In tidebeeinflussten Ästuaren werden die Grundwasserverhältnisse durch die Tidedynamik sowie durch die Salzgehalte der Küstengewässer und Kanäle geprägt. Um die Auswirkungen verkehrswasserbaulicher Maßnahmen sowie wasserwirtschaftlicher Eingriffe belastbar prognostizieren zu können, sind Felduntersuchungen sowie numerische Modellberechnungen vorgesehen.
Aufgabenstellung und Ziel
Die Wechselwirkungen zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser werden grundsätzlich von den hydrologischen und hydrogeologischen Randbedingungen beeinflusst. Des Weiteren spielen auch die Gewässerstruktur, die Substratzusammensetzung der Gewässersohle und die Stratigraphie des angeschnittenen Grundwasserleiters wichtige Rollen. In den tidebeeinflussten Ästuaren der deutschen Nordseeküste werden die Grundwasserverhältnisse zusätzlich durch die Tidedynamik, die Salzgehaltsentwicklung sowie den Schwebstoff- und Sedimenthaushalt geprägt.
Die tideinduzierten Wasserstandsänderungen im Ästuar führen zu einem stark instationären Grundwasserströmungsfeld, dessen Ausdehnung auf Uferseite einige hundert Meter betragen kann. Dabei findet ein ständiger Wechsel zwischen infiltrierenden und exfiltrierenden Grundwasserverhältnissen statt (Führböter 2004).
Ein Ziel des Forschungsvorhabens ist die Verbesserung des grundlegenden Verständnisses dieses komplexen Systems und die Identifizierung relevanter Parameter für den Austausch zwischen Ästuar und Grundwasserkörper. Die Auswirkungen von z. B. Änderungen der Tidedynamik, anthropogenen Eingriffen in den Wasserhaushalt oder durch den Klimawandel hervorgerufenen Veränderungen der hydrologischen Randbedingungen auf das Grundwasserströmungsregime und die Beschaffenheit im Ästuarbereich können so besser prognostiziert werden. Es werden hierzu Methoden und Ansätze entwickelt, die Einblicke in die Austauschvorgänge im Gewässerbett geben und helfen, bestehende Ansätze zur Folgenabschätzung zu verbessern.
Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV)
Erfahrungen bei WSV-Projekten an Ems, Weser und Elbe zeigen - sowohl im Zusammenhang mit den Genehmigungsverfahren als auch bei der Ausführung der Vorhaben - die hohe Bedeutung der Thematik Wechselwirkungen zwischen Oberflächenwasser und Grundwasser für die naturschutzfachliche und wasserwirtschaftliche Bewertung der Maßnahmen. Insbesondere durch maßnahmenbedingte Veränderungen der Tidedynamik und durch Eingriffe in den Schwebstoff- und Sedimenthaushalt der Ästuare können Änderungen der Grundwasserströmungssituation und der Grundwasserbeschaffenheit in den Ästuargebieten nicht ausgeschlossen werden.
Aufgrund der komplexen Wechselwirkungen zwischen Oberflächengewässern und Grundwasser in den Ästuarbereichen lassen sich die Folgewirkungen von verkehrswasserbaulichen Ausbau- und Unterhaltsmaßnahmen auf die quantitativen und qualitativen Grundwasserverhältnisse derzeit nur eingeschränkt prognostizieren und bewerten. Das FuE-Vorhaben soll eine wissenschaftlich fundierte Grundlage bilden, um zukünftig belastbarere Prognosen zu ermöglichen und somit die Genehmigungsverfahren hinsichtlich der erforderlichen Aussagen zum Grundwasser gezielt zu unterstützen. Außerdem ist zu erwarten, dass auf der Grundlage der Untersuchungsergebnisse die Beweissicherungskonzepte wirtschaftlicher und zielführender gestaltet werden können.
Untersuchungsmethoden Im Rahmen des Projekts wurden Grundwasserproben untersucht. Das Wasser dieser Proben setzt sich nicht zu gleichen Anteilen aus Wasser aus allen Tiefenbereichen der Filterstrecke des jeweiligen Brunnens zusammen, da die Durchlässigkeit des umgebenden Aquifers vertikal (und horizontal) variiert. Dies muss unter Umständen bei der Interpretation von Ergebnissen, die auf Grundwasserproben basieren, berücksichtigt werden. Für die Identifizierung von im Verhältnis durchlässigeren Tiefenbereichen, die proportional mehr Wasser zur Probe „beisteuern“, können Flowmeter zum Einsatz kommen. (Text gekürzt)