Hilfestellung - Abgrenzung von Trinkwassereinzugsgebie-
ten für die Bewertung nach TrinkwEGV für den 1. Zyklus
Zielstellung
Grundlegend für die nach § 7 TrinkwEGV durchzuführende Gefährdungsanalyse und
Risikoabschätzung ist die Gebietskulisse des Trinkwassereinzugsgebietes. Für diese
Gebietskulisse sind alle verfügbaren Informationen zur Erstellung einer Gefährdungs-
analyse zusammenzutragen, welche anschließend die Basis für die Risikoabschät-
zung bilden. Dahingehend ist eine Bestimmung des Trinkwassereinzugsgebietes der
erste Schritt und essenziell für alle folgenden Schritte. So hat gemäß § 6 Abs. 1 Satz 1
TrinkwEGV der Betreiber einer Wassergewinnungsanlage eine Bestimmung und Be-
schreibung des Trinkwassereinzugsgebietes vorzunehmen.
Mit der folgenden Unterlage werden Empfehlungen zum praktikablen Vorgehen
im Rahmen der Festlegung des Trinkwassereinzugsgebietes bei Grundwasser-
fassungen,
bei Trinkwassereinzugsgebieten, deren Trinkwassergewinnung aus Uferfiltrat
oder durch Grundwasseranreicherung erfolgt und
bei grenzüberschreitenden Trinkwassereinzugsgebieten
gegeben. Darüber hinaus werden Empfehlungen zur erstmaligen Bestimmung eines
Trinkwassereinzugsgebietes für den 1. Zyklus formuliert.
Trinkwassereinzugsgebiet
Das Trinkwassereinzugsgebiet bezeichnet ein Gebiet, aus dem Grundwasser oder
Oberflächenwasser zu der Entnahmestelle oder den Entnahmestellen für die Trink-
wassergewinnung gelangt (§ 2 Nr. 1 TrinkwEGV). Zur Bestimmung ist das Gebiet unter
Berücksichtigung der wasserrechtlich gestatteten Entnahmemengen fachlich abzu-
grenzen. Die TrinkwEGV nutzt den Begriff des Trinkwassereinzugsgebietes synonym
zum hydrodynamischen Einzugsgebiet (EG), um den Zweck der Trinkwassergewin-
nung zu verdeutlichen. Der Verlauf der Grenze des oberirdischen Einzugsgebietes
wird maßgebend durch das Relief bestimmt. Der Verlauf der Grenze des unterirdi-
schen Einzugsgebietes wird durch geologisch-hydrogeologische, hydrologische sowie
anthropogene Größen wie geologischer Aufbau und Durchlässigkeit des Untergrun-
des, Grundwasserneubildung und Höhe der Grundwasserentnahme beeinflusst.
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Uferfiltrat
Uferfiltrat wird als das Wasser definiert, das aus oberirdischen Gewässern unmittelbar
in den Grundwasserraum eingedrungen ist, ausgenommen durch Versinkung (Defini-
tion nach DIN 4049-3). Der Anteil von Uferfiltrat am Gesamtrohwasser einer Wasser-
gewinnungsanlage kann sowohl natürlichen als auch künstlichen Ursprungs sein. In
den meisten Fällen liegt jedoch der Prozess einer künstlichen Uferfiltration infolge ei-
ner durch einen Brunnen induzierten Absenkung des Grundwasserstandes und eine
damit einhergehenden Fließrichtungsumkehr zwischen oberirdischen Gewässern und
Grundwasser vor. Die Bestimmung des Uferfiltratanteils ist Gegenstand komplexer ge-
ohydraulischer Auswertungen, zum Beispiel mittels Grundwasserströmungsmodell im
Rahmen eines Fachgutachtens.
Im 1. Zyklus der Umsetzung der TrinkwEGV ist die Durchführung weitreichender Un-
tersuchungen und Auswertungen in der Regel nicht möglich. Daher wird das folgende
vereinfachte Vorgehen für den 1. Zyklus empfohlen.
Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass dem Betreiber bekannt ist, ob Uferfiltrat
gewonnen wird. Ist dies nicht der Fall, ist die räumliche Lage des oberirdischen Ge-
wässers zur Entnahmestelle maßgeblich. Als vorläufige Bewertungsgrundlage werden
die Bemessungslinien für die Trinkwasserschutzzone II gemäß Arbeitsblatt DVGW W
101 (A) für geeignet erachtet. D. h. sollte ein oberirdisches Gewässer im Bereich zwi-
schen der Entnahmestelle und der 50-Tages-Fließzeit oder 100 m-Mindestabstandsli-
nie (Ersatzkriterium) liegen, so ist überschlägig von einem auf das Jahr bezogenen
durchschnittlichen Uferfiltratanteil größer 10 m³/d gemäß § 6 Abs. 6 Nr. 2 TrinkwEGV
auszugehen. Sollten keine Kenntnisse zu Fließzeiten vorliegen, so wird empfohlen, die
100 m-Mindestabstandslinie bzw. die 300 m-Mindestabstandslinie bei Karst- und Kluft-
grundwasserleitern mit hohen Abstandsgeschwindigkeiten (Ersatzkriterium) zu ver-
wenden. Ist über die beschriebene räumliche Beziehung ein Uferfiltratanteil festzustel-
len, so ist im 1. Zyklus ebenfalls von einer signifikanten Beeinflussung des Rohwassers
und eine Überschreitung des Uferfiltratanteils am Rohwasser von 10 % gemäß § 7
Abs. 1 TrinkwEGV auszugehen und das oberirdische Gewässer in der Gefährdungs-
analyse und Risikoabschätzung zu berücksichtigen.
Eine abweichende Entscheidung zur im vorherigen Absatz erläuterten Vorgehens-
weise ist im Einzelfall (wie zum Beispiel bei tiefen Brunnen, die in Grundwasserleitern
mit einer mächtigen Überdeckung ausgebaut sind) fachlich und nachvollziehbar, u. U.
auf Basis bereits vorliegender Auswertungen oder Kenntnisse, zu begründen.
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Für die Bestimmung des für die Uferfiltration relevanten Gewässerabschnitt gemäß § 6
Abs. 6 Nr. 2 TrinkwEGV wird folgende im 1. Zyklus vereinfachte Herangehensweise
empfohlen.
Abbildung 1
Schematische Darstellung der empfohlenen Herangehensweise zur Bestimmung des
relevanten Gewässerabschnitts bei Uferfiltrat als Grundlage für die Bestimmung des
oberirdischen Einzugsgebiet gemäß § 6 Absatz 5 TrinkwEGV (Abbildung nicht
maßstabsgerecht)
Von der mit Uferfiltrat identifizierten Entnahmestelle, die sich am oberstromigsten in
Bezug auf das betrachtete oberirdische Gewässer befindet, ist eine gedachte Linie,
möglichst senkrecht zur mittleren Fließrichtung des Oberflächengewässers, zum
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Ein Wasserwerk ist eine Anlage zur Aufbereitung und Bereitstellung von Trinkwasser. Wesentliche Bestandteile sind unter anderem Filter, Pumpen und oft auch ein Wasserspeicher bzw. Wasserbehälter. Dazu kommen Hochbehälter, Armaturen und Schalträume, wo die Verteilung des Trinkwassers in das Leitungsnetz gesteuert und überwacht wird. In größeren Wasserwerken werden auch Laboratorien betrieben, die die chemische und biologische Zusammensetzung des Wassers kontrollieren. Erfolgt die Wasserversorgung aus dem Grundwasser, befindet sich das Wasserwerk meist direkt bei den Brunnen. Das Gelände ist meist als Zone I eines Trinkwasserschutzgebietes ausgewiesen. Auch Grundwasseranreicherungsanlagen, welche zusätzliches Fließwasser aus Flüssen oder Bächen in das Grundwasser einbringen (Uferfiltration), sind häufig Bestandteil eines solchen Wasserwerks.
Untersucht werden seit mehreren Jahren Bakterien, die komplexgebundene Fe(II)- und Fe-(III)-Verbindungen dadurch zur Ausfaellung bringen, das sie bei pH-Werten zwischen 6 und 7,5 den organischen Liganden verwerten. (Frueher als Gruppe der Siderocapsazeen zusammengefasst.) Umweltrelevant ist hierbei die Bildung der organischen Eisenkomplexe, z.B. bei der Uferfiltration oder nach Eindringen organisch belasteten Wassers in Grundwasserleiter. Vorliegende Eisenverbindungen werden dann mobilisiert und nach Zutritt von Sauerstoff in Zusammenwirken mit der Taetigkeit der genannten Bakterien wieder ausgefaellt.
Seit 1964 werden im Auftrag von Wasserwerken mikrobiologische und chemische Untersuchungen zur Uferfiltration im Rahmen von Trinkwasserversorgungsanlagen durchgefuehrt. Wird ein Uferfiltrat infolge zu grosser Belastung mit organischer Substanz anaerob, so entstehen mikrobiologische und chemische Produkte, die ihrerseits nach Mischung dieses Wassers mit sauerstoffhaltigen Hangwasser wiederum oxydiert werden und zur Massenvermehrung von Mikroorganismen fuehren.
Veranlassung
Die Ziele des Verbundprojektes Grundwasser-Isoscapes für Deutschland (IsoGW) reihen sich direkt in die BMBF Strategie ‚Forschung für Nachhaltigkeit (FONA)‘ und das Forschungsprogramm 4 „Wasser: N – Forschung und Innovation für Nachhaltigkeit“ ein.
Der Einfluss des Klimawandels ist heute bereits in den Isotopenverhältnissen des Niederschlags, der Lysimetersickerwässer und der Oberflächengewässer nachweisbar. Im Rahmen des Projektes können nun erstmalig Isotopendaten des Wassers verschiedener Kompartimente flächendeckend und systematisch ausgewertet werden, um diese Signale für den Klimawandel sichtbar zu machen. Zusammen stellt das Erfassen von Tritium und den stabilen Wasserisotopen ein innovatives Werkzeug dar, auf Grundlage dessen sich eine nachhaltige Grundwasserentnahme in Angesicht des sich verändernden Klimas und sich ändernder Landnutzung regional gezielt gestalten lässt. Denn anhand der ermittelten Isotopenverhältnisse lässt sich unter anderem das Grundwasseralter bestimmen, das Ausmaß der Uferfiltration quantifizieren, oder eine Abschätzung der Mischungen von Oberflächenwasser und Grundwasser, Fließwegen und Verweilzeiten vornehmen. Daraus folgt dann eine Einschätzung, wie viel Grundwasser vorhanden ist und wie schnell es sich erneuert. Daraus ergibt sich wiederum, wieviel Grundwasser entnommen werden kann, ohne das es negative Folgen auf den Grundwasserleiter hat. Weiterhin wird erstmalig eine überregionale Bewertung der Grundwässer im Hinblick auf ökohydrologische Fließwege und Verweilzeiten möglich sein. Vor allem für Anwender ohne Erfahrung im Bereich der Wasserisotope spielen die veröffentlichten Anwendungsbeispiele eine entscheidende Rolle, um einen Einstieg in die standardisierte und fachgerechte Auswertung zu ermöglichen. Langfristig ist eine Einbindung von stabilen Isotopen in die Grundwassermodellierung erstrebenswert, um eine erhöhte Modellverlässlichkeit durch die Abbildung weiterer Prozesse zu erzielen.
Ziele
- erstmalige Erstellung einer flächendeckenden Verteilungsübersicht (mittels Grundwasser-Isoscapes) der stabilen Wasserisotopenverhältnisse sowie der Tritiumkonzentrationen im Grundwasser
- interaktive, langfristige und ausbaufähige Bereitstellung der Daten an potentielle Nutzer, die kostenlos über die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) erfolgt
- Erarbeitung eines innovativen Werkzeuges für eine nachhaltige Grundwasserbewirtschaftung (z. B. Bestimmung von Grundwasseralter, Quantifizierung der Uferfiltration, Abschätzung der Mischungen von Grundwasserstockwerken, Einschätzung langfristiger klimabedingter Veränderungen der Fließwege und Verweilzeiten)
- Präsentation praktischer Anwendungsbeispiele der Projektpartner im Bereich Lysimeterversuche, Uferfiltrationsuntersuchungen und Oberflächenwasser-Grundwasserinteraktionsanalysen für die standardisierte und fachgerechte Auswertung von Wasserisotopendatensätzen
Das Ziel des Verbundprojektes ist es, für Deutschland erstmalig eine bundesweite Karte der stabilen Wasserisotopenverhältnisse sowie der Tritumkonzentrationen im Grundwasser zu generieren. Dies geschieht auf der Grundlage von vorhanden Daten einzelner Landesämter, Informationen aus der Literatur, von Firmen bereitgestellten Daten sowie über neue Messkampagnen im Rahmen des Projektantrages. Kontakte zu den jeweiligen Ländern kamen über das Umweltbundesamt (UBA), die Bund/Länder-Arbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) und dem Bund/Länder-Ausschuss Bodenforschung (BLA-GEO) zustande. Die Bereitstellung aller Daten sowie deren Visualisierung wird über eine Internetanwendung an der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) erfolgen, auf die alle Nutzer kostenlos zugreifen können. Die Daten und die daraus generierten Karten stehen den potentiellen Nutzern daher interaktiv, langfristig und erweiterbar zur Verfügung. Das System soll außerdem über historische Daten sowie zukünftige Messungen nach Laufzeitende erweiterbar bleiben. (Text gekürzt)