Grundwassermodelle im Saarland kommen dort zum Einsatz, wo Behörden, Wasserversorgungsunternehmen und Projektträger belastbare Entscheidungen über die Ressource Grundwasser treffen müssen. Als rechnerisches Abbild der hydrogeologischen Verhältnisse bildet ein Grundwassermodell den Grundwasserspiegel, die Fließrichtungen und die Grundwassermengen eines Gebietes ab und liefert so die Grundlage für Prognosen. Im Saarland wiegt das besonders schwer, weil das Land seinen Trinkwasserbedarf zu 100 Prozent aus Grundwasser deckt. Für die AKVO GmbH als Ingenieurgesellschaft für Umwelt, Energie und Wasser ist die numerische Modellierung von Grundwasserströmung und Stofftransport das tägliche Handwerk.
Die AKVO GmbH mit Sitz in Berlin und Leipzig erstellt numerische Modelle zur Berechnung von Grundwasserströmung sowie Stoff- und Wärmetransport und verbindet diese mit geologischen 3D-Modellen. Diese Methodik lässt sich auf die saarländischen Grundwasserkörper und ihre Nutzung übertragen.
Grundwassermodelle im Saarland leisten eine belastbare Grundlage
Grundwassermodelle im Saarland liefern ein rechnerisches Abbild der hydrogeologischen Verhältnisse und dienen als Grundlage für Trinkwasserversorgung, Bergbaufolgen und Umwelt. Sie berechnen Grundwasserströmung, Fließgeschwindigkeit und Grundwassermengen und machen so nicht direkt messbare Größen sichtbar.
Ein Grundwassermodell beschreibt die physikalischen Vorgänge eines Grundwasserstroms mathematisch und stützt sich dabei auf Geologie, Grundwasserneubildung und die hydraulischen Randbedingungen des Untersuchungsgebiets. Aus diesen Daten entstehen Erkenntnisse zu Fließrichtungen, Grundwasserbilanzen und den Auswirkungen geplanter Maßnahmen. Bereits 2011 hat das saarländische Umweltministerium ein landesweites Grundwassermodell erstellen lassen, das erstmals eine flächendeckende Informationsgrundlage zu Grundwasserspiegel, Fließrichtungen und Gewinnbarkeit lieferte.
Weil jede Aussage eines Modells von der Kenntnis des Untergrunds abhängt, steht die konkrete Grundwassersituation des Landes am Anfang jeder Betrachtung.
Die Grundwassersituation im Saarland ist durch Buntsandstein und Bergbaufolgen geprägt
Die Grundwassersituation im Saarland ist durch ergiebige Grundwasserkörper im Buntsandstein des Saar-Nahe-Beckens und durch die Folgen des Steinkohlebergbaus geprägt. Aus diesen Vorkommen stammt das gesamte Trinkwasser des Landes.
Rund 96 Prozent des saarländischen Trinkwassers werden über Tiefbohrungen und Bohrbrunnen gefördert, die im Schnitt etwa 80 Meter tief reichen, der Rest stammt aus Quellen. Diese Grundwasservorkommen speisen sich aus den Niederschlägen, deren Grundwasserneubildung im Zusammenhang mit Geologie und Bodennutzung steht. In welcher Tiefe die Grundwasseroberfläche liegt und wie schnell das Wasser fließt, entscheidet über die nutzbaren Grundwassermengen der Region.
Der Grubenwasseranstieg hat Einfluss auf das Grundwasser im Saarland
Der Grubenwasseranstieg nach dem Ende des Steinkohlebergbaus zählt zu den zentralen Einflüssen auf das Grundwasser im Saarland. Nach dem Ende der Wasserhaltung steigt das Grubenwasser in den ehemaligen Bergwerken langsam an, weshalb sein Verhältnis zum genutzten Grundwasserleiter genau beobachtet wird.
So funktioniert die Grundwassermodellierung
Die Grundwassermodellierung überführt die Grundwasserverhältnisse eines Gebietes in ein rechnerisches Modell, das Grundwasserströmung und Stofftransport simuliert. Numerische Strömungsmodelle lösen dafür die Strömungsgleichungen für jedes Element eines Modellnetzes.
Grundwassermodelle unterscheiden sich nach Modellansatz und Ziel, von der qualitativen Systembeschreibung bis zum numerischen Strömungsmodell. Analytische Modelle nutzen vereinfachte Gleichungen für klar abgegrenzte Fragen, während numerische Modelle die Grundwasserdynamik eines ganzen Untersuchungsgebiet abbilden und sich zu Stoff- und Wärmetransportmodellen erweitern lassen. Die AKVO GmbH nutzt dafür unter anderem FEFLOW (DHI) und Visual MODFLOW (Waterloo Hydrogeologic) auf Basis geologischer 3D-Modelle, wie es unsere Darstellung der numerischen Modellierung von Grundwasser beschreibt.
Weil jedes dieser Modelle nur so belastbar ist wie seine Datenbasis, entscheidet die Datenlage über die Qualität der Ergebnisse.
Diese Daten bilden die Grundlage für ein Grundwassermodell
Die Grundlage jedes Grundwassermodells sind Messdaten aus dem Untersuchungsgebiet, ergänzt um geologische und hydrogeologische Kenntnisse. Ohne belastbare Datenbasis bleibt jedes Modell eine unbestätigte Annahme.
Für ein tragfähiges Modell tragen Fachleute mehrere Datenquellen zusammen, deren Dichte über die erreichbare Genauigkeit entscheidet:
- Grundwasserstandsmessungen: Zeitreihen aus Grundwassermessstellen als zentrale Größe für die Kalibrierung
- Geologische Daten: Bohrungen und Untersuchungen zur Beschreibung der Schichten im Untergrund
- Grundwasserqualität: Laborwerte zu Nitrat, Chlorid und weiteren Parameter aus dem Messnetz
- Grundwasserneubildung: Niederschläge, Verdunstung und Abfluss als Randbedingungen der Wasserbilanz
- Nutzungsdaten: Grundwasserentnahmen aus Wasserversorgung, Landwirtschaft und Industrie
Aus diesen Werten entsteht ein flächenhaftes Bild, das einzelne Messstellen allein nicht liefern können. Das Land unterhält dafür ein Messnetz, dessen Daten die Basis für Modelluntersuchungen und für die Bewirtschaftung der Grundwasservorkommen bilden.
Das Saarland überwacht die Grundwasserqualität kontinuierlich
Die Überwachung der Grundwasserqualität liegt im Saarland beim Landesamt für Umwelt- und Arbeitsschutz (LUA), das Qualität und Quantität des Grundwassers im Sinne eines vorsorgenden Grundwasserschutzes beobachtet. Das Rohwassermessnetz umfasst 284 Förderbrunnen und 21 Quellen.
An diesen Grundwassermessstellen werden jährlich 32 Parameter untersucht, um eine Belastung frühzeitig zu erkennen und die Wasserqualität zu sichern. Ein Grundwassermodell ergänzt diese Überwachung, indem es die Ausbreitung von Stoffen entlang der Grundwasserströmung berechnet. Weil jede Entnahme die Verhältnisse verändert, ist die Steuerung der Nutzung eng an solche Analysen gekoppelt.
Grundwassermodelle im Saarland werden vielseitig genutzt
Grundwassermodelle im Saarland unterstützen die Wasserversorgung, den Grundwasserschutz sowie Bau- und Sanierungsvorhaben. Sie liefern Prognosen zu Grundwasserständen, Fließrichtungen und Stoffausbreitung, wo einzelne Messwerte keine belastbare Aussage erlauben.
Die Anwendungsfelder von Grundwassermodellen lassen sich in der Planungspraxis gut clustern:
- Trinkwasser und Schutzzonen: Bemessung von Einzugsgebieten für Brunnen und Quellfassungen sowie Abgrenzung von Wasserschutzgebiete
- Wasserförderung: Optimierung der Grundwasserförderung und Bewertung von Grundwasserentnahmen durch Wasserversorgungsunternehmen
- Bau und Infrastruktur: Berechnung von Grundwasserabsenkungen bei Baugruben und Auswirkungen auf die Infrastruktur
- Bergbaufolgen: Betrachtung des Grubenwasseranstiegs und seiner Wirkung auf den Grundwasserkörper
- Klimavorsorge: Prognosen zu den Einflüssen des Klimawandels auf Grundwasserneubildung und Grundwasserspiegel
Zu Prognosezwecken lassen sich mit numerischen Modellen zudem Szenarien der Anreicherung, Aufbereitung und Bewirtschaftung durchrechnen, um die langfristige Verfügbarkeit der Ressource zu sichern. Wie eng die Nutzung des Untergrunds mit dem Grundwasser verknüpft ist, zeigt auch die geothermische Nutzung, für die das Land sein Grundwassermodell nutzbar gemacht hat.
Die Entnahme von Grundwasser im Saarland unterliegt rechtlichen Vorgaben
Die Entnahme von Grundwasser stellt im Saarland eine Benutzung nach dem Wasserhaushaltsgesetz (WHG) dar und ist in der Regel erlaubnis- oder anzeigepflichtig. Ob eine wasserrechtliche Zulassung erforderlich ist, hängt von Zweck, Menge, Standort und den Auswirkungen auf den Wasserhaushalt ab.
Die zuständigen Wasserbehörden prüfen im Verfahren, ob eine Entnahme mit den Bewirtschaftungszielen vereinbar ist. Ein Grundwassermodell liefert dafür die fachliche Grundlage, indem es die Auswirkungen einer geplanten Nutzung auf Grundwasserstände und benachbarte Brunnen nachvollziehbar prognostiziert. Wie belastbar solche Nachweise sein müssen, hängt vom jeweiligen Vorhaben und seiner Datenbasis ab.
AKVO bringt Erfahrung für Grundwassermodelle im Saarland mit
Die AKVO GmbH ist als Ingenieurgesellschaft auf numerische Grundwasserströmungs-, Stoff- und Wärmetransportmodelle spezialisiert und arbeitet deutschlandweit. AKVO bearbeitete Grundwassermodelle im Rahmen von Infrastrukturprojekten der DB Infra GO AG im Saarland.
Als Experten in den Bereichen Geologie, Hydrogeologie und Hydrologie erstellt AKVO numerische Modelle mit FEFLOW und Visual MODFLOW auf Basis geologischer 3D-Modelle, die mit Leapfrog oder GOCAD aufgebaut werden. Diese dokumentierten Kompetenzen decken die Fragestellungen ab, die auch im Saarland auftreten, von der Grundwasserförderung über den Grubenwasseranstieg bis zu geothermischen Untersuchungen. Für eine belastbare geologische Grundlage verbindet AKVO die Modellierung mit der geologischen Erkundung des Untergrunds.
AKVO als Partner für Grundwassermodelle im Saarland
Wer Grundwassermodelle im Saarland als Entscheidungsgrundlage für Wasserversorgung, Bergbaufolgen, Bauvorhaben oder Geothermie einsetzen möchte, findet in der AKVO GmbH einen erfahrenen Partner für numerische Grundwasserströmungs-, Stoff- und Wärmetransportmodelle auf Basis geologischer 3D-Modelle.
Wenn Sie ein Vorhaben im Saarland vorbereiten, bei dem Grundwasserstände, Grundwasserentnahmen oder Grundwasserqualität eine Rolle spielen, sprechen Sie AKVO frühzeitig an. Gemeinsam prüfen wir Modellansatz, Datenbasis und passende Szenarien für Ihr Untersuchungsgebiet und entwickeln daraus ein belastbares Grundwassermodell für Ihre Planung.
Häufig gestellte Fragen (FAQ)
Woher stammt das Trinkwasser im Saarland?
Das Saarland deckt seinen Trinkwasserbedarf vollständig aus Grundwasser. Rund 96 Prozent des Trinkwassers werden über Tiefbohrungen und Bohrbrunnen gewonnen, während der übrige Anteil aus Quellen stammt. Die ergiebigen Grundwasservorkommen im Buntsandstein des Saar-Nahe-Beckens besitzen deshalb eine besondere Bedeutung für die Wasserversorgung.
Welche Bedeutung hat der Grubenwasseranstieg für das Grundwasser im Saarland?
Nach dem Ende des Steinkohlebergbaus und der Wasserhaltung steigt das Grubenwasser in ehemaligen Bergwerken langsam an. Messstellen dienen dazu, mögliche Auswirkungen auf den genutzten Hauptgrundwasserleiter zu überwachen. Grundwassermodelle können ergänzend berechnen, wie sich der Grubenwasseranstieg langfristig auf Grundwasserstand und Grundwasserqualität auswirken könnte.
Welche Daten werden für ein Grundwassermodell benötigt?
Für ein belastbares Grundwassermodell werden unter anderem Grundwasserstandsmessungen, geologische Daten, Informationen zur Grundwasserqualität und Grundwasserneubildung sowie Angaben zu Grundwasserentnahmen benötigt. Diese Daten ermöglichen es, die hydrogeologischen Verhältnisse eines Untersuchungsgebietes flächenhaft abzubilden.
Wofür werden Grundwassermodelle im Saarland eingesetzt?
Grundwassermodelle können im Saarland unter anderem für die Wasserversorgung und Grundwasserförderung, den Grundwasserschutz, Bau- und Sanierungsvorhaben sowie zur Bewertung von Bergbaufolgen eingesetzt werden. Darüber hinaus ermöglichen numerische Modelle Prognosen zu den Auswirkungen des Klimawandels auf Grundwasserneubildung und Grundwasserspiegel.