bestimmung des zeHGW wurde der HGW mit einem Zuschlag versehen: zeHGW = HGW + Zuschlag Der Zuschlag wurde aufgrund verschiedener Überlegungen zur Abschätzung der Zuverlässigkeit der Erfassung höchster Grundwasserstände festgelegt. Dabei wurden vor allem die Messhäufigkeit und die Dauer der Beobachtung der Grundwassermessstellen berücksichtigt. Der Mindestzuschlag auf den HGW beträgt 0,3 m. Dieser Wert gilt für Messstellen, die den Zeitraum von 2007 bis 2012 durch häufige Messungen gut erfassen. In diesem Zeitraum sind allgemein in Berlin die höchsten Grundwasserstände unter den derzeit herrschenden geohydraulischen Randbedingungen (vgl. zeHGW-Definition) beobachtet worden (s. Beispiel Abb. 5). HGW-Werte von Grundwassermessstellen, die die Zeit allgemein hoher Grundwasserstände nicht erfassen und/oder eine kleinere Messfrequenz besitzen, sind mit Zuschlägen von 0,5 m bzw. 0,7 m versehen worden. 3. Berechnung der zeHGW-Karte Auf der Grundlage von 105 geeigneten Grundwassermessstellen und ihren zeHGW-Werten als Stützpunkte ist die Verteilung des zeHGW ohne Berücksichtigung der Gewässer mit Hilfe des Programmsystems SURFER berechnet und in Form von Linien gleichen zeHGW dargestellt worden. Die Berechnungsmethode ist dieselbe, wie sie bei der aktuellen Grundwassergleichenkarte (Hannappel, Hörmann & Limberg 2007) benutzt wird. Ferner ist grundsätzlich Folgendes zu bemerken: Da die zeHGW-Karte für unterschiedliche Fragestellungen zur Verfügung gestellt wird, beinhalten die zu erwartenden höchsten Grundwasserstände keine anwendungsbezogenen pauschalen Sicherheitszuschläge, wie z. B. in den für die Errichtung von Bauwerken relevanten Regelwerken gefordert werden . Die für das Gebiet des Panketals teilweise differenzierten Zuschläge auf den HGW (0,3 bis 0,7 m, s. Methode) wurden lediglich wegen der unterschiedlich guten Erfassung höchster Grundwasserstände und der hier im Vergleich zum Urstromtal relativ hohen natürlichen Amplitude des Grundwassergangs gewählt. Im Urstromtal liegen die der zeHGW-Karte zu entnehmenden Werte mindestens 0,1 m über den höchsten, als maßgeblich bewerteten gemessenen höchsten Grundwasserständen . Ganz überwiegend liegt der zeHGW jedoch erheblich stärker über dem HGW, im Gebiet der Senktrichter der Berliner Wasserwerke im Meterbereich. Damit handelt es sich also um mit rechnerischen Methoden auf der Basis umfangreicher Daten und einer Vielzahl anderer Informationen ermittelte Schätzwerte des zeHGW, die nach gegenwärtigem Wissenstand auf der „sicheren Seite“ liegen – in dem Sinne, dass sie aller Wahrscheinlichkeit nach nicht überschritten werden. Letzteres hat auf der anderen Seite zur Folge, dass sie nicht unbedingt in der angegebenen vollen Höhe eintreten müssen. Zur Methode der Kartenentwicklung gehört auch die laufende Kontrolle, d.h. der Vergleich mit den aktuellen Grundwasserständen. Eine umfassende Prüfung der Karte, die auf der Datenlage bis 2007 beruht, ist im Jahr 2013 durchgeführt worden, nachdem in den Jahren 2008 und 2011 in Berlin extrem hohe Grundwasserstände registriert worden sind. Sie ergab, dass es auch in diesen äußerst niederschlagsreichen Zeiten nicht zu Überschreitungen dieser zeHGW-Werte gekommen ist . Ab 2013 ist für den Bereich der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte mit der Entwicklung einer zeHGW-Karte begonnen worden. 2017 wurde sie für diese beiden hydrogeologischen Einheiten fertiggestellt und wird hier zusammen mit den zeHGW-Karten für das Urstromtal und das Panketal erstmalig veröffentlicht. Die Methode der Kartenentwicklung entspricht im Grundsatz derjenigen, die auch bei der Urstromtalkarte angewendet wurde, d.h. die Karte wurde mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodells angefertigt (Hörmann & Verleger 2020). Wie im Urstromtal war hier die Verwendung eines Simulationsmodells wegen der langen anthropogenen Beeinflussung der Grundwasserstände, vor allem durch die Wasserwerke Beelitzhof, Tiefwerder und Kladow erforderlich. Im Folgenden werden die wesentlichen Unterschiede genannt: Auf der Basis des vorhandenen vierschichtigen Grundwassermodells für Berlin ist eine weitere vertikale Differenzierung vorgenommen worden. Das Modell ist nun in acht Modellschichten unterteilt. Dies war insofern notwendig, da der hydrogeologische Schichtaufbau auf der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte erheblich komplexer ist als im Urstromtal. Einen Nord-Süd-Schnitt durch das Modell, wie es derzeit für das gesamte Berliner Landesgebiet vorliegt, zeigt die Abbildung 6. Die Modellschichten (Layer) L 1 bis L 6 stehen für den Hauptgrundwasserleiter, der örtlich in die Teilleiter GWL 2.1, GWL 2.2 und GWL 2.3 differenziert ist, die insbesondere in den Hochflächenbereichen durch gering wasserleitende Geschiebemergelschichten hydraulisch voneinander getrennt sind. Aufgrund der besseren Datenlage hinsichtlich der beobachteten Grundwasserstände ist das Jahr 2001 als Kalibrierungsjahr und das Jahr 2004 als Verifizierungsjahr verwendet worden. Nach der Kalibrierung und Verifizierung erfolgte die zeHGW-Simulation wie für den Bereich des Urstromtals, wobei für die Plausibilisierung und eine erforderliche Nachkalibrierung des zeHGW-Modells die Daten von rd. 1100 Grundwassermessstellen benutzt wurden. Die Plausibilitätsprüfung der Karte im Gebiet der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte ergab, dass anders als im Urstromtal auf die gesonderte Ausweisung von Uferstreifen entlang einzelner Gewässer verzichtet werden konnte. Eine nachträgliche Modifizierung der modellberechneten Karte wurde im Wesentlichen nur in einem kleinen Gebiet auf der Nauener Platte westlich von Kladow vorgenommen, wo einer hydrogeologischen Anomalie durch die Ausweisung von Flächen gleicher zeHGW-Werte auf der Basis beobachteter höchster Grundwasserstände Rechnung getragen wurde. Bei der Erstellung des numerischen Grundwasserströmungsmodells für die Barnim-Hochfläche wurde deutlich, dass die erforderliche Datenlage zur Hydrogeologie in einigen Bereichen vergleichsweise gering ist und die z. T. sehr komplizierten hydrogeologischen Verhältnisse in ihrer Komplexizität nicht überall mit hinreichender Genauigkeit abgebildet werden konnten. Bei der sehr kritischen Prüfung der berechneten zeHGW-Karte ergab sich, dass das Modell in einem Teilbereich die an ein zeHGW-Modell zu stellenden besonders hohen Qualitätsanforderungen noch nicht in jeder Hinsicht erfüllt. Ebenso wie für das Panketal wird daher zunächst auf gemessene HGW-Werte für die Erstellung der zeHGW-Karte zurückgegriffen. Verwendung finden hierbei die Grundwasserstände seit dem Jahr 2000, da der anthropogenen Beeinflussung nach Einstellung der Wasserförderung am Wasserwerk Buch und der Rieselfeldbewirtschaftung in den 1990er Jahren vergleichsweise keine Relevanz mehr zukommt. Die zeHGW-Karte für das Gebiet der Barnim-Hochfläche südöstlich des Panketals beinhaltet nicht nur die auf der geologischen Karte von Berlin veranschaulichte Hochfläche, sondern auch einen kleinen angrenzenden Teil im Übergangsbereich vom Panketal zum Urstromtal (s. Abb. 2). Der Bereich der Barnim-Hochfläche westlich des Panketals wird hingegen in diesem Kartenwerk nicht berücksichtigt, da dort der Hauptgrundwasserleiter nicht flächenhaft verbreitet ist oder es weiterführender Analysen der hydrogeologischen Situation bedarf, bevor belastbare Aussagen zum zeHGW getroffen werden können. Für die Berechnung der zeHGW-Karte in dem südöstlich des Panketals gelegenen Bereich der Barnim-Hochfläche wurde in folgenden Schritten vorgegangen: 1. Ganglinienanalyse Für 43 repräsentative Grundwassermessstellen, welche nach der Grundwasserleiternomenklatur von Limberg & Thierbach (2002) im Hauptgrundwasserleiter (GWL 2.1, GWL 2.2, GWL 2) verfiltert sind, erfolgte eine statistische Auswertung der Grundwasserstände. Da bis zum Jahr 2000 ein hydraulischer Einfluss durch künstliche Grundwasseranreicherungen im Bereich ehemaliger Rieselfelder und Grundwasserabsenkungen durch das Wasserwerk Buch auf die Wasserstände nicht ausgeschlossen werden können, wurden nur Daten seit Januar 2000 in dieser Auswertung berücksichtigt. Zunächst wurden die Datensätze auf Datenfehler hin untersucht. Ein weiteres Kriterium für die Verwendung war, dass die Messreihen keine langen Messlücken aufweisen und mindestens 80 % des Betrachtungszeitraums abdecken. Ausgewertet wurde jeweils der Grundwasserstand am 15. Tag eines Monats. Ziel der Auswertung war die Ermittlung des Monats mit den höchsten Grundwasserständen im Betrachtungszeitraum und die Bestimmung des maximalen Grundwasseranstiegs im Verlauf eines Winterhalbjahrs bzw. durch Starkniederschlagsereignisse im Sommer. Die höchsten Grundwasserstände auf der Barnim-Hochfläche wurden im Winter 2012 (23 Grundwassermessstellen) und im Winter 2011 (16 Grundwassermessstellen) gemessen. Im Winterhalbjahr 2008 und 2002 wurden an 3 bzw. 1 Grundwassermessstellen Höchstwerte aufgezeichnet. Der Monat mit den höchsten Grundwasserständen war der Februar 2012 mit 21 Maxima; im Winter 2011 wurden die höchsten Grundwasserstände mit 13 Maxima ebenfalls im Februar festgestellt. In der Abbildung 7 ist erkennbar, dass die Messstellen mit den Höchstwerten im Winter 2012 (pinke Markierung) im südlichen Bereich der Barnim-Hochfläche und im Nordwesten (Frohnau/Hermsdorf) liegen, während sich die Messstellen mit Höchstständen im Winter 2011 (blaue Markierung) vor allem im nördlichen und östlichen Bereich befinden. Die Differenz der Wasserstände zwischen den beiden Höchstständen im Winter 2012 und 2011 ist in Abbildung 8 dargestellt. Die Grundwasserstände in den nördlichen und östlichen Grundwassermessstellen (blaue Markierung in Abbildung 7) liegen im Winter 2012 bis zu 0,44 m unterhalb der maximalen Wasserstände im Jahr 2011 und im Median um 0,10 m niedriger als die Wasserstände aus dem Jahr 2011. In den südlichen Grundwassermessstellen (pinke Markierung in Abbildung 7) lag der Wasserstand im Jahr 2012 im Mittel 0,17 m über den Wasserständen im Jahr 2011. Die höchsten Grundwasseranstiege innerhalb eines Monats liegen bezogen auf alle untersuchten Grundwassermessstellen der Barnim Hochfläche bei 0,39 m und sind auf die Starkniederschlagsereignisse im Juni/Juli 2017 zurückführen. Betrachtet man mehrmonatige Grundwasseranstiege ist besonders der Winter von November 2010 bis Februar 2011 mit einem Anstieg von 0,47 m in drei Monaten hervorzuheben. 2. Festlegung der zeHGW-Werte und Berechnung der zeHGW-Karte Die Ganglinienanalyse ergab, dass im Februar 2012 insgesamt die höchsten Grundwasserstände gemessen wurden. Entsprechend wurde dieser Zeitpunkt als Basis für die Berechnung der zeHGW-Karte gewählt. Um dem Einfluss von Starkniederschlagsereignissen beziehungsweise lang anhaltenden Niederschlagsphasen im Winter Rechnung zu tragen, wurden diese Wasserstände um 0,5 m erhöht. In Abbildung 7 ist ersichtlich, dass im nördlichen und östlichen Teil der Barnim Hochfläche die höchsten Grundwasserstände im Winter 2011 (blaue Markierung) gemessen wurden und um bis zu 0,44 m höher lagen als im Februar 2012 (vgl. Abbildung 8). Um dies zu berücksichtigen wurden für diese Grundwassermessstellen die Wasserstände vom Februar 2012 zusätzlich um 0,4 m erhöht. p=. zeHGW Werte Barnim Hochfläche = Grundwasserstand (Februar 2012) + Starkniederschlagszuschlag (0,5 m) + Zuschlag im Norden und Osten (+0,4 m) Auf der Grundlage dieser Auswertung wurden zeHGW-Werte für alle zur Verfügung stehenden Grundwassermessstellen auf der Barnim-Hochfläche berechnet und mit Hilfe des Programmsystems SURFER ein Grundwassergleichenplan erstellt. Die verwendete Berechnungsmethodik und die Anzahl der verwendeten Grundwassermessstellen ist dieselbe, wie sie bei der aktuellen Grundwassergleichenkarte (Hannappel, Hörmann & Limberg 2007) benutzt wird. 3. Anpassungen an die zeHGW-Karten Urstromtal und Panketal Die zeHGW-Karte der Barnim-Hochfläche schließt im Süden direkt an die zeHGW-Karte des Urstromtals an und wurde im Übergangsbereich manuell an die vorhandene Karte angepasst. Der Panketalgrundwasserleiter stellt in seinem Verbreitungsgebiet den obersten, hydraulisch weitestgehend vom Hauptgrundwasserleiter getrennten Grundwasserleiter dar. Entsprechend sind im Bereich des Panketals die zeHGW-Werte des Panketalgrundwasserleiters abgebildet. Dadurch ist der Übergang zwischen Panketal und Barnim-Hochfläche nicht kontinuierlich, sondern durch einen Versatz der zeHGW-Isolinien gekennzeichnet, der sich daraus ergibt, dass hier zwei hydraulisch getrennte Grundwasserleiter auf der Karte aneinanderstoßen. Im Südwesten im Übergang zum Urstromtal ist der Panketalgrundwasserleiter hingegen nicht mehr hydraulisch vom Hauptgrundwasserleiter entkoppelt und die Isolinien des zeHGW des Panktetalgrundwasserleiters gleichen sich ab der Isolinie 42 m NHN den Ganglinien des zeHGW der Barnim-Hochfläche bzw. des Urstromtals an. In diesem Bereich liegen die ermittelten zeHGW-Werte der Barnim-Hochfläche bis auf wenige Ausnahmen (z. B. nordöstlich des Schäfersees) über den zeHGW-Werten des Panketalgrundwasserleiters, weshalb in der aktuellen Karte die zeHGW-Werte der Barnim-Hochfläche gezeigt werden. Diese Anpassung war notwendig, da nur so eine hydrogeologisch begründbare Anpassung der zeHGW-Karte der Barnim-Hochfläche an die bereits existierenden zeHGW-Karten des Urstromtals und des Panketals möglich war.
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