Automatisches Monitoring von Überflutungsflächen am östlichen Harzrand nordwestlich Aschersleben

Land / Region: Deutschland, Sachsen-Anhalt

Projektanfang: 01.01.2009

Projektende: 31.12.2016

Projektstand: 31.12.2016

Abb. 1: Messstelle in den Seeländereien Quelle: BGR

Die "Seeländereien" sind ein ebenes Niederungsgebiet (Abb. 1) um 107 m NN, das sich mit seinem Kern über dem Ascherslebener Sattel mit hochliegenden Salz- und Sulfatgesteinen befindet. Hydrogeologisch ist das Gebiet der Seeländereien auf Grund seiner Position und der Strukturen der känozoischen Grundwasserleiter ein Grundwasserakkumulationsgebiet. Deshalb mussten auch für die Trockenhaltung der Braunkohlentagebaue Nachterstedt/Schadeleben und Königsaue erhebliche Grundwassermengen gehoben und abgeleitet werden (18,5 Mio m³/a vor der Stilllegung). In den 90-er Jahren wurden über die Filterbrunnen noch rd. 8,5 Mio m³ Grundwasser pro Jahr gefördert und über den Hauptseegraben in die Vorflut abgeleitet. Im Jahre 1996 wurde der Bergbau in der Region Nachterstedt vollständig stillgelegt.

Der obere (quartäre) Grundwasserleiter besitzt eine Fließrichtung nach Nordwest. Als Vorfluter fungiert der Hauptseegraben (siehe Abb. 2), welcher in den Königsauer See einmündet, der wiederum mit dem Concordia-See verbunden ist. Beide Seen sind Tagebaurestseen, die durch Eigenaufgang (Eigenflutung) von Grundwasser und Zuführung von Flusswasser der Selke (Concordia-See, ehemaliger Tagebau Nachterstedt/Schadeleben) bzw. des Hauptseegrabens (Königsauer See, ehemaliges Restloch Königsaue) infolge umfangreicher Revitalisierungsmaßnahmen der Lausitzer und Mitteldeutschen Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH (LMBV) seit 1996 geflutet werden. Zwischen den beiden Tagebaurestseen finden sich Reste des Niederungsgebietes Seeländereien, ein Niedermoor, welches durch Torf- und Muddeablagerungen charakterisiert ist.

Am Nordwestrand von Aschersleben befinden sich mehrere Altlastenstandorte im Bereich Junkersfeld, die Boden und Grundwasser durch Schwermetalle, MKW, PAK, Düngemittel, Pflanzenschutzmittel sowie Kampfmittel belasten. Das Gebiet selbst gehört mit zum Tal der Seeländereien, wobei das Grundwasser wenige Dezimeter bis Meter unter Gelände steht. Seit Einstellung der Braunkohleförderung im Raum Nachterstedt/Schadeleben steigt der Grundwasserspiegel an; zudem senkt sich die Geländeoberfläche, so dass Vernässungen und Überstauungen im Niederungsgebiet künftig unvermeidlich sind.

Vor dem Hintergrund dieser Rahmenbedingungen steht im Zentrum des Projektes die Kopplung zwischen automatischem Monitoring und Web-Server basierter Modellierung eines hydraulisch anspruchsvollen Untersuchungsgebietes, das folgende Besonderheiten aufweist:

• Niederungsgebiet mit steigendem Grundwasserstand und absinkender Geländeoberkante,
• hydraulische Kopplung zwischen Grund- und Fließgewässer mit zwei Tagebauseen als Vorfluter,
• unmittelbare Nähe von Altlastenstandorten.

Abb. 3: Aufgezeichnete Zeitreihen Quelle: BGR

Die sich in diesem System abspielende Grundwasserdynamik wird vollautomatisch gemessen, die Daten mit GPRS fernübertragen und in einem Messzentrum/Datenzentrale ausgewertet und in Form von Grafiken, Diagrammen und Tabellen visualisiert (Abb. 3). Das Projekt soll am Beispiel der Seeländereien neben den konkreten Ergebnissen für diese Region auch anhand dieses Teststandortes nachweisen, dass automatisches Umweltmonitoring mit Datenfernübertragung einerseits und die mathematische Simulation und Modellierung andererseits direkt miteinander (auf dem Web-Server) verknüpft werden können.

Das im Gebiet der Seeländereien installierte Messsystem (siehe Abb. 4) besteht aus 12 Grundwasser- und 3 Oberflächenwasser-Messstellen, letztere befinden sich im Hauptseegraben. Neben der Probenahme und Analytik der Grund- und Oberflächenwässer wird auch die Software zur automatischen Erstellung der Hydroisohypsenpläne und das Modell für den Schadstoffeintrag ins Grund- und Oberflächenwasser erarbeitet. Ausgehend von einer Bestandsaufnahme des NOM (Natural Organic Matter) im ersten Grundwasserleiter wird das Mobilisierungsvermögen gegenüber organischen Schadstoffen unter den vorliegenden geochemischen Milieubedingungen anhand von standortrelevanten Verbindungen untersucht und aufgeklärt. Dafür werden natürliche und synthetische Kohlenstoffverbindungen durch Markierungsverfahren radioanalytisch zugänglich gemacht. Durch die systematische Erfassung der Auswirkungen geogener und anthropogener Milieubedingungen auf Wechselwirkungs- und Transportvorgänge von Kontaminanten in huminstoffhaltigen Systemen werden wesentliche Grundlagen für die Entwicklung eines Ausbreitungs- und Schadstofftransportmodells für die Region bereit gestellt.

Das Verbundprojekt wird von Projektleiter Dr. M. Birke (BGR) gemeinsam mit Dr. U. Gottschalch (HZDR) und Dr. H. Kalka, K. Küppers & J. Schubert (UIT) bearbeitet.

Partner:

• Helmholtz-Zentrum Dresden-Rossendorf (HZDR), Forschungsstelle Leipzig, Interdisziplinäre Isotopenforschung
• Umwelt- und Ingenieurgesellschaft GmbH Dresden (UIT)