Modellbericht (Planungsmodell)
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Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Auftraggeber: Geries Ingenieure GmbH Kirchberg 12 37130 Gleichen-Reinhausen Bearbeiter: CONSULAQUA Hildesheim • GeoInfometric Niederlassung der CONSULAQUA Hamburg Beratungsgesellschaft mbH Gropiusstr. 3 31137 Hildesheim Dipl.-Geol. M. Bruns Dipl.-Geol. M. Wagener M. Sc. Geow. G. Barkawitz Dipl.-Geol. D. Kohnke Projektnummer: Hildesheim, im Juli 2016 52592 pdf-Ausfertigung CONSULAQUA Hildesheim • Geo-Infometric - Gropiusstraße 3 - 31137 Hildesheim - Telefon (05121) 76 82 - 0 - Telefax (05121) 76 82 - 82 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Inhaltsverzeichnis ANLAGENVERZEICHNIS............................................................................................................. 6 ANHANGVERZEICHNIS............................................................................................................... 8 1 EINLEITUNG UND AUFGABENSTELLUNG ..................................................................... 9 2 DATENGRUNDLAGEN .................................................................................................... 11 3 UNTERSUCHUNGSGEBIET ............................................................................................ 17 3.1 3.2 3.3 3.4 3.5 3.6 3.7 ABGRENZUNG DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES .................................................................... 17 MORPHOLOGISCHER ÜBERBLICK .......................................................................................... 18 REGIONALGEOLOGISCHER ÜBERBLICK .................................................................................. 18 GEOLOGISCHER / HYDROGEOLOGISCHER ÜBERBLICK ............................................................ 19 SPEZIELLE GEOLOGISCHE VERHÄLTNISSE NÖRDLICH DER W ASSERGEWINNUNG ENGERN ........ 22 BODENKUNDLICHE VERHÄLTNISSE ........................................................................................ 25 GRUNDWASSERKÖRPER....................................................................................................... 27 3.7.1 Grundwasserkörper nach EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) ............................................... 27 3.7.2 Mengenmäßige Bewirtschaftung der Grundwasserkörper .............................................................. 28 3.8 KLIMADATEN UND GRUNDWASSERNEUBILDUNG ..................................................................... 30 3.8.1 Niederschlagsentwicklung ............................................................................................................... 30 3.8.2 Niederschlagsverteilung im Untersuchungsgebiet........................................................................... 32 3.8.3 Grundwasserneubildung ................................................................................................................. 33 3.9 FLIEßGEWÄSSER ................................................................................................................. 37 3.9.1 Oberflächengewässernetz ............................................................................................................... 37 3.9.2 Bewertung nach EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) ............................................................. 38 3.9.3 Pegel an Fließgewässern, Wasserstände der Weser...................................................................... 39 3.10 3.11 3.12 3.13 3.14 STILLGEWÄSSER.................................................................................................................. 41 W ASSERSCHUTZ-, HEILQUELLENSCHUTZ- UND ÜBERSCHWEMMUNGSGEBIETE ........................ 42 NATURSCHUTZRELEVANTE GEBIETE UND OBJEKTE ............................................................... 43 ALTLASTVERDACHTSFLÄCHEN .............................................................................................. 46 FÖRDERBRUNNEN UND FÖRDERMENGEN .............................................................................. 48 3.14.1 Förderbrunnen der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH ..... 49 3.14.2 Sonstige Grundwasserentnahmen im Untersuchungsgebiet ........................................................... 55 3.14.3 Quelle Deckbergen.......................................................................................................................... 56 3.15 GRUNDWASSERMESSSTELLEN .............................................................................................. 57 3.16 STRANDROHRSPIEGELHÖHEN UND GRUNDWASSERREAKTIONEN ............................................ 58 3.17 GRUNDWASSERSTRÖMUNGSRICHTUNGEN............................................................................. 61 4 HYDROGEOLOGISCHES STRUKTURMODELL ............................................................ 63 4.1 4.2 4.3 DATENGRUNDLAGEN ............................................................................................................ 63 HYDROSTRATIGRAFISCHE GLIEDERUNG ................................................................................ 63 METHODISCHES VORGEHEN ZUR ERSTELLUNG DES HYDROGEOLOGISCHEN STRUKTURMODELLS ............................................................................................................ 64 SCHICHTVERBREITUNG UND -MÄCHTIGKEITEN ....................................................................... 65 ZUWEISUNG HYDRAULISCHER KENNWERTE ZU DEN HYDROSTRATIGRAFISCHEN EINHEITEN ...... 68 4.4 4.5 Seite 1 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 5 NUMERISCHES GRUNDWASSERSTRÖMUNGSMODELL ........................................... 69 5.1 5.2 5.3 5.4 ABGRENZUNG DES MODELLGEBIETS ..................................................................................... 69 AUSSAGEGEBIET ................................................................................................................. 70 MODELLIERUNGSKONZEPT UND BEARBEITUNGSSCHRITTE...................................................... 71 MODELLAUFBAU .................................................................................................................. 73 5.4.1 Horizontale Diskretisierung ............................................................................................................. 73 5.4.2 Vertikale Diskretisierung.................................................................................................................. 73 5.4.3 Randbedingungen ........................................................................................................................... 75 5.5 KALIBRIERUNG .................................................................................................................... 80 5.5.1 Strategie und Kalibrierzeitraum ....................................................................................................... 80 5.5.2 kf-Wert-Verteilungen ....................................................................................................................... 82 5.5.3 Grundwasserneubildung ................................................................................................................. 87 5.6 PRÜFUNG UND BEWERTUNG DES NUMERISCHEN GRUNDWASSERMODELLS ............................. 89 5.6.1 Stationäre Kalibrierung (Zeitraum 2005 – 2009) ............................................................................. 90 5.6.2 Modellprüfung (WWJ 2014) ............................................................................................................. 95 5.6.3 Sensitivitätsanalysen ....................................................................................................................... 97 5.6.4 Wasserbilanzen / Numerische Fehler............................................................................................ 101 6 ZUSAMMENFASSENDE BEWERTUNG DES NUMERISCHEN GRUNDWASSERMODELLS .......................................................................................... 104 7 BERECHNUNGEN MIT DEM NUMERISCHEN GRUNDWASSERMODELL FÜR DIE ZEITRÄUME 2005 – 2009 UND WWJ 2014 .................................................................. 105 7.1 7.2 7.3 STANDROHRSPIEGELHÖHEN UND GRUNDWASSERFLIEßRICHTUNGEN .................................... 105 GRUNDWASSERFLURABSTÄNDE.......................................................................................... 105 FÖRDERBEDINGTE GRUNDWASSERABSENKUNGEN .............................................................. 106 7.3.1 Methodik ........................................................................................................................................ 106 7.3.2 Zeitraum Mittelwerte 2005 – 2009 ................................................................................................. 107 7.3.3 Zeitraum Wasserwirtschaftsjahr 2014 ........................................................................................... 108 7.4 GRUNDWASSEREINZUGSGEBIETE ....................................................................................... 109 7.4.1 Methodik ........................................................................................................................................ 109 7.4.2 Grundwassereinzugsgebiete der Zeiträume Mittelwerte 2005 – 2009 und Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Pumpversuch) ..................................................................................................................... 110 7.5 VERÄNDERUNGEN DER CHLORIDKONZENTRATIONEN WÄHREND DES PUMPVERSUCHS IN DER FASSUNG AHE ................................................................................................................... 113 8 BERECHNUNGEN ZUR BEANTRAGTEN ENTNAHMEMENGE MIT DEM NUMERISCHEN GRUNDWASSERMODELL ................................................................ 118 8.1 8.2 8.3 8.4 8.5 8.6 8.7 FÖRDERMENGEN UND FÖRDERMENGENVERTEILUNG ........................................................... 118 ERWEITERUNG DES KIESABBAUS ........................................................................................ 119 W EITERE RAHMENBEDINGUNGEN ....................................................................................... 121 GRUNDWASSERBILANZEN................................................................................................... 121 STANDROHRSPIEGELHÖHEN UND GRUNDWASSERFLIEßRICHTUNGEN .................................... 122 GRUNDWASSERFLURABSTÄNDE.......................................................................................... 123 FÖRDERBEDINGTE GRUNDWASSERABSENKUNGEN .............................................................. 123 8.7.1 Methodik ........................................................................................................................................ 123 Seite 2 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 8.7.2 Wasserrechtsvariante gegen Null-Situation .................................................................................. 124 8.7.3 Wasserrechtsvariante gegen Mittelwerte 2005 – 2009.................................................................. 125 8.7.4 Wasserrechtsvariante gegen WWJ 2014 (Pumpversuch) ............................................................. 127 8.8 GRUNDWASSEREINZUGSGEBIETE ....................................................................................... 129 9 EMPFEHLUNGEN ZUR BEWEISSICHERUNG ............................................................. 131 Verzeichnis der Abbildungen Abbildung 1 Lageplan des Untersuchungsgebietes ................................................................. 17 Abbildung 2 Hydrogeologische Teilräume im Untersuchungsgebiet (rot umrandet) [U5] ............................................................................................... 19 Abbildung 3 Geologische Karte GK 25 [U5] ............................................................................. 21 Abbildung 4 Schematischer Nord-Süd-Profilschnitt durch das Untersuchungsgebiet in Höhe der Wassergewinnung Engern ............................................................... 22 Abbildung 5 Schematischer Profilschnitt nördlich der Fassung Engern .................................. 23 Abbildung 6 Störungszonen und Quellen oberhalb der Wassergewinnung Engern ................ 25 Abbildung 7 Grundwasserkörper im Untersuchungsgebiet [U8] .............................................. 27 Abbildung 8: Niederschlagshöhen DWD-Stationen Bückeburg, Lemgo und Rinteln-Volksen .................................................................................................... 31 Abbildung 9: Niederschlagsentwicklung an den DWD-Stationen Bückeburg und Lemgo sowie an der Station Kläranlage Hessisch Oldendorf .............................. 32 Abbildung 10: Langjährige Niederschläge (Mittel 1981 – 2010) im Untersuchungsgebiet ......... 33 Abbildung 11: Grundwasserneubildungsraten nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT (1980) im Untersuchungsgebiet (Niederschlagszeitreihe 1961-1990) [U5] .................................. 34 Abbildung 12: Grundwasserneubildungsraten nach mGROWA im Untersuchungsgebiet [U5] .. 36 Abbildung 13 Oberflächengewässer, Pegel und Wasserkörpereinzugsgebiete nach EG-WRRL [U8] im Untersuchungsgebiet ............................................................................... 37 Abbildung 14: Ganglinie der Wasserspiegelhöhen Weserpegel Rinteln Jan. 2000 – Okt. 2014 [U10] ..................................................................................................................... 39 Abbildung 15: Flächen des Kiesabbaus im Luftbild (Quelle: Google) ......................................... 42 Abbildung 16: Wasserschutzgebiete im Untersuchungsgebiet [U8] .......................................... 43 Abbildung 17: Naturschutzrelevante Schutzgebiete und –objekte im Untersuchungsgebiet [U8] 46 Abbildung 18: Altlastverdachtsflächen im Untersuchungsgebiet [U5] ......................................... 47 Abbildung 19 Förderbrunnen im Untersuchungsgebiet und deren Betreiber [U10] ................... 49 Abbildung 20 Fördermengen der WG Engern 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) ............. 51 Abbildung 21 Fördermengen der WG Ahe 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) .................. 52 Abbildung 22 Fördermengen der WG Kohlenstädt 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) ...... 53 Abbildung 23 Fördermengen der WG Großenwieden 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) . 54 Abbildung 24 Fördermengen der WG Herrenteich 2003 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ).... 55 Abbildung 25: Grundwassermessstellen im Untersuchungsgebiet .......................................... 57 Abbildung 26 Zuordnung von stratigraphischen Einheiten des Festgesteins in Anlehnung an die geologische Karte ............................................................................................. 66 Seite 3 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 27 Abgrenzung der Modellgebiets ............................................................................. 69 Abbildung 28 Aussagegebiet des Modells ................................................................................. 70 Abbildung 29 Vertikale Diskretisierung des Modells .................................................................. 74 Abbildung 30 Räumliche Darstellung des Netzgitters ................................................................. 75 Abbildung 31 Randbedingungen der Gewässer......................................................................... 77 Abbildung 32 „Wasseraustauschflächen“ ................................................................................... 78 Abbildung 33 kf-Werte in den Layern 1 + 2 ................................................................................ 84 Abbildung 34 Horizontale kf-Werte in den Layern 3 - 5 .............................................................. 85 Abbildung 35 kf-Werte in den Festgesteins-Layern 6 + 7 .......................................................... 87 Abbildung 36 Scattergramm für alle Grundwassermessstellen (Mittelwerte 2005 - 2009) ........ 93 Abbildung 37 Cluster Diagramm für alle 137 Grundwassermessstellen (Mittelwerte 2005 – 2009) ....................................................................................... 94 Abbildung 38 Scattergramm für alle Grundwassermessstellen (WWJ 2014) ............................ 96 Abbildung 39 Cluster Diagramm für alle 117 Grundwassermessstellen (WWJ 2014) ............... 96 Abbildung 40 Entwicklung der Chloridkonzentrationen in der Fassung Ahe während des Pumpversuchs ...................................................................................................... 114 Abbildung 41 Entwicklung der Chloridkonzentrationen in den Beprobungsmessstellen ......... 115 Abbildung 42 Einzugsgebiet der Fassung Ahe, Mittelwerte 2005 – 2009 („vor Pumpversuch“) ...................................................................................................... 115 Abbildung 43 Einzugsgebiet der Fassung Ahe, WWJ 2014 („Pumpversuch“) ......................... 116 Abbildung 44 Prozentuale Fördermengenanteile der Einzelbrunnen ...................................... 119 Abbildung 45 Geplante Erweiterung des Kiesabbaus (schraffierte Flächen) ........................... 119 Abbildung 46 Suchräume für einen neuen Messstellenstandort (Steinbergen) ....................... 131 Verzeichnis der Tabellen Tabelle 1 Grundwasserdargebot der Grundwasserkörper; nach [U8: Rd.Erl. d. MU vom 29.05.2015 – Anlage 2, Tabelle 1] .......................................................................... 29 Tabelle 2 Grundwasserdargebot der Grundwasserkörper; nach [U8: Rd.Erl. d. MU vom 29.05.2015 – Anlage 3, Tabelle 2] .......................................................................... 29 Tabelle 3 Wesentliche Vorfluter im Untersuchungsgebiet ...................................................... 38 Tabelle 4 Einordnung der Fließgewässer nach EG-Wasserrahmenrichtlinie [U8] ................. 38 Tabelle 5 Pegel im Untersuchungsgebiet ............................................................................... 39 Tabelle 6: Wasserstände am Pegel Rinteln [U9] ..................................................................... 40 Tabelle 7: Wasserstände am Pegel Hameln-Wehrbergen [U9]............................................... 41 Tabelle 8: Wasserrelevante Schutzgebiete im Untersuchungsgebiet [U8] ............................. 43 Tabelle 9: Naturschutzrelevante Schutzgebiete und –objekte im Untersuchungsgebiet [U8] . 45 Tabelle 10 Auflistung der Altlastverdachtsflächen im Untersuchungsgebiet ............................ 48 Tabelle 11 Bestehende Wasserrechte der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH [U1; U2; U3] ......................................................... 50 Tabelle 12 Übersicht über die Entnahmemengen der Wasserfassungen der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH in den beiden Untersuchungszeiträumen ...................................................................................... 55 Tabelle 13 Grundwassermessstellen im Untersuchungsgebiet [U10] ...................................... 57 Tabelle 14: Strukturmodelleinheiten und hydrostratigrafische Zuordnung ................................ 64 Seite 4 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Tabelle 15 Tabelle 16 Tabelle 17 Tabelle 18 Tabelle 19 Tabelle 20 Tabelle 21 Tabelle 22 Tabelle 23 Tabelle 24 Tabelle 25 Wahrscheinliche kf-Wert-Spannen für die Modell-Layer ......................................... 68 kf-Wert-Verteilung als Ergebnis der Kalibrierung ................................................... 83 Statistik der Abweichungen, stationäre Kalibrierung (Zeitraum 2005 – 2009) ....... 91 Statistik der Abweichungen, stationäre Verifikation (2012) .................................... 95 Übersicht über die Kriterien für eine ausreichende Abbildungstreue, stationäre Modellprüfung (WWJ 2014) .................................................................................... 97 Modellberechnete Grundwasserbilanz für das Modellgebiet (Mittelwerte 2005 – 2009) ..................................................................................... 101 Modellberechnete Grundwasserbilanz für das Modellgebiet (WWJ 2014) ........... 102 Zu untersuchende und beantragte Fördermengen ............................................... 118 Modellberechnete Grundwasserbilanz für das Modellgebiet (Wasserrechtsvariante) ......................................................................................... 121 Vergleich der Fördermengen zwischen beantr. Wasserrecht und Zeitraum 2005 - 2009 ............................................................................................ 126 Vergleich der Fördermengen zwischen beantr. Wasserrecht und WWJ 2014 ..... 127 Seite 5 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 6 Anlagenverzeichnis Anlage 1 Lagepläne Anlage 1.1 Lageplan (Übersichtsplan) M 1 : 25.000 Anlage 1.2 Lageplan der Bohrungen und Profilschnitte M 1 : 25.000 Anlage 1.3 Lageplan der Hilfsstützpunkte zur Erstellung des hydrogeologischen Strukturmodells M 1 : 25.000 Anlage 2 Hydrogeologische Profilschnitte und Bohr-/Ausbauprofile der Brunnen Anlage 2.1 Schematischer hydrogeologischer Profilschnitt West – Ost (südlicher Bereich) Anlage 2.2 Schematischer hydrogeologischer Profilschnitt West – Ost (nördlicher Bereich) Anlage 2.3 Schematischer hydrogeologischer Profilschnitt Nord –Süd (westlicher Bereich) Anlage 2.4 Schematischer hydrogeologischer Profilschnitt Nord – Süd (östlicher Bereich) Anlage 2.5 Schematischer hydrogeologischer Profilschnitt, Detail – Wassergewinnung Engern Anlage 2.6 Schematischer hydrogeologischer Profilschnitt, Detail – Wassergewinnung Großenwieden Anlage 2.7.1 bis 2.7.10 Bohr /Ausbauprofile der Brunnen Wassergewinnung Engern Anlage 2.8.1 und 2.8.2 Bohr /Ausbauprofile der Brunnen Wassergewinnung Ahe Anlage 2.9 Bohr /Ausbauprofile der Brunnen Wassergewinnung Kohlenstädt Anlage 2.10.1 Bohr /Ausbauprofile der Brunnen Wassergewinnung Großenwieden bis 2.10.3 Anlage 3 Höhen-, Mächtigkeits- und Verbreitungskarten Anlage 3.1 Geländehöhen M 1 : 30.000 Anlage 3.2 Verbreitung und Mächtigkeit der Deckschichten (Quartär) M 1 : 30.000 Anlage 3.3 Verbreitung und Mächtigkeit des Grundwasserleiters (Quartär) M 1 : 30.000 Anlage 3.4 Verbreitung und Gesamtmächtigkeit der quartärzeitlichen Lockersedimente M 1 : 30.000 Anlage 3.5 Höhenlage der Quartärbasis M 1 : 30.000 Anlage 4 Ganglinien der Standrohrspiegelhöhen ausgewählter Grundwassermessstellen Anlage 4.1 Anlage 4.2 Anlage 4.3 Anlage 4.4 Ganglinien der Standrohrspiegelhöhen P029, P043, P147, Weser Ganglinien der Standrohrspiegelhöhen P 213 a P 213b Ganglinien der Standrohrspiegelhöhen P 037, P 148, Weser Ganglinien der Standrohrspiegelhöhen P 209, P230, P234, P235, Weser Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 7 Anlage 5 Pläne gleicher Standrohrspiegelhöhen aus Messwerten Anlage 5.1 Plan gleicher Standrohrspiegelhöhen, Mittelwerte 2005 - 2009 (Quartär) M 1 : 30.000 Anlage 5.2 Plan gleicher Standrohrspiegelhöhen, Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Quartär) M 1 : 30.000 Anlage 6 Randbedingungen und Netzgitter M 1 : 30.000 Anlage 7 Grundwasserneubildung Anlage 7.1 Modellberechnete Grundwasserneubildung , Mittelwerte 2005 – 2009, Kalibrierung M 1 : 30.000 Anlage 7.2 Modellberechnet Grundwasserneubildung , Wasserwirtschaftsjahr 2014, Modellprüfung M 1 : 30.000 Anlage 8 Räumliche Verteilung der Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Standrohrspiegelhöhen Anlage 8.1 Kalibrierung (Mittelwerte 2005 – 2009) M 1 : 30.000 Anlage 8.2 Modellprüfung (Wasserwirtschaftsjahr 2014) M 1 : 30.000 Anlage 9 Ergebnisse der Sensitivitätsanalysen Anlage 9.1 Variation der Grundwasserneubildung Anlage 9.2 Variation der kf-Werte in den Deckschichten Anlage 9.3 Variation der kf-Werte im Quartär-Grundwasserleiter Anlage 9.4 Variation der kf-Werte im Festgestein Anlage 9.5 Variation der kf-Werte im Festgestein in der „Störungs- / Zerrüttungszone oberhalb Engern“ Anlage 9.6 Variation der Transferraten der Vorfluter (ohne Weser) Anlage 9.7 Variation der Transferraten der Weser Anlage 10 Ergebnisse der Modellberechnungen, Ist-Zustand, Mittelwerte 2005 – 2009 (Modellkalibrierung) Anlage 10.1.1 Plan gleicher Standrohrspiegelhöhen, Ist-Zustand, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 10.1.2 Flurabstandsplan, Ist-Zustand, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 10.2 Förderbedingte Absenkung der Standrohrspiegelhöhen, Ist-Zustand gegen Null-Förderung, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 10.3 Grundwassereinzugsgebiete, Ist-Zustand, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 11 Ergebnisse der Modellberechnungen, Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Modellprüfung) Anlage 11.1.1 Plan gleicher Standrohrspiegelhöhen, Wasserwirtschaftsjahr 2014, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 11.1.2 Flurabstandsplan, Wasserwirtschaftsjahr 2014, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 11.2 Förderbedingte Absenkung der Standrohrspiegelhöhen, Wasserwirtschaftsjahr 2014 gegen Nullförderung, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 11.3 Wassergewinnung Engern: Einzugsgebiete, Wasserwirtschaftsjahr 2014, modellberechnet M 1 : 30.000 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Anlage 12 Seite 8 Ergebnisse der Modellberechnungen, Prognose: Wasserrechtsvariante (4,6 Mio. m³/a) Anlage 12.1.1 Plan gleicher Standrohrspiegelhöhen, Wasserrechtsvariante, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 12.1.2 Flurabstandsplan, Wasserrechtsvariante, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 12.2.1 Förderbedingte Absenkung der Standrohrspiegelhöhen, Wasserrechtsvariante gegen Null-Förderung, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 12.2.2 Förderbedingte Absenkung der Standrohrspiegelhöhen, Wasserrechtsvariante gegen Förderung 2005-2009 (Ist-Zustand), modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 12.2.3 Förderbedingte Absenkung der Standrohrspiegelhöhen, Wasserrechtsvariante gegen Förderung Wasserwirtschaftsjahr 2014, modellberechnet M 1 : 30.000 Anlage 12.3 M 1 : 30.000 Grundwassereinzugsgebiete, Wasserrechtsvariante, modellberechnet Anhangverzeichnis Anhang 1 Geländebegehung sowie Daten-, Archiv- und Literaturrecherche zur Festgesteinsgeologie des Wiehengebirges – Dokumentation der Ergebnisse Anhang 2 Übersicht Kf-Werteverteilung Layer 1 und 2 Anhang 3 Übersicht der Kenndaten zur Grundwasserneubildung und Geologie Anhang 4 Erläuterung der im Strukturmodell zusätzlich zu den Bohrdaten verwendeten Stützpunkte Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 1 Einleitung und Aufgabenstellung Für die Wassergewinnungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft soll ein hydrogeologisches Gutachten erstellt werden, welches u.a. als Fachgutachten für das anstehende Wasserrechtsverfahren Engern benötigt wird. Eine Abstimmung mit den Fach- und Genehmigungsbehörden (Untere Wasserbehörde Landkreis Schaumburg, LBEG) sowie den Auftraggebern zum Umfang und der weiteren Vorgehensweise erfolgte am 05.05.2014. Arbeitsgrundlage zur Berechnung, Prognose und Darstellung der mit den Grundwasserentnahmen verbundenen Auswirkungen auf den Natur- und Grundwasserhaushalt sowie für die Erstellung der UVP-Vorprüfungsunterlagen und der wasserrechtlichen Anträge nach den Anforderungen der Unteren Wasserbehörde Landkreis Schaumburg und der Fachbehörden (NLWKN, LBEG) sind die GeoFakten 1 bzw. GeoBerichte [U5], nach denen u. a. der Einsatz von numerischen Grundwassermodellen erforderlich ist. Dementsprechend wurde ein stationäres Grundwasserströmungsmodell aufgebaut mit dem die für die Antragsunterlagen notwendigen Berechnungen durchgeführt wurden. Hierzu wurden folgende Arbeitsschritte vereinbart und umgesetzt: Abgrenzung des Untersuchungs- bzw. Modellgebiets „Wesertal“ Ergänzende Datenbeschaffung, -auswertung und Datenaufbereitung Aufbau eines hydrogeologischen Strukturmodells für das Modellgebiet Aufbau eines numerischen Grundwassermodells für den quartärzeitlichen Lockergesteins-Grundwasserleiter Kalibrierung des numerischen Modells im stationären Modus an einem geeigneten Parameterdatensatz, der in etwa mittlere Grundwasserströmungs-, Abflussund Förderverhältnisse repräsentiert (Zeitraum: Kalenderjahre 2005 bis 2009) Prüfung (Validierung) des Modells an einem zweiten Datensatz (Zeitraum: Wasserwirtschaftsjahr 2014, inkl. Pumpversuch Wassergewinnung Ahe) Durchführung einer Sensitivitätsanalyse für die wesentlichen Kalibrierungsparameter und Bewertung der Ergebnisse. Folgende Berechnungen und Untersuchungen sollten, u. a. unter Einsatz des numerischen Grundwassermodells, durchgeführt werden: 1 LBEG (2005/11): GeoFakten 8 (2009) – Hinweise zur Anwendung num. Modelle bei der Beurteilung hydrogeologischer Sachverhalte und Prognosen in Niedersachsen (Bearb. Neuß M., Dörhöfer G.), 3. Aufl. Apr. 2009; Hannover. GeoFakten 1 (2009) - Hydrogeologische und bodenkundliche Anforderungen an Wasserrechtsanträge zur Grundwasserentnahme (Bearb. Josopait, V., Raissi, F., Eckl, H.), 4. Aufl. Sept. 2009.- 7 S.; Hannover. GeoFakten 21 (2005) – Hydrostratigrafische Gliederung Niedersachsens (Bearb. Reutter, E.), Febr. 2011.11 S.; Hannover Seite 9 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Berechnung der Grundwasserströmungs- und Abflussverhältnisse des „Ist-Zustands“ (Mittelwerte 2005 – 2009), Bilanzierungen und Visualisierungen: - Grundwassergleichenplan, Grundwasserflurabstandsplan - Förderbedingte Absenkungen der Standrohrspiegelhöhen sowie Einzugsgebiete der Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Berechnung der Grundwasserströmungs- und Abflussverhältnisse für das Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Pumpversuch Wassergewinnung Ahe), Bilanzierungen und Visualisierungen: - Grundwassergleichenplan, Grundwasserflurabstandsplan - Förderbedingte Absenkungen der Standrohrspiegelhöhen sowie Einzugsgebiete der Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Berechnung der Grundwasserströmungs- und Abflussverhältnisse für die beantragten Fördermengen, Bilanzierungen und Visualisierungen: - Grundwassergleichenplan, Grundwasserflurabstandsplan - Förderbedingte Absenkungen der Standrohrspiegelhöhen sowie Einzugsgebiete der Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden - Veränderungen gegenüber den Grundwasserverhältnissen der Jahre 2005 – 2009 und Wasserwirtschaftsjahr 2014. Am 18.08.2014 wurden wir auf Grundlage unseres Angebots vom 20.05.2014 vom Büro Geries Ingenieure GmbH mit dem Aufbau der Grundwassermodells und der Erstellung des hydrogeologischen Gutachtens beauftragt. Neben dem „Auftakt-Termin“ am 05.05.2014 zur Festlegung des Untersuchungsumfangs fanden am 13.01.2015, 14.09.2015 und 06.04.2016 Besprechungstermine mit den Fach- und Genehmigungsbehörden zur Vorstellung der Zwischenergebnisse und zur Abstimmung der weiteren Vorgehensweise und zur Antrags-Fördermenge statt. Zusätzlich erfolgte eine Besprechung mit Vorstellung von Berechnungsergebnissen, Diskussion und Abstimmung mit dem Landkreis Schaumburg hinsichtlich der geplanten Erweiterung des Kiesabbaus „Neelhof“ der AHE Schaumburger Weserkies GmbH (D. Eggersmann Nachf. e.K.) statt. Im Mai 2015 wurde dem Gewässerkundlichen Landesdienst (LBEG und NLWKN) eine Dokumentation des hydrogeologischen numerischen Grundwassermodells zur Prüfung vorgelegt. Mit Datum vom 24.07.2015 nahm der GLD hierzu Stellung. Das Grundwassermodell wurde insgesamt als plausibel eingestuft, hinsichtlich der Festgesteinsgeologie bestand aber noch Klärungsbedarf. Daraufhin wurde zusätzlich eine umfangreiche Daten und Literaturrecherche mit Geländebegehung zur Festgesteinsgeologie durchgeführt. Am 03.12.2015 erfolgte eine abschließende Besprechung zur Stellungnahme mit dem LBEG. Das beauftragte hydrogeologische Gutachten wird hiermit vorgelegt. Seite 10 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 2 Datengrundlagen [U 1] Unterlagen der Bezirksregierung Hannover: Bewilligungsbescheid gemäß § 13 NWG zur Entnahme von Grundwasser aus den Brunnen der Fassungen Engern und Ahe (3.000.000 m³/a); Az.: 505.5/502.10-6201107-02-02 vom 22.01.1986; Hannover. Verordnung zur Festsetzung des Wasserschutzgebietes „Engern-Ahe“ im Landkreis Schaumburg vom 28.10.1977; Az.: 502/503.11 – 62013-014-; Hannover. Verordnung zur Festsetzung des Wasserschutzgebietes Großenwieden im Landkreis Hameln-Pyrmont vom 15.10.1999; Hannover. Verordnung zur Festsetzung des Wasserschutzgebietes „Rumbeck“ im Landkreis Hameln-Pyrmont und im Landkreis Schaumburg vom 04.02.1982; Az.: 502.662013/02/06/02; Hannover. EG-WRRL Bericht 2005 – Bestandsaufnahme zur Umsetzung der EG WRRL Oberflächengewässer, Bearbeitungsgebiet Weser / Emmer; Dezember 2004, Hannover. [U 2] Landkreis Hameln-Pyrmont (2010): Zulassung des vorzeitigen Beginns gemäß § 17 WHG zur Entnahme von Grundwasser aus den Brunnen der Fassung Großenwieden (1.200.000 m³/a); Az.: 43.1-23/7-8 ka-stD vom 01.07.2010; Hameln. [U 3] Unterlagen des Landkreis Schaumburg: Wasserrechtliche Erlaubnis gemäß §§ 3, 4 und 10 NWG zur Entnahme von Grundwasser aus dem Brunnen Kohlenstädt (700.000 m³/a); Az.: 67 81 00/03 vom 13.05.1996; Stadthagen. Verordnung über die Festsetzung eines Wasserschutzgebietes für die Wassergewinnungsanlage „Bohrberg“ im Landkreis Schaumburg vom 23.12.1999; Stadthagen. Verordnung über die Festsetzung eines Wasserschutzgebietes für die Wassergewinnungsanlage Roter Born im Landkreis Schaumburg vom 25.06.2014; Stadthagen. Wasser- und Heilquellenschutzgebiete im Landkreis Schaumburg; Stand 07/2014, Stadthagen. [U 4] Unterlagen des Niedersächsischen Landesamtes für Bodenforschung (NLfB): Hydrogeologisches Gutachten – Vorschlag zur Bemessung des Trinkwasserschutzgebietes Engern und Engern-Ahe; März 1966, Hannover. Hydrogeologisches Gutachten zur Bemessung und Gliederung eines vorläufigen Wasserschutzgebietes für eine im Raum Deckbergen – Großenwieden/Weser geplante Grundwasserfassungsanlage; November 1970, Hannover. Stellungnahme zum Hydrogeologischen Gutachten zur Bemessung und Gliederung eines vorläufigen Wasserschutzgebietes für eine im Raum Deckbergen – Großenwieden/Weser geplante Grundwasserfassungsanlage; Juni 1974, Hannover. EG-WRRL Bericht 2005 Grundwasser (Stand: 15.07.2004), Anhang 2 – Beschreibung der hydrogeologischen Teilräume im Koordinierungsraum Weser-Fluss. Seite 11 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten [U 5] Unterlagen des Landesamtes für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG): NIBIS-Kartenserver (www.lbeg.niedersachsen.de): z.B. Daten zu Altlastenverdachtsflächen; Hannover. WMS-Dienste des Kartenservers (www.lbeg.niedersachsen.de): z.B. Daten zu geologische Karten, hydrogeologische Karten, Bodenkarten, Bodennutzung etc.; Hannover (Stand Februar 2015). Bohrdatenvoranfrage: Übersichtsliste Stammdaten zur Bohrungen; Datenlieferung vom 18.12.2013 (Az.: L3.3/L68600-01/2013-0011/004). NIBIS-Daten: Geologische Bohrprofile, Schichtenverzeichnisse im SEP3-Format; Datenlieferung vom 13.02.2014 (Az.: L3.3/L68600-02/2014-0004/002). Digitale Daten zur Grundwasserneubildung nach Dörhöfer & Josopait (Mittel 1961 – 1990); Datenlieferung vom 12.08.2014. Digitale Daten HK50 Grundwasserneubildung nach GROWA06V2; Datenlieferung vom 27.02.2014 (Az.: L3.3/L68610-03/2014-0023/004). Digitale Daten zur Bodenkarte BÜK 50 (Blätter L3720 Stadthagen, L3920 Rinteln) und Access-Datenbank; Datenlieferung vom 27.02.2014 (Az.: L3.3/L68610-03/20140023/004). Digitale Geologische Karte GK 25 (Blätter 3720 Bückeburg, 3721 Auetal, 3820 Hessisch-Oldendorf, 3821 Rinteln); Datenlieferung vom 27.02.2014 (Az.: L3.3/L6861003/2014-0023/004). Digitale Daten zur Grundwasserneubildung nach mGROWA; Datenlieferung vom 23.07.2014 (Az.: L3.3/L68610-03/2014-0074/002). Stammdatentabelle Grundwassermessstellen der IG Weser; E-Mail vom 28.02.2014. HERMANN et al. (2013): Zeitlich und räumlich hochaufgelöste flächendifferenzierte Simulation des Landschaftswasserhaushalts in Niedersachsen mit dem Model mGROWA; HW 57.2013, H.5. GeoBerichte 3 – Hydrogeologische Räume und Teilräume in Niedersachsen, Bearbeiter Elbracht, J. & Meyer, R. & Reutter, E.; 107 S., 25 Abb.; Hannover, Oktober 2007. GeoBerichte 10 – Grundwasserneubildung in Niedersachsen; 61 S., 19 Abb., Anh.; Hannover, März 2009. GeoBerichte 12 – Mögliche Auswirkungen einer Klimaänderung auf die Grundwasserneubildung in Niedersachsen, Bearbeiter: T. Wixwat; 80 S., 45 Abb., 8 Tab.; Hannover, April 2009. GeoBerichte 15 – Leitfaden für hydrogeologische und bodenkundliche Fachgutachten bei Wasserrechtsverfahren in Niedersachsen, Bearbeiter Eckl, H. & Raissi, F.; 99 S., 39 Abb., 10 Tab., Anh.; Hannover, September 2009. GeoFakten 1 – Hydrogeologische und bodenkundliche Anforderungen an Wasserrechtsanträge zur Grundwasserentnahme, Bearb. Josopait, V. & Raissi, F., GeoFakten, 1: 6 S., 4 Abb.; Hannover 2008. Seite 12 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten GeoFakten 8 – Hinweise zur Anwendung numerischer Modelle bei der Beurteilung hydrogeologischer Sachverhalte und Prognosen in Niedersachsen, Bearbeiter Neuß, M. & Dörhöfer, G.; 10 S., Hannover, November 2000. GeoFakten 21– Hydrostratigrafische Gliederung Niedersachsens, Bearbeiter Reutter, E.; 11 S., Hannover, Februar 2011. Verfahrensweise zur Abschätzung des Nutzbaren Dargebots von Grundwasserkörpern und seine Aufteilung auf die Teilkörper der unteren Wasserbehörden; Hannover, 25.11.2014. [U 6] Landesamt für Geoinformation und Landentwicklung Niedersachsen (LGLN) (2014): ATKIS-Daten, Digitales Geländemodell (DGM5 und DGM50), Gewässer; Datenlieferung vom 19.02.2014 (Az. V01 122515), Hannover. [U 7] Unterlagen des Niedersächsischen Landesbetriebs für Wasserwirtschaft, Küsten und Naturschutz (NLWKN): Digitale Daten der Gewässereinzugsgebiete, Unterlagen zum Abflusspegel Uchtdorf (Exter) (Tageswerte 2001 – 2012: Wasserstände und Abflussdaten), Unterlagen zu Querbauwerken im Untersuchungsgebiet; Datenlieferung vom 15.04.2014. Aquainfo-Projektdatei (Stammdaten, Wasserstände) von Landesmessstellen; Datenlieferung vom 12.05.2014. EU-WRRL – Anhörungsdokument zum Entwurf des niedersächsischen Beitrags zu den Bewirtschaftungsplänen 2015 bis 2021 der Flussgebiete Elbe, Weser, Ems und Rhein nach § 118 NWG bzw. nach Art. 13 der EU-Wasserrahmenrichtlinie; Dezember 2014, Lüneburg. [U 8] Unterlagen des Niedersächsischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Klimaschutzes (NMU): Digitale Daten der naturschutzrelevanten Schutzgebiete (www.umwelt.niedersachsen.de); Hannover, Stand März 2014. Rd.Erl. d. MU vom 29. Mai 2015, Az. 23-62011/010: Mengenmäßige Bewirtschaftung des Grundwassers; 5 Anl. - Hannover. EG-WRRL – Flussgebietsgemeinschaft Weser (Hrsg.) – Bewirtschaftungsplan 2015 bis 2021 für die Flussgebietseinheit Weser gemäß § 83 WHG; März 2016, Hildesheim. WMS-Dienste des Kartenservers (www.umwelt.niedersachsen.de): Daten zu Wasserschutzgebieten, EG-Wasserrahmenrichtlinie; Hannover. [U 9] Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (2014): Daten zum Pegel Rinteln (Wasserstände, langjährige Mittelwerte); Download vom 26.11.2014 - Elektronischer Wasserstraßen-Informationsservice (ELWIS) (https://www.elwis.de/). Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (2014 / 2015): Daten zum Pegel Hameln-Wehrbergen (Wasserstände, langjährige Mittelwerte); Download vom 26.11.2014 und vom 30.04.2015 - Elektronischer Wasserstraßen-Informationsservice (ELWIS) (https://www.elwis.de/). Seite 13 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten [U 10] Unterlagen der GERIES Ingenieure – Büro für Standorterkundung GmbH: Jahresbericht 2012 zur Grundwasserförderung für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH; Juni 2013. Jahresbericht 2012 zur Grundwasserförderung für die Fassung Großenwieden der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH; Juni 2013. Kurzbeschreibung zur Durchführung eines Pumpversuchs in den Brunnen Ahe 1 und Ahe 2 der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH; Juni 2013. Hydrogeologisches Gutachten zum Antrag auf Erteilung einer wasserrechtlichen Bewilligung für die Förderbrunnen Großenwieden der Stadtwerke Schaumburg-Lippe GmbH; Februar 2010. Bodenkundliche Stellungnahme zum Antrag auf Erteilung einer wasserrechtlichen Bewilligung für die Förderbrunnen Großenwieden der Stadtwerke Schaumburg-Lippe GmbH; Januar 2010. Gutachterliche Stellungnahme zur allgemeinen Vorprüfung nach UVPG im Rahmen des wasserrechtlichen Bewilligungsverfahrens für die Förderbrunnen Großenwieden der Stadtwerke Schaumburg-Lippe GmbH; Januar 2010. Aktuelle Aquainfo-Datenbank (Stammdaten, Wasserstände zu Grundwassermessstellen und Förderbrunnen sowie Fördermengen und Analysen Förderbrunnen; November 2014. Digitale Topografische Karte DTK25 Blätter 3720 Bückeburg, 3721 Auetal, 3820 Hessisch-Oldendorf, 3821 Rinteln; Datenlieferung vom 03.12.2013. Abschlussbericht Pumpversuch Ahe (Juni 2013 bis Februar 2016), Februar 2016 [U 11] Stadtwerke Schaumburg-Lippe GmbH (2009): Antrag auf Erteilung einer Bewilligung gemäß § 13 NWG zur Entnahme von Grundwasser durch die Förderbrunnen Großenwieden der Stadtwerke Schaumburg-Lippe GmbH zum Zweck der Sicherstellung der Trinkwasserversorgung im Versorgungsgebiet der Stadtwerke; 4 Anlagen; Dezember 2009. [U 12] Unterlagen von H.-Wilfried Lübke – Beratender Ingenieur VBI: Antrag der Stadtwerke Bückeburg GmbH nach §§ 48 und 49 NWG auf Novellierung des Wasserschutzgebietes „Engern-Ahe“ mit Erläuterungsbericht und Anlagen; Mai 1997, Steinhude am Meer; Ergänzung Juli 2007 (Anlage 6), Wunstorf. Antrag der Stadtwerke Bückeburg GmbH nach § 48 NWG auf Novellierung des Wasserschutzgebietes „Großenwieden“ mit Erläuterungsbericht und Anlagen; Oktober 1994, Steinhude am Meer. Dokumentation der Bohrarbeiten zur Nitrat-Erfolgskontrolle „Großenwieden“ für die Stadtwerke Bückeburg GmbH; Anlage: Schichtenverzeichnisse und Ausbauzeichnungen von Grundwassermessstellen; Februar 1998, Steinhude am Meer. Seite 14 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Bericht über hydrochemische Untersuchungen im Einzugsgebiet der Wasserfassung „Großenwieden“ für die Stadtwerke Bückeburg GmbH; Dezember 1999, Steinhude am Meer. Antrag der Stadtwerke Bückeburg auf wasserrechtliche Bewilligung für Engern-Ahe mit Erläuterungsbericht und Anlagen; Oktober 1982; Hannover. [U 13] Unterlagen des Deutschen Wetterdienstes (DWD): Messdaten über FTP-Server (Monatsniederschläge, langjährige Monats- und Jahresmittel 1981-2010) von den Klimastationen Bückeburg (Stations-ID 769) (Zeitraum Jan. 1978 – Aug. 2014), Lemgo (Stations-ID 2936) (Zeitraum Jan. 1961 – Aug. 2014), Rinteln-Steinbergen (Stations-ID 4210) (Zeitraum Jan. 1931 – Juli 2006) und Rinteln-Volksen (Stations-ID 7425) (Zeitraum Aug. 2006 – Aug. 2014); Download vom 28.11.2014: ftp://ftp-cdc.dwd.de. Messdaten über WESTE-XL (Tagesniederschläge 01.01.2014 – 20.11.2014) von den Klimastationen Bückeburg (Stations-ID 769), Lemgo (Stations-ID 2936) und RintelnVolksen (Stations-ID 7425); Download vom 27.11.2014: www.dwd.de/WESTE. Messdaten (Tagesverdunstung nach HAUDE 2011 - 2013) von der Klimastation Bückeburg (Stations-ID 769); Datenlieferung vom 07.04.2014, Offenbach (Az.: 741113609823). Rasterdaten vieljähriger Niederschlagsmittel für Gebiete in Deutschland (Mittel 1981 – 2010); Download vom 28.04.2015: www.dwd.de. [U 14] Messdaten (Monatsniederschläge 1979 – 2013) von der Messstation Kläranlage Hessisch-Oldendorf; Januar 2015. [U 15] Unterlagen des DVGW-Regelwerkes: Technische Regel – Arbeitsblatt W 107: Aufbau und Anwendung numerischer Grundwassermodelle in Wassergewinnungsgebieten; Bonn, Juni 2004. (z. Zt. in Überarbeitung: „Gelbdruck“ vom August 2014). Technische Regel, Arbeitsblatt W 108: Messnetze zur Überwachung der Grundwasserbeschaffenheit in Wassergewinnungsgebieten; Bonn. Technische Regel, Arbeitsblatt W 150: Beweissicherung für Grundwasserentnahmen der Wasserversorgung; Bonn. [U 16] Boochs, P.-W.; Mull, R.; Riemeier, B; Tegtbauer, D.(1985): Berücksichtigung der grundwasserstandsabhängigen Neubildung bei mathematischen Grundwassermodellen.- Z. dt. Ges. f. Geowiss., Bd. 136, S. 365-373, 7 Abb.; Stuttgart. [U 17] Wessolek, G.; Strebel, O.; Sponagel, H. (1985): Einfluß des Grundwasserflurabstandes auf die Grundwasserneubildung unter Acker, Grünland und Nadelwald.- Z. Kulturtechn. u. Flurbe., 26: S. 130-137; Berlin. [U 18] Erweiterung des Kiesabbaus „Neelhof“ der Fa. D. Eggersmann Nachf. e. K. Consulaqua Hildesheim Geo-Infometric (2015): Berechnungen zur geplanten Erweiterung der Kiesabbauflächen „Neelhof“ der AHE Schaumburger Weserkies GmbH D. Eggersmann Nachf. e. K.). Vortrag, gehalten anlässlich eine Besprechung am 04.05.2015 im Kieswerk Engern Seite 15 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Kortemeier Brockmann (2015): Ergebnisvermerk zur Besprechung am 04.05.2015 zum „geplanten Kiesabbau „Neelhof“ in der Gemarkung Ahe, Fluren 1, 2 und 7, D. Eggersmann Nachf. e. K.“ [U 19] Consulaqua Hildesheim Geo-Infometric (2015): Variantenberechnung für die Fassung Ahe [U 20] Ing.-Büro Dr. Köhler & Dr. Pommerening (2008): Hydrogeologisches Gutachten – Grundwasserverhältnisse im Bereich der geplanten Abbauerweiterung Werkstattbereich im Steinbruch Steinbergen.- 27 S., 7 Anl.; Harsum [unveröff.]. [U 21] Ing.-Büro Dr. Köhler & Dr. Pommerening (2015): Hydrogeologisches Gutachten – Grundwassermonitoring im Steinbruch Steinbergen Mai 2014 – Mai 2015.- 8 S., 1 Anl.; Harsum [unveröff.]. [U 22] Ing.-Büro Dr. Köhler & Dr. Pommerening (2013): Erläuterungsbericht zum Antrag auf Änderung der Wasserrechtlichen Erlaubnis für die Quelle Deckbergen. - 27 S., 8 Anl.; Hessisch Oldendorf. Seite 16 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 3 Untersuchungsgebiet 3.1 Abgrenzung des Untersuchungsgebietes Das Untersuchungsgebiet erstreckt sich über die Landkreise Schaumburg im Norden und Westen sowie Hameln-Pyrmont im Südosten und besitzt eine West-Ost-Ausdehnung von 11 km sowie eine Nord-Süd-Ausdehnung von 7,5 km. Es umfasst somit eine Größe von 82,5 km² (siehe Abbildung 1). Die Westgrenze verläuft von Süden nach Norden entlang der Ortschaften Krankenhagen, Exten, der Stadt Rinteln bis zur Bundesautobahn 2. Die nördliche Begrenzung des Untersuchungsgebietes verläuft nördlich der Höhenzüge des Weserberglandes in etwa parallel zum Verlauf der Bundesautobahn 2 über die Ortschaften Luhden, Buchholz und Bernsen bis südlich von Rehren. Die Ostgrenze verläuft über die Ortschaften Rohden und Hessisch Oldendorf über den Verlauf der Weser hinaus. Die südliche Abgrenzung wurde entlang der Ortschaften Rumbeck und Uchtdorf bis Krankenhagen vorgenommen. Die Wasserschutzgebiete (WSG) Engern und Ahe (beinhaltet Teile der Wassergewinnung Kohlenstädt) sowie Großenwieden sind vollständig durch das Untersuchungsgebiet abgedeckt. Die WSG Herrenteich (Ostrand) und Rote Born (Südrand) liegen größernteils, aber nicht vollständig innerhalb des Untersuchungsgebiets. Weiterhin liegt ein kleiner Anteil des WSG Rumbeck im Untersuchungsgebiet [U3]. Abbildung 1 Lageplan des Untersuchungsgebietes Seite 17 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 3.2 Morphologischer Überblick Das Untersuchungsgebiet liegt im nördlichsten Bereich des Tals der Oberweser und ist naturräumlich der Rinteln-Hamelner Wesertalung innerhalb des Oberen Weserberglandes zuzuordnen. Die Weser biegt im Raum Hameln - Hess. Oldendorf entlang des Riegels des Wesergebirges von einem generellen Nord – Süd zu einem Ost – West – Verlauf um, durchfließt im Bereich Rinteln das Untersuchungsgebiet mäandrierend nach Westen und biegt westlich des Untersuchungsgebietes bei Vlotho nach Norden zum Weserdurchbruch bei Porta Westfalica um. Die Wassergewinnungsgebiete Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden befinden sich nördlich der Weserschleifen. Die Talniederung der Weser fällt im Untersuchungsgebiet von ca. 60 m NHN im Osten auf ca. 50 m NHN im Westen ab. In der Talniederung sind mehrere Altarme vorhanden, die zum Teil durch Staumaßnahmen im 17. Jahrhundert trockengelegt wurden und bei Hochwasser reaktiviert werden. Aus neuerer Zeit stammen zahlreiche Kiesabbaue. Nach Auskiesung bleiben Seen zurück. Die Niederungen des Wesertals besitzen nördlich der Weser eine durchschnittliche Breite von 1,5 km. Etwa auf der Linie der Ortschaften Hessisch Oldendorf – Welsede – Deckbergen – Westendorf – Steinbergen – nördlich Rinteln verläuft der topografisch deutlich abgesetzte Übergang zwischen Wesertal und Wesergebirge. Die sich anschließenden Höhenzüge des Wesergebirges steigen auf Höhen von 200 m bis 300 NHN, auf dem Möncheberg bis 327 m NHN an. Weiter nach Norden schließt sich das Tal der Bückeburger Aue an und die Höhen fallen wieder auf etwa 150 m NHN ab. Südlich der Weser ist nur eine schmale Talniederung ausgebildet. Die Geländehöhen steigen schon etwa nach 100 m an. Hier reichen die nördlichsten Ausläufer des Lipper Berglands, die ebenfalls Höhen von über 200 – 300 m NHN erreichen, bis fast an die Weser. Die höchste Erhebung im Süden des Untersuchungsgebiets ist der Rumbecker Berg (334 m NHN). 3.3 Regionalgeologischer Überblick Nach GeoBerichte 3 des LBEG [U5] befindet sich das Betrachtungsgebiet innerhalb des Hydrogeologischen Großraums Nr. 05 „Mitteldeutsches Bruchschollenland“ sowie im hydrogeologischen Raum Nr. 051 „Nordwestdeutsches Bergland“. Im Bereich des Untersuchungsgebietes erfolgt der Übergang vom niedersächsischen Flachland im Norden zum mitteldeutschen Bruchschollenland im Süden. Dieser Übergang kann sowohl morphologisch als auch durch den Wechsel von überwiegender Locker- zur Festgesteinsverbreitung charakterisiert werden. Zwar steht das Festgestein z.T. schon recht nahe an der Oberfläche an, wird aber noch z.T. von pleistozänen Ablagerungen überdeckt. Das Deckgebirge im niedersächsischen Bergland besteht überwiegend aus mesozoischen Sedimentgesteinen, die seit dem Jura zunehmend tektonischen Beanspruchungen ausgesetzt waren. Die Schichten wurden zu Sätteln und Mulden gefaltet und an zahlreichen Seite 18 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Störungen zerbrochen. Motor dieser so genannten Bruchschollentektonik waren ebenfalls durch Gesteinsdruck mobil gewordene Steinsalzablagerungen, die in die überlagernden Gesteine eindrangen. Daraus ergibt sich ein sehr uneinheitlicher und komplizierter Aufbau des Untergrundes. 3.4 Geologischer / hydrogeologischer Überblick Innerhalb des hydrogeologischen Raumes "Nordwestdeutsches Bergland" lässt sich das Untersuchungsgebiet drei hydrogeologischen Teilräumen zuordnen (siehe Abbildung 2): Teilraum 05113 – Calenberger Bergland Teilraum 05122 – Oberweser - Talaue Teilraum 05109 – Herford Hamelner Bergland Abbildung 2 Hydrogeologische Teilräume im Untersuchungsgebiet (rot umrandet) [U5] Teilraum 05122 – Oberweser - Talaue: Das zentrale Untersuchungsgebiet umfasst den Teilraum 05122 – Oberweser-Talaue. Hierbei handelt es sich um die unmittelbare Weserniederung, in der sich die Wassergewinnungsgebiete Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden befinden. Der Untergrund ist hier im Wesentlichen durch eine Dreiteilung charakterisiert, die in den Profilschnitten (siehe Anlagen 2.1 bis 2.6) gut dargestellt ist: Oberflächig sind etwa 1 m bis 5 m Meter mächtige holozäne Auelehme abgelagert worden. Diese bilden einen Grundwassergeringleiter. Darunter folgen die weichselzeitlich abgelagerten Sande und Kiese der Nieder- und Mittelterrasse. Diese quartärzeitlichen Sedimente bilden einen gut bis sehr gut durchlässigen Grundwasserleiter, aus dem die Grundwasserförderung erfolgt. Die Terrassensande und –kiese sind im Wesertal mit unterschiedlichen Mächtigkeiten, die von wenigen Metern bis über 20 m reichen, ausgebildet. Im Nahbereich der Weser sind sie oftmals am größten. Mit zunehmender Entfernung zur Weser ist der Grundwasserleiter geringmächtiger ausgebildet. Seite 19 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten So sind die Mächtigkeiten in der nördlich gelegenen Fassung Engern mit ca. 5 m bis 7,5 m am geringsten. Die übrigen Fassungsbereiche liegen näher zur Weser. In den Gewinnungsgebieten Kohlenstädt und Großenwieden werden Mächtigkeiten von 8 m bis 12 m erreicht. Die wassererfüllten Mächtigkeiten der Fassung Ahe sind dagegen im Bereich einer Urweserrinne mit 14 m bis 18 m wesentlich größer. Westlich der Fassung Ahe werden maximale Mächtigkeiten von über 20 m erreicht. Die Gesamtmächtigkeit des Quartärs beträgt damit bis zu ca. 25 m. Die Quartärbasis wird durch gering wasserdurchlässige Tonsteine (Festgestein) des Unteren Jura (Lias) gebildet. Sie befindet sich im Bereich der Weserniederung auf Höhen zwischen 30 m NHN und 50 m NHN und steigt, der Morphologie folgend, nach Norden und Süden an. Neben den Flussablagerungen sind auch Hang- und Schwemmablagerungen und Schmelzwasserablagerungen (Kames) ausgebildet. Diese liegen direkt den mesozoischen Festgesteinen auf. Teilraum 05113 – Calenberger Bergland: Der nördliche Teil des Untersuchungsgebietes umfasst den Teilraum 05113 – Calenberger Bergland. Etwa auf der Linie der Ortschaften Hessisch Oldendorf – Welsede – Deckbergen – Westendorf – Steinbergen – nördlich Rinteln verläuft der Übergang zu diesem hydrogeologischen Teilraum. Der Terrassenrand zwischen Nieder- und Mittelterrasse ist als Geländestufe topografisch deutlich abgegrenzt. Nördlich der Fassung Engern steigt das Gelände von der Niederterrassenebene um ca. 20 m als Steilhang an, am Hangfuß tritt Grundwasser aus den Kames-Ablagerungen von Steinbergen in die Niederterrasse über. Hier sind in einer Linie Quellen ausgebildet, in denen ein Teil des Grundwassers zu Tage tritt, in einem kleinen, hangparallelen Graben abfließt, aber zu einem großen Teil auch wieder in den Terrassensanden versickert. In diesem Übergangsbereich sind quartäre Ablagerungen wie Lößlehm und saalezeitlicher Drenthe-Geschiebelehm mit Mächtigkeiten von bis zu 15 m verbreitet. Nach Norden zum Bergland keilt das Quartär aus und Ablagerungen des Jura treten an die Oberfläche. An den Hangflächen sind Kalksteine des mittleren Dogger und Schiefertone des Oberen Dogger ausgebildet, während der Wesergebirgskamm von den als Schichtrippe herauspräparierten, stark geklüfteten bzw. verkarsteten Kalksteinen des Unteren Malm aufgebaut wird. Teilraum 05109 – Herford-Hamelner Bergland: Südlich grenzen an die Weserniederung die Höhenzüge des Lippischen Berglands an, die hier vorwiegend aus sandigem Festgestein des oberen Keuper (Rät) und dolomitischen Gesteinen des mittleren Keuper (Steinmergelkeuper) bestehen. Seite 20 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die prinzipiellen Untergrundverhältnisse imUntersuchungsgebiet mit den drei beschriebenen Teilräumen werden durch die Übersichtskarte in Abbildung 3 und den schematischen Profilschnitt (Prinzip) in Abbildung 4, der in Höhe der Wassergewinnung Engern von Norden nach Süden durch das Wesertal verläuft, ersichtlich. Abbildung 3 Geologische Karte GK 25 [U5] In diesen Profilschnitt sind, ebenfalls schematisch, die Grundwasserströmungsverhältnisse eingetragen. Die Gesteine des Dogger und des Rät sind insgesamt als mäßig durchlässig zu bezeichnen. Höhere Wasserwegsamkeiten sind im Bereich höherer Klüftungen und Zerrüttungszonen zu erwarten. Die Gesteine des Lias sind dagegen gering durchlässig, sie wirken als Grundwasserhemmer. Von beiden Bergflanken strömt das Grundwasser innerhalb des Festgesteins auf das Wesertal zu. Es tritt seitlich in den Quartär-Aquifer des Wesertals über. Der Lias-Tonstein verhindert einen wesentlichen Grundwasserzutritt über die Basis des QuartärAquifers. Im Bereich der Wassergewinnung Engern steht der Übergang zwischen Dogger und Lias relativ oberflächennah an. Da das Wasser aus dem Dogger hier durch den Lias gestaut wird, kommt es zu einem vermehrten lateralen Grundwasserübertritt in den Quartär-Aquifer sowie zur Ausbildung einen Quellzone. Die Weser bildet, zumindest bei Niedrig- und Mittelwasserverhältnissen die Vorflut. Bei Hochwasser gibt die Weser zeitweilig Wasser in den Quartär-Aquifer ab. Seite 21 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 4 Schematischer Nord-Süd-Profilschnitt durch das Untersuchungsgebiet in Höhe der Wassergewinnung Engern Somit setzt sich das Grundwasservorkommen im Quartär-Aquifer im Wesentlichen aus folgenden Komponenten zusammen: Grundwasserneubildung aus Niederschlagswasser, das die Deckschichten durchsickert, Grundwasser aus dem Festgestein, das von den Bergflanken zusickert sowie Infiltratwasser aus der Weser zu Hochwasserzeiten. Hinzu kommt noch Infiltratwasser aus den Gewässern, die an den Bergflanken entspringen, in Richtung Wesertal fließen und ihr Wasser innerhalb des Wesertals, zumindest in den Sommermonaten, an den Grundwasserleiter abgeben und weitgehend trockenfallen. 3.5 Spezielle geologische Verhältnisse nördlich der Wassergewinnung Engern Im Laufe der Untersuchungen zum Aufbau des hydrogeologischen bzw. numerischen Modells und der Berechnungen zum Wasserhaushalt ist festgestellt worden, dass der Fassung Engern über ¾ des Förderwassers aus dem nördlich Festgestein zuströmen. Daher war es notwendig, den Festgesteinsbereich nördlich der Fassung Engern näher durch eine Daten- und Literaturrecherche sowie eine Geländebegehung zu untersuchen. Die Dokumentation der Untersuchungen befindet sich in Anhang 1. Im Folgenden wird der Kenntnisstand zusammenfassend dargestellt. Die generelle Schichtenfolge sowie die Grundwasserströmung zwischen der Fassung Engern und dem Messingsberg sowie dem projizierten Taleinschnitt bei der Arensburg im Norden zeigt der schematische Profilschnitt in Abbildung 5. Seite 22 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 5 Schematischer Profilschnitt nördlich der Fassung Engern Der Gebirgskamm (Messingsberg) wird durch Kalkstein, Kalksand- und Kalkmergelstein des Korallenooliths (Oberer Jura, Malm) aufgebaut. Die ca. 55 m mächtigen Schichten fallen mit ± 20º nach Norden ein und sind sehr stark geklüftet. Es kommen Störungszonen und karstartige Erweiterungen vor. Sie sind dadurch gut bis sehr gut wasserwegsam. Der Korallenoolith wird im Wiehengebirge in mehreren Steinbrüchen abgebaut, u. a. im Steinbruch Steinbergen [U 20]. Im Liegenden folgen, ca. 15 m mächtige gut geklüftete mergelige Sandsteine und Mergelsteine der Heersumer Schichten (Oberer Jura, Malm), die ebenfalls gut wasserwegsam sind. Die Heersumer Schichten werden z. T. ebenfalls im Steinbruch Steinbergen abgebaut. Der folgende, ca. 60 m mächtige, aus geklüftetem Tonstein bestehende Ornatenton (Mittlerer Jura, Dogger) ist insgesamt als Grundwassergeringleiter bis Grundwasserhemmer anzusehen. Der aus Kalksandstein mit tonigen Zwischenlagen bestehende Cornbrash (Mittlerer Jura, Dogger) bildet einen gut wasserwegsamen Aquifer. Die Württembergensis Schichten (Mittlerer Jura, Dogger) bestehen aus sandig- mergeligem Schiefer mit tonigen Kalksandsteinbänken und sind ein insgesamt nur mäßiger Grundwasserleiter. Die im Liegenden folgenden, ungegliederten Schichten des Doggers (Mittlerer Jura) bestehen überwiegend aus sandigen Tonschiefern. Sie sind überwiegend als mäßiger, bei abschnittsweise stärkerer Klüftung aber auch als guter Grundwasserleiter anzusehen. Die Tonsteine des Lias (Unterer Jura) stellen im Wesentlichen einen Grundwasserhemmer dar. Seite 23 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten In den Gesteinen des Malms fließt das Grundwasser überwiegend nach Norden in Richtung Aue ab [U 21], während das Wasser im Dogger nach Süden in Richtung Weser und damit auch in Richtung der Fassung Engern abströmt. Damit liegt der Steinbruch Steinbergen eindeutig nicht mehr im Zustromgebiet für die Wassergewinnung Engern. Gleiches gilt für alle Nutzungen, die geologisch oberhalb des Ornatentons liegen, wie z. B. die Teiche an der Arensburg und den Brunnen Steinzeichen (siehe Abbildung 5, Lage siehe Anlage 1). Die grundwasserhemmende Wirkung des Ornatentons „schützt“ diese Nutzungen auch vor möglichen Beeinflussungen der Standrohrspiegelhöhen durch die Grundwasserförderung in der Fassung Engern. Für den Brunnen Arensburg gelten diese Aussagen allerdings nicht. Er hat mit einer geloteten Teufe von über 80 m vermutlich der Ornatenton durchteuft und erschließt den Cornbash. In Abbildung 5 sind die Grundwasserströmungsverhältnisse eingetragen. Es ist zu erkennen, dass sowohl der Gebirgskamm als auch die Lage des Ornatentons eine Grundwasserscheide verursachen. Unabhängig von dieser Grundwassersituation erscheint es sehr wahrscheinlich, dass aufgrund der Morphologie und der hohen Niederschläge im Kammbereich (siehe Kap. 3.8.2) oberflächennahes „Hangwasser“ an der Südflanke des Gebirgskamms, wie in Abbildung 5 angedeutet, in Richtung Süden abströmt. Hinsichtlich des Grundwasserdargebots bzw. der -bilanz ist es daher sinnvoll, die Grenze des Bilanzgebiets (siehe Kapitel 5.1) auf den Kamm des Wiehengebirges zu legen. Zur Deckung der bereits seit vielen Jahrzehnen erfolgenden Grundwasserentnahme aus der Fassung Engern ist neben der beschriebenen Schichtenfolge aber auch die im Folgenden beschriebene „Störungszone“ wesentlich. Die Plausibilisierung dieser Störungszone ist im Anhang 1 dokumentiert. Die Fassung Engern liegt am südlichen Ende eines von Norden nach Süden verlaufenden, tief eingeschnittenen Tals zwischen Hirschkuppe und Messingsberg, das den Dogger / Malm Kamm senkrecht zum Streichen der Schichten durchschneidet und bis zum im Norden gelegenen, von Osten nach Westen verlaufenden Tal der Bückeburger Aue reicht. Es liegt nahe, anzunehmen, dass dieses Tal auf Grund einer vorhandenen Störungs- bzw. Zerrüttungszone der Jura-Gesteine entstanden ist. Innerhalb dieser Zone ist eine gegenüber dem ungestörten Nebengestein erhöhte Wasserwegsamkeit zu erwarten. Sie wirkt wie eine unterirdische Vorflut, der von den Seiten das Grundwasser zuströmt. Am südlichen Endes des Tals, unmittelbar oberhalb der Wassergewinnung Engern bzw. an der Kante zum Wesertal tritt dieses in der wasserwegsamen Zone „gesammelte“ Wasser in den Quartärgrundwasserleiter über. Aus diesem Grund befinden sich hier, unmittelbar am Talrand, in einer Linie mehrere Quellaustritte (siehe Abbildung 5 und Abbildung 6), und in den unmittelbar am Talrand gelegenen Wiesen sind auch zu Trockenzeiten Vernässungen zu erkennen. Gleiches gilt, wenn auch in abgeschwächter Form, für ein zweites Tal, das auf die Wassergewinnung Engern zuläuft. Es ist zwischen Messingsberg und Westendorder Egge Seite 24 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten eingeschnitten. Ihm folgt die Kreisstraße K74. Das Grundwasser aus diesem Tal tritt südlich der Ortschaft Westendorfer Landwehr in den Quartär-Aquifer über. Abbildung 6 Störungszonen und Quellen oberhalb der Wassergewinnung Engern Nicht zuletzt auf Grund dieser Zuströme aus den Taleinschnitten ist, trotz der relativ geringen Aquifermächtigkeiten, die Wassergewinnung Engern genau hier, im Bereich der Grundwasserübergänge aus den Taleinschnitten in den Quartär-Aquifer mit der bekannten Leistungsfähigkeit errichtet worden. Weiterhin kommt dem Standort zu Gute, dass sich im Bereich der Wassergewinnung im Liegenden die Grenze zwischen dem Dogger und dem deutlich weniger durchlässigen Lias befindet, der ein Hindernis für den Grundwasserabstrom darstellt. Dadurch wird das aus den Bergflanken anströmende Grundwasser „gezwungen“, zu einem großen Teil in den Quartär-Aquifer überzutreten. 3.6 Bodenkundliche Verhältnisse Aus den geologischen Ablagerungen entwickeln sich unter dem Einfluss der bodenbildenden Faktoren Böden, die durch Zuordnung von Bodentypen untergliedert werden können. Die Nutzungsmöglichkeit der Böden richtet sich nicht nur nach den bodeneigenen Kriterien, sondern auch nach der morphologischen Lage. Seite 25 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die im Untersuchungsgebiet vorhandenen Böden sind genetisch auf das hier in der Talniederung der Weser verbreitete quartärzeitliche Lockergestein (Schluffe aus Auelehmen, Sande und Kiese aus Schmelzwasserablagerungen) sowie in den Hangbereichen anstehende Festgestein unterschiedlicher Zusammensetzung (Ton- und Kalksteine im Norden; Sandsteine im Süden) zurückzuführen. Auf der Grundlage der BÜK 50 [U5] Blatt L3720 Stadthagen und Blatt L3920 Rinteln werden im Untersuchungsgebiet folgende Bodentypen unterschieden: Im Bereich der Weser-Niederterrasse sowie im Flusstal der Exter sind Auenböden (Vega) weit verbreitet. Die Bachtäler des Rohder Baches und Deckberger Baches sind kleinräumig mit Gleyen vergesellschaftet. Beide Bodentypen sind aus feinkörnigen holozänen Aueablagerungen hervorgegangen: - Vega: in regelmäßig überfluteten Auenbereichen von Flüssen und Bächen entstanden, Unterboden durch hohen Grundwasserstand beeinflusst, lockerer, gut durchwurzelbarer, biologisch aktiver und recht fruchtbarer Boden - Gley: aus schluffig-lehmigen Bachablagerungen vorwiegend in Niederungslagen entwickelt, Unterboden ständig, obere Bodenbereiche zeitweilig von oberflächennahem Grundwasser beeinflusst, hohe Sorptionsfähigkeit, geringe Wasserdurchlässigkeit in der lehmigen Deckschicht Im Bereich der Ortschaft Engern sind die Aueablagerungen geringmächtiger. Hier haben sich Pseudogley-Braunerden und Parabraunerden entwickelt. - Pseudogley-Braunerde: schluffige Lehmböden, bilden sich aus meist sandig überlagernden Stauschichten (feinkörnige schluffig-sandige Sedimente), Staunässehorizont durch Geschiebelehm gebildet, hohe Sorptionsfähigkeit, mittlere nutzbare Wasserkapazität, mittlere bis geringe Wasserdurchlässigkeit - Parabraunerde: lehmige Schluffböden, z.T. steinig-grusig, großflächig auf flachen Gebieten entstanden, stellenweise schwache Staunässe im Unterboden, hohe Sorptionsfähigkeit, hohe nutzbare Wasserkapazität, mittlere Wasserdurchlässigkeit Mit zunehmenden Geländehöhen sind die Hangbereiche nach Norden und Süden mit pleistozän gebildetem Löss und Geschiebelehm bedeckt, aus denen sich PseudogleyParabraunerden und Parabraunerden gebildet haben: - Pseudogley-Parabraunerde: auf weiten Flächen aus Löss hervorgegangen, Unterboden staunässebeeinflusst, großes Wasserspeichervermögen, sehr fruchtbar Aus den Tonsteinen des mittleren Jura, die in den oberen Lagen des Wesergebirges freiliegen, entwickelten sich überwiegend Braunerden und Rendzinen: - Braunerde: lehmiger Sandboden ohne Grundwasser- und Staunässeeinfluss im Oberboden, nährstoffreich, flach- bis mittelgründig, mittlere bis hohe nutzbare Wasserkapazität, hohe bis mittlere Sorptionsfähigkeit, meist mittlere Wasserdurchlässigkeit. - Rendzina: flachgründige tonige Lehmböden, aus karbonat- oder gipsreichem Gestein, z.T. steinig und kalkhaltig, kleinflächig auf Verebnungen und flachen Kuppen, typischer Karst- und Gebirgsboden Seite 26 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Im den Kammlagen des Wesergebirges, die von Kalksteinen des oberen Jura aufgebaut sind, haben sich Pararendzinen ausgebildet: - Pararendzina: flachgründige mergelige Lehmböden, aus mergeligem Ausgangssubstrat In den Höhenlagen des Lipper Berglandes im Süden des Untersuchungsgebietes haben sich aus dem sandig-tonigen Festgestein des oberen Keuper (Rät) Braunerde-Pelosole sowie aus den dolomitischen Gesteinen des mittleren Keuper (Steinmergelkeuper) Pelosole gebildet: 3.7 - Braunerde-Pelosol: toniger, steinarmer, mittel- bis tiefgründiger, mäßig durchwurzelbarer, wechseltrockener, in gequollenem Zustand schlecht, in geschrumpftem Zustand besser durchlüfteter, nährstoffreicher bis sehr nährstoffreicher Boden - Pelosol: meist flachgründig, sehr tonreicher Boden, nähstoffreich, gute Wasseraufnahmefähigkeit, jedoch wenig pflanzenverfügbares Wasser, Tendenz zur Staunässe Grundwasserkörper 3.7.1 Grundwasserkörper nach EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) Die Grundwasserkörper sind die naturräumlichen Einheiten, für die das Grundwasserdargebot (Grundwasserneubildung als "Zugang infiltrierten Wassers aus Niederschlag zum Grundwasser") bilanziert werden kann. Das zentrale Untersuchungsgebiet (Wesertal) liegt gemäß EG-Wasserrahmenrichtlinie größtenteils der Grundwasserkörper „Oberweser-Hameln“ (Land-ID GWK: NI04_02; Bezeichnung GWK: 4_2302). In diesem Grundwasserkörper befinden sich die Grundwassergewinnungsgebiete Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden. Abbildung 7 Grundwasserkörper im Untersuchungsgebiet [U8] Seite 27 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten In den Randbereichen des Untersuchungsgebiets sind weitere Grundwasserkörper vorhanden, die durch die o.g. Grundwassergewinnungen unberührt bleiben. Im Süden schließt sich der Grundwasserkörper „Nordlippische Trias-Gebiete“ (NI04_17/4_2312), im Südwesten der Grundwasserkörper „Talaue der Weser südl. Wiehengebirge“ (NI04_01/DENW_4_2301) und nördlich der Grundwasserkörper „Mittlere Weser Festgestein rechts“ (NI05_04/4_2404) an [U8]. Die Lage und Abgrenzungen der Grundwasserkörper werden in der Abbildung 7 dargestellt. Für die Grundwasserkörper als Bewirtschaftungseinheiten bei der Wasserrahmenrichtlinienumsetzung ist sicherzustellen, dass das Ziel des guten mengenmäßigen Zustands eingehalten wird. Entscheidende Bewirtschaftungsgröße des Grundwasserkörpers ist das "nutzbare Dargebot" als das Volumen, das unter Beachtung bestimmter Randbedingungen für Entnahmen genutzt werden kann. Als Randbedingungen werden die Ergiebigkeit und Versalzung des Grundwasservorkommens, die Sicherung der Wasserversorgung in mehrjährigen Trockenwetterperioden sowie die Sicherung und Erhaltung grundwasserabhängiger Landökosysteme und Oberflächengewässer berücksichtigt. Nach dem Bewirtschaftungsplan 2015 bis 2021 für die Flussgebietseinheit Weser (EGWRRL [U8]; Datenstand 10.11.2015) wird der mengenmäßige Zustand der Grundwasserkörper „Oberweser-Hameln“ (NI04_02/4_2302), „Nordlippische Trias-Gebiete“ (NI04_17/4_2312), „Talaue der Weser südl. Wiehengebirge“ (NI04_01/DENW_4_2301) und „Mittlere Weser Festgestein rechts“ (NI05_04/4_2404) als „gut“ eingestuft. Neben dem mengenmäßigen Zustand wird nach EG-WRRL der chemische Zustand eines Grundwasserkörpers bewertet. Im Bewirtschaftungsplan 2015 bis 2021 für die Flussgebietseinheit Weser wird der chemische Zustand aller vier Grundwasserkörper als „gut“ eingestuft. 3.7.2 Mengenmäßige Bewirtschaftung der Grundwasserkörper Der Erlass "Mengenmäßige Bewirtschaftung des Grundwassers" vom 29.05.2015 (Stand der Tabellen 25.11.2014) [U8] regelt die Vorgehensweise der zuständigen Wasserbehörden bei der Genehmigung von Grundwasserentnahmen unter Bezug auf das ermittelte nutzbare Grundwasserdargebot. Der mit dem Erlass für die Bewirtschaftung der Grundwasserkörper gegebene Rahmen soll dafür sorgen, dass nicht durch einzelne Nutzungen oder die Summe von Nutzungen das Erhalten des guten mengenmäßigen Zustandes gefährdet wird. Weiterhin werden die Genehmigungsverfahren der Unteren Wasserbehörden insofern vereinfacht, als das Einhalten der Bewirtschaftungsziele für die jeweiligen Grundwasserkörper nicht bei jedem Einzelverfahren von den Unteren Wasserbehörden überprüft werden muss. Seite 28 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 29 Bezüglich der mengenmäßigen Bewirtschaftung (Grundwasserdargebot) sind die Grundwasserkörper (siehe Tabelle 1) und Teilkörper des relevanten GWK „OberweserHameln“ (siehe Tabelle 2) nach in folgendem Zustand ([U8]): Grundwasserkörper „OberweserHameln“ „Nordlippische TriasGebiete“ „Talaue der Weser südl. Wiehengebirge“* „Mittlere Weser Festgestein rechts“ Land-ID des GWK DENI_4_2302 DENI_4_2312 DENI_4_2301 DENI_4_2404 Bezeichnung des GWK 44 91 92 48 GW-Dargebot nach GROWA [Mio. m³/a] 66,60 24,29 3,80 42,04 Nutzbare Dargebotsreserve [Mio. m³/a] 1,41 1,94 0,02 4,12 Nutzbares GWDargebot [Mio. m³/a] 25,30 6,06 3,93 5,86 Tabelle 1 Grundwasserdargebot der Grundwasserkörper; nach [U8: Rd.Erl. d. MU vom 29.05.2015 – Anlage 2, Tabelle 1] (Datenstand genehmigter Entnahmemengen: Mai 2014 Auszug aus dem digitalen Wasserbuch) * Grundwasserkörper unter Beobachtung, 1 % Regelung des Trockenwetterdargebotes Grundwasserkörper „Oberweser-Hameln“ Bezeichnung des GWK ID-Nummer der Teilkörper Zuständige Untere Wasserbehörde (UWB) Nutzbares GW-Dargebot für die Teilraumfläche der UWB [Mio. m³/a] Tabelle 2 44 181 76 Hameln-Pyrmont Schaumburg 0,92 0,13 Grundwasserdargebot der Grundwasserkörper; nach [U8: Rd.Erl. d. MU vom 29.05.2015 – Anlage 3, Tabelle 2] (Datenstand genehmigter Entnahmemengen: Mai 2014 Auszug aus dem digitalen Wasserbuch) Begriffsdefinitionen nach [U5] - Verfahrensweise zur Abschätzung des nutzbaren Dargebots von Grundwasserkörpern und seine Aufteilung auf die Teilkörper der Unteren Wasserbehörden): - - Grundwasserdargebot: Grundwasserneubildung aus Niederschlag, berechnet mit der Methode GROWA05 [m³/a] des LBEG Trockenwetterdargebot: Mittleres Grundwasserdargebot in Trockenwetterperioden, berechnet aufgrund eines Klimaszenarios der 5 trockensten Jahre (20. Perzentil) [m³/a] Nutzbare Dargebotsreserve: Trockenwetterdargebot, abzüglich genehmigte Entnahmen (Datenstand: Mai 2014 – Auszug aus dem digitalen Wasserbuch), abzüglich Ergiebigkeitsabschlag, abzüglich Versalzungsabschlag, abzüglich Öko-Abschlag [m³/a] Nutzbares Dargebot nach DIN 4049: Teil des gewinnbaren Grundwasserdargebots, das für die Wasserversorgung unter Einhaltung bestimmter Randbedingungen genutzt werden kann. Diese Randbedingungen werden bei dieser Verfahrensweise zum einen durch die Vorgabe, dass das Trockenwetterdargebot als Ausgangsgröße verwendet wird und zum anderen durch den Versalzungsabschlag und den Öko-Abschlag konkretisiert. [m³/a] Nutzbares Dargebot = Nutzbare Dargebotsreserve + genehmigte Entnahmen Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 3.8 Klimadaten und Grundwasserneubildung 3.8.1 Niederschlagsentwicklung Es liegen monatliche und z.T. tägliche Niederschläge der DWD-Stationen Rinteln-Volksen (ab Juli 2006), Bückeburg und Lemgo [U13] sowie der Station Kläranlage (KA) Hessisch Oldendorf [U14] für den Zeitraum 2000 bis Oktober 2014 vor. Die Stationen befinden sich innerhalb bzw. im Umfeld des Untersuchungsgebietes. An der DWD-Station Rinteln-Steinbergen wurden die Messungen im Juni 2006 eingestellt, stattdessen wurde im Juli 2006 die DWD-Station Rinteln-Volksen in Betrieb genommen. Die langjährigen Mittel des Zeitraumes 1981 – 2010 betragen an den Messstellen Bückeburg 709 mm/a, Lemgo 884 mm/a und KA Hess. Oldendorf 845,7 mm/a. In der Abbildung 8 werden die Jahresniederschlagshöhen der genannten Messstationen für den Zeitraum 2000 bis 2014 dargestellt, wobei sich die Daten des Jahres 2014 auf das Wasserwirtschaftsjahr 2014 beziehen (Nov. 2013 – Okt. 2014). In der Abbildung 9 werden die Jahresniederschlagshöhen der Messstationen Bückeburg, Lemgo und KA Hess. Oldendorf in prozentualen Bezug zu den langjährigen Mittelwerten des Zeitraums 1981 – 2010 gesetzt. An Hand dieser Darstellung können gut niederschlagsreiche von Trockenjahren unterschieden werden. Im Betrachtungszeitraum schwanken die Jahresniederschläge - an der Station Rinteln-Volksen zwischen 613 mm/a (2012) und 1076 mm/a (2007), an der Station Bückeburg zwischen 547 mm/a (2003) und 1.031 mm/a (2002), an der Station Lemgo zwischen 695 mm/a (2011) und 1.180 mm/a (2007) und an der Station KA Hess. Oldendorf zwischen 616 mm/a (2003) und 1.186 mm/a (2007). Obwohl es zwischen den Messstationen z.T. größere Unterschiede in den Niederschlagshöhen gibt, ist ein genereller Trend zu beobachten. Die Jahre 2002 und 2007 sind sehr niederschlagsreiche Jahre mit Niederschlagshöhen > 1.000 mm/a (> 120 % im Vergleich zum langjährigen Mittel). Vor allem die Jahre 2003, 2011 und 2012 stechen als Trockenjahre heraus mit Niederschlägen < 700 mm/a (Lemgo < 800 mm) (< 90 % im Vergleich zum langjährigen Mittel). Die mittlere Niederschlagshöhe des Kalibrierzeitraums 2005 – 2009 beträgt an der Station Bückeburg 713 mm/a, in Lemgo 888,3 mm/a und an der KA Hess. Oldendorf 932,2 mm/a. Zumindest die Werte der Stationen Bückeburg und Lemgo entsprechen damit nahezu exakt denen des langjährigen Mittels (Abweichungen nur jeweils 4 mm/a). Nur bei der Station KA Hess. Oldendorf gibt es größere Abweichungen (Abweichung um 86,5 mm/a). Seite 30 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Für das Wasserwirtschaftsjahr 2014 ergeben sich hingegen bei den Stationen Bückeburg und Lemgo defizitäre Niederschläge. An der Station Bückeburg wurden 692,5 mm/a und in Lemgo 851 mm/a gemessen. Diese Werte liegen etwas unterhalb der langjährigen Mittel von 709 mm/a bzw. 884 mm/a (ca. 98 % bzw. 96 % vom langjährigen Mittel). Für diese beiden Messstationen wurden im WWJ 2014 im vierten Folgejahr defizitäre Niederschlagsmengen aufgezeichnet. Das letzte niederschlagsreiche Jahr war 2010. Für die Station KA Hess. Oldendorf ergeben sich für das Jahr Wasserwirtschaftsjahr 2014 mit 942 mm/a deutlich höhere Niederschlagsmengen im Vergleich zum langjährigen Mittel von 845,7 mm/a (ca. 111 % vom langjährigen Mittel). Im Gegensatz zu den Messstationen Bückeburg und Lemgo war auch das Jahr 2013 niederschlagsreich (885 mm/a). Zusammenfassend ist festzustellen, dass für die beiden, hinsichtlich der Modellierung wesentlichen Zeiträume (siehe unten): die Mittelwerte der Jahre 2005 – 2009 dem langjährigen Mittel der Niederschlagsverhältnisse entsprechen und im Wasserwirtschaftsjahr 2014 eher defizitäre Niederschlagsverhältnisse, insbesondere unter Berücksichtigung der Vorjahre, zu verzeichnen sind. Abbildung 8: Niederschlagshöhen DWD-Stationen Bückeburg, Lemgo und Rinteln-Volksen (ab Juli 2006) [U13] sowie Station Kläranlage Hessisch Oldendorf [U14] Zeitraum 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) Seite 31 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 9: Niederschlagsentwicklung an den DWD-Stationen Bückeburg und Lemgo [U13] sowie an der Station Kläranlage Hessisch Oldendorf [U14] (Vergleich mit langjährigen Mittelwerten 1981-2010) (Angaben 2014 im WWJ) 3.8.2 Niederschlagsverteilung im Untersuchungsgebiet Vom DWD liegen flächendeckende Rasterdaten (1.000 x 1.000 m) zu vieljährigen Mittelwerten der Niederschläge für Gebiete in Deutschland vor [U13]. In der Abbildung 10 wird das langjährige Mittel für den aktuellen Referenzzeitraum 1981 – 2010 im Untersuchungsgebiet dargestellt. Erwartungsgemäß sind größere Unterschiede in der Verteilung zwischen dem Wesertal mit Niederschlägen unter 800 mm/a und dem umliegenden Bergland mit deutlich höheren Werten von über 1.000 mm/a zu beobachten. Seite 32 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 10: Langjährige Niederschläge (Mittel 1981 – 2010) im Untersuchungsgebiet 3.8.3 Grundwasserneubildung Zur Bestimmung der regionalen Grundwasserneubildung als grundlegende hydrogeologische Kenngröße gibt es eine Vielzahl unterschiedlicher Verfahren, deren Ergebnisse z.T. stark voneinander abweichen. Nachfolgend werden die Grundwasserneubildungsraten im Untersuchungsgebiet nach den Verfahren nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT (1980) und mGROWA dargestellt. Die Methode nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT (1980) wird in GeoBerichte 10 des LBEG (2008) [U5] ausführlich erläutert. Als Grundlage der Berechnung der flächenhaften Verteilung der Grundwasserneubildungsraten diente die Bodenkundliche Standortkarte im Maßstab 1 : 200.000 (BSK 200). Beim Verfahren nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT wird die Grundwasserneubildung (mittlere Grundwasserneubildungsrate des Zeitraumes 1961 – 1990) aus dem Gebietsniederschlag, der Verdunstung (Evapotranspiration), dem Oberflächenabfluss, dem Grundwasserflurabstand in Abhängigkeit von Geologie, Relief und Landnutzung berechnet. Seite 33 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die Niederschläge wurden in einem ersten Schritt einer Isohyetenkarte des Deutschen Wetterdienstes (DWD) für den Zeitraum 1931 – 1960 entnommen (DWD, 1977). Für die langjährige Niederschlagszeitreihe 1961 – 1990 wurde die Arbeit von KÖTHE, BÖHNER & RINGELER (1997) verwendet. Bezüglich der Kenngröße Verdunstung wurde die Abhängigkeit von der Bodenart (z.B. Sand, Löß, Geschiebelehm, Ton) und von Nutzungsarten (z.B. Acker/Grünland, Wald) einbezogen. Der Abflussquotient für Gebiete im Lockergestein wurde anhand der Daten von 27 Pegeln ermittelt. Für die Kenngröße Grundwasserflurabstand wurden Angaben über die Grundwassernähe aus der BSK 200 entnommen. Daten über die Reliefenergie (maximaler Höhenunterschied pro km²) stammen aus einer entsprechenden Karte von BRÜNING (1961). Die sich nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT ergebenden Grundwasserneubildungsraten werden in der Abbildung 11 dargestellt [U5]. Abbildung 11: Grundwasserneubildungsraten nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT (1980) im Untersuchungsgebiet (Niederschlagszeitreihe 1961-1990) [U5] Seite 34 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Nach der Methode DÖRHÖFER & JOSOPAIT werden für die Talbereiche im Umfeld der Brunnen < 50 mm bis 100 mm Neubildung, auf den lössbedeckten Flächen der Mittelterrasse hauptsächlich zwischen 151 mm bis 200 mm sowie lokal zwischen 101 mm und 150 mm berechnet. Im Übergang zum Festgestein sind die Neubildungsraten allgemein mit Werten zwischen 201 mm und 250 mm höher als in den Niederungen. Für die Kammlagen der nördlich und südlich gelegenen Höhenzüge werden mit 251 mm bis 300 mm sowie in den nordöstlichen und südlichen Randbereichen des Untersuchungsgebietes mit 301 mm bis 350 mm die höchsten Neubildungsraten berechnet. Die Grundwasserneubildungsraten nach der Methode mGROWA basieren auf dem konzeptionellen flächendifferenzierten großräumigen Wasserhaushaltsmodell mGROWA, welches am Forschungszentrum Jülich im Auftrag des NMU entwickelt wurde. Es stellt eine Weiterentwicklung des Wasserhaushaltsmodells GROWA06V2 dar. Entsprechend den Begleitinformationen zu diesem Modell wird beim Verfahren GROWA (KUNKEL & WENDLAND 1998, WENDLAND et al. 2001, BOGENA et al. 2003, MÜLLER 2004) die Grundwasserneubildung aus dem Gebietsniederschlag, der realen Verdunstung, der Sickerwasserrate sowie den Oberflächen- und Zwischenabflüssen in Abhängigkeit von Geologie, Relief, Oberflächenversiegelung und Landnutzung berechnet. Im Vergleich zum GROWA06V2-Modell wurden im Wasserhaushaltsmodell mGROWA wesentliche neue Schritte integriert (HERRMANN et al., 2013) [U5]. Die Ermittlung des Gesamtabflusses und der Sickerwasserrate erfolgt zeitlich (tatsächliche Evaporation erfolgt in Tagesschritten) und räumlich (100 m Raster) hochaufgelöst. Um für die wasserwirtschaftliche Praxis relevante Größen zu erhalten, werden die Abflusskomponenten und die Grundwasserneubildung nicht in Tagesschritten, sondern ausschließlich als Monatssummen bilanziert (mGROWA: „m“ steht für Monat). Die Simulationsergebnisse werden für die hydrologische Periode 1971 – 2000 präsentiert und anhand beobachteter Abflussganglinien evaluiert. In dem vorliegenden Datenbestand sind folgende Informationen eingeflossen (siehe HERRMANN et al., 2014): - nutzungsdifferenzierte Bodenübersichtskarte von Niedersachsen 1 : 50 000 - BÜK 50 (LBEG): Bodenprofile, Grundwasserflurabstand Hydrogeologischen Übersichtskarte 1 : 200.000 (LBEG): Gesteinseinheiten regionalisierte Klimadaten (DWD): Niederschlag, Temperatur, Sonnenscheindauer, Windgeschwindigkeit, relative Luftfeuchtigkeit ATKIS-DLM25® - Amtliches topographisches Karteninformationssystem (LGLN); CORINE 2000 (Stat. Bundesamt): Landnutzung und Versiegelung Digitales Geländemodell – DGM 50 (Auflösung 50 m, LGLN): Neigung und Exposition Karte der Dränflächen (TETZLAFF et al. 2008) Abflussdaten: tägliche Abflussmessungen Pegel des NLWKN Hydrographische Karte von Niedersachsen (NLWKN): Einzugsgebietsgrenzen Seite 35 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die sich nach mGROWA ergebenden Grundwasserneubildungsraten werden in der Abbildung 12 dargestellt. Abbildung 12: Grundwasserneubildungsraten nach mGROWA im Untersuchungsgebiet [U5] Im Vergleich zur Verteilung der Neubildungsraten nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT ergeben sich nach mGROWA auf Grund des räumlich hochaufgelösten Modells (100 m Raster) lokal z.T. sehr große Unterschiede auf engstem Raum, die hydrogeologisch z.T. nicht nachvollzogen werden können. Nach der Methode mGROWA werden für einen großen Teil des Untersuchungsgebietes, v.a. für die Talniederungen und die steilen Hangbereiche des Weserberglandes, Neubildungen < 50 mm/a berechnet. Im Umfeld der Wassergewinnungsanlagen werden lokal Grundwasserneubildungsraten bis zu 250 mm/a erreicht. In den lössbedeckten Hängen nördlich der WG Großenwieden werden Neubildungen zwischen 200 mm/a und 300 mm/a berechnet. Im Bereich des Vorfluters Exter werden mit bis zu 350 mm/a die höchsten Neubildungsraten im Untersuchungsgebiet erreicht. Für die Kammlagen des Wesergebirges liegen die Neubildungen zwischen 101 mm/a und 150 mm/a. Auf den Kammlagen des Lipper Berglandes sind diese zwischen 51 mm/a und 150 mm/a allgemein etwas geringer. Seite 36 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 3.9 Fließgewässer 3.9.1 Oberflächengewässernetz Das Untersuchungsgebiet wird von Südosten bis Westen durch den Hauptvorfluter Weser in mäandrierendem Verlauf durchquert. Es entwässern eine Reihe von Bächen und Gräben aus den Höhenzügen im Norden und Süden in Richtung der Weser. Da das Tal nördlich der Weser relativ breit und südlich der Weser (vgl. Abbildung 4) relativ schmal ist, unterscheiden sich die Fließgewässer in ihrer Ausbildung. Weisen die Fließgewässer nördlich der Weser relativ lange Fließstrecken mit einem oftmals geschwungenen Verlauf auf, sind sie südlich der Weser z.T. wesentlich kürzer. Innerhalb des Wesertals verlieren viele Gewässerläufe in den Sommermonaten ihre Vorflutwirkung, sie fallen abschnittsweise trocken. Sofern sie aus ihrem Quellgebiet bzw. den Bergflanken Wasser führen, versickert dies im Bereich des Wesertals bzw. des Quartär-Aquifers. Das Oberflächengewässernetz sowie die Einzugsgebiete werden in der Abbildung 13 dargestellt. Abbildung 13 Oberflächengewässer, Pegel und Wasserkörpereinzugsgebiete nach EG-WRRL [U8] im Untersuchungsgebiet Seite 37 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die relevanten Vorfluter im Modellgebiet sind: Vorfluter-Namen Gewässer-Abschnitt Weser Abschnitt ab Ortschaft Hessisch Oldendorf (ab Einmündung Hollenbach) bis Stadt Rinteln (bis Einmündung Exter) Nördlich der Weser Rohder Bach Verlauf ab Ortschaft Rohden bis Mündung in Weser Welseder Bach Gesamter Verlauf bis Mündung in Stillgewässer nahe der Weser Deckberger Bach Gesamter Verlauf bis Mündung in Weser Schildgraben Verlauf bis Rinteln; Mündung in Weser außerhalb des Untersuchungsgebietes Südlich der Weser Exter Tabelle 3 Verlauf ab Ortschaft Uchtdorf bis Mündung in Weser Wesentliche Vorfluter im Untersuchungsgebiet 3.9.2 Bewertung nach EG-Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) Die Gewässer im Untersuchungsgebiet werden nach EG-Wasserrahmenrichtlinie folgendermaßen schematisch und qualitativ eingeordnet (siehe Abbildung 13) [U8]: Einordnung der Fließgewässer im Modellgebiet nach EG-WRRL Relevante 10003: Weser (inkl. südliche Zuflüsse und Schildgraben) Wasserkörpereinzugsgebiete 10004: Exter im Modellgebiet 10005: Deckberger Bach (inkl. Welseder Bach) 10006: Rohder Bach Flussgebietseinheit Weser Anthropogene Beeinflussung 10003, 10005, 10006: Erheblich verändert 10004: natürlich Fließgewässertypen 10003: Typ 10 – kiesgeprägte Ströme 10004: Typ 9.1 – karbonatische, fein- bis grobmaterialreiche Mittelgebirgsflüsse 10005: Typ 19 – kleine Niederungsfließgewässer in Flussund Stromtälern 10006: Typ 7 – Grobmaterialreiche, karbonatische Mittelgebirgsbäche Ökologischer Zustand / Potential 10003, 10005: schlecht 10004, 10006: unbefriedigend Chemischer Status 10003: gut (gemessen) 10004, 10005, 10006: gut Tabelle 4 Einordnung der Fließgewässer nach EG-Wasserrahmenrichtlinie [U8] Seite 38 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 39 3.9.3 Pegel an Fließgewässern, Wasserstände der Weser Im Untersuchungsgebiet sind zwei Pegel vorhanden. Eine Übersicht über die Pegel gibt die folgende Tabelle. Die Lage ist in der Abbildung 13 dargestellt. Nr. 1. Pegel-Name Rinteln Gewässer Weser (km 163,24) 2. Uchtdorf Exter Tabelle 5 Pegel-Typ W Fläche [km²] - Q 99,6 Pegel im Untersuchungsgebiet Am Pegel Uchtdorf werden durch das NLWKN täglich Abflussdaten erhoben [U7]. Jedoch befindet sich der Pegel am Rand des Untersuchungsgebietes und repräsentiert den Großteil des Abflusses der Exter von außerhalb des Untersuchungsgebietes. Die Auswertung dieser Daten ist im Hinblick auf die Aufgabenstellung nicht relevant. Für den Pegel Rinteln sind durch die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes tägliche Wasserstands-, jedoch keine Abflussdaten, vorhanden [U9]. Für den Pegel liegen bis Ende 2009 tägliche und bis zum 04.11.2014 monatliche Messwerte vor [U10]. In der folgenden Abbildung wird die Ganglinie der Wasserspiegelhöhen des Pegels Rinteln im Zeitraum Januar 2000 – Oktober 2014 dargestellt: Abbildung 14: Ganglinie der Wasserspiegelhöhen Weserpegel Rinteln Jan. 2000 – Okt. 2014 [U10] Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 40 Auf Grund der hohen zeitlichen Auflösung können v.a. bis 2009 zahlreiche Hochwasserereignisse beobachtet werden, die sich durch kurzfristige Anstiege um etwa 1 m bis 2 m und markante Peaks im Ganglinienverlauf widerspiegeln (z.B. März 2002, Januar 2003, April 2006, Oktober 2007). Dennoch können an Hand der monatlichen Messwerte ab 2010 Rückschlüsse auf weitere Hochwasserereignisse gezogen werden, verursacht durch die Schneeschmelze zu Beginn eines Jahres (z. B. März 2010, Februar 2013) oder durch Starkregenereignisse (z.B. Juni 2013). In der Tabelle 6 sind die Stammdaten und mittleren Wasserstände des Pegels Rinteln aufgelistet [U9]: Pegel Rinteln Wasserstand cm (m NHN) Weser km 163,24 Rechtswert: 3505658, Hochwert: 5784033 Pegelnullpunkt 49,62 m NHN Mittlerer niedrigster Wasserstand WWJ 1997 – 2006 (MNW) 121 cm (50,83 m NHN) Mittlerer Wasserstand WWJ 1997 – 2006 (MW) 219 cm (51,81 m NHN) Mittlerer höchster Wasserstand WWJ 1997 – 2006 (MHW) 563 cm (55,25 m NHN) Höchster bekannter Wasserstand (HHW) 738 cm (57,00 m NHN) Mittlerer Wasserstand 2005 – 2009 (MW) 223 cm (51,85 m NHN) Mittlerer Wasserstand WWJ 2014 (MW) 182 cm (51,44 m NHN) Tabelle 6: Wasserstände am Pegel Rinteln [U9] Der langjährige mittlere Wasserstand (WWJ 1997 – 2006) der Weser am Pegel Rinteln beträgt 51,81 m NHN. Im Kalibrierzeitraum 2005 bis 2009 liegt der mittlere Wasserstand nur um 4 cm höher (51,85 m NHN) als im langjährigen Mittel. Innerhalb des Prüfungszeitraums im WWJ 2014 liegt der mittlere Wasserstand um 0,37 m (51,44 m NHN) unter dem langjährigen Mittel und 0,41 m unter dem des Kalibrierzeitraums. Ein weiterer Pegel befindet sich in Hameln-Wehrbergen. Er ist der nächstgelegene oberstromige Weser-Pegel des Untersuchungsgebiets (außerhalb). Der Pegel HamelnWehrbergen wird ebenfalls durch die Wasser- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes betrieben und liefert tägliche Wasserstands-, jedoch keine Abflussdaten [U9]. Für den Pegel sind Daten bis Dezember 2009 vorhanden [U10]. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Pegel Hameln-Wehrbergen Seite 41 Wasserstand cm (m NHN) Weser km 139,68 Rechtswert: 3521100, Hochwert: 5776750 Pegelnullpunkt Mittlerer niedrigster Wasserstand WWJ 1997 – 2006 (MNW) 57,85 m NHN 88 cm (58,73 m NHN) Mittlerer Wasserstand WWJ 1997 – 2006 (MW) 190 cm (59,75 m NHN) Mittlerer höchster Wasserstand WWJ 1997 – 2006 (MHW) 542 cm (63,27 m NHN) Höchster bekannter Wasserstand (HHW) 770 cm (65,55 m NHN) Mittlerer Wasserstand 2005 – 2009 (MW) 192 cm (59,77 m NHN) Mittlerer Wasserstand WWJ 2014 (MW) Keine Daten vorhanden Tabelle 7: Wasserstände am Pegel Hameln-Wehrbergen [U9] Aus der Entfernung der Pegel zueinander (23,56 km) und den Differenzen der mittleren Wasserstände im Zeitraum 2005 bis 2009 ergibt sich ein mittleres Gefälle der Weser von ca. 0,33 m / km. 3.10 Stillgewässer Im Bereich des Untersuchungsgebietes wird seit vielen Jahrzehnten an zahlreichen Stellen großflächig Kiesabbau betrieben. In den Überflutungsgebieten der mäandrierenden Weser gibt es drei etwa 1 km² bis 1,5 km² große Abbaugebiete, aus denen eine Reihe von Seen entstanden sind: südlich der Ortschaft Engern, nördlich der Ortschaft Hohenrode und nordwestlich der Ortschaft Großenwieden. Die Seegrößen reichen von < 1 ha bis zu > 20 ha. Die Lage der Stillgewässer ist dem Luftbild in der Abbildung 15 zu entnehmen. Der Abbau im östlichsten Gebiet nahe Großenwieden ist abgeschlossen und nicht mehr aktiv. Ab 1950 erschloss die Firma Eggersmann nahe Engern die quartärzeitlichen Kiesschichten. Der heutige Kiesabbau Engern und Hohenrode erfolgt durch die AHE Schaumburger Weserkies GmbH. Die Auskiesung erfolgt in der Regel bis an die Basis des Aquifers. Beide Kiesabbau-Gebiete haben einen direkten Zugang für Transportschiffe zur Weser (blaue Pfeile in Abbildung 15) unmittelbar am Weserufer. In wesernahen und entsprechend verbundenen Seen stellt sich dadurch der lokale Weserwasserstand in Höhe der Anschlüsse ein. Für den Abbau Engern wird derzeit eine Erweiterung in Richtung Osten, parallel zur Weser geplant. Der Abbau Hohenrode soll in den nächsten Jahren beendet werden. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 42 Der Abbau hinterlässt eine für Mensch und Tier vielseitig nutzbare Seenplatte, verändert allerdings nach und nach das alte Landschaftsbild der Weseraue [U18] und die Grundwasserverhältnisse. Abbildung 15: Flächen des Kiesabbaus im Luftbild (Quelle: Google) 3.11 Wasserschutz-, Heilquellenschutz- und Überschwemmungsgebiete Im Untersuchungsgebiet befinden sich folgende festgesetzte Schutzgebiete (siehe Abbildung 16) [U3; U8]: Wasserschutzgebiete nach § 51 WHG festgesetztes Trinkwasserschutzgebiet „Engern und Ahe“, umfasst die Wassergewinnungen Engern, Ahe und Kohlenstädt; festgesetztes Trinkwasserschutzgebiet „Großenwieden“ Weitere Trinkwasserschutzgebiete befinden sich anteilig im Untersuchungsgebiet: festgesetztes Trinkwasserschutzgebiet „Herrenteich“, östlicher Randbereich des Untersuchungsgebietes; festgesetztes Trinkwasserschutzgebiet „Rumbeck“, südlicher Randbereich des Untersuchungsgebietes; festgesetztes Trinkwasserschutzgebiet „Rote Born“, südlicher Randbereich des Untersuchungsgebietes Heilquellenschutzgebiete Festgesetztes Heilquellenschutzgebiet „Bad Eilsen“, sehr geringer Flächennach § 53 Abs. 4 WHG anteil im nördlichen Randbereich des Untersuchungsgebietes Überschwemmungsgebiete nach § 76 WHG Verordnungsfläche Nr. 197 „Weser (Schaumburg)“; umfasst nahezu die gesamte Talniederung der Weser Vorläufig zu sicherndes Überschwemmungsgebiet Nr. 536 „Weser (Landkreis Schaumburg)“; umfasst nahezu die gesamte Talniederung der Weser Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Tabelle 8: Wasserrelevante Schutzgebiete im Untersuchungsgebiet [U8] Abbildung 16: Wasserschutzgebiete im Untersuchungsgebiet [U8] 3.12 Naturschutzrelevante Gebiete und Objekte Im Untersuchungsgebiet befinden sind nach Angaben des Niedersächsischen Ministeriums für Umwelt, Energie und Klimaschutz [U8] folgende naturschutzrechtlich relevante Schutzgebiete und Objekte (siehe Abbildung 17): Seite 43 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten FFH 3720-301 „Süntel, Wesergebirge, Deister“: mehrere geschützte Gebietsflächen entlang der Höhenzüge des Weserberglandes im nördlichen Bereich des Untersuchungsgebietes, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 300 ha; FFH 3720-332 „Mausohr-Quartiere Wesergebirge“, zwei geschützte Gebietsflächen im Untersuchungsgebiet (südlich von Steinbergen und nördlich Gut Ölbergen im nördlichen Rand des Untersuchungsgebietes), Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 0,08 ha und 0,05 ha BSG 3720-431 „Uhu-Brutplätze im Weserbergland“, mehrere geschützte Gebietsflächen entlang der Höhenzüge des Weserberglandes im nördlichen Bereich des Untersuchungsgebietes, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 40 ha Naturschutzgebiete (NSG) gem. NSG HA 002 „Hohenstein“: im östlichen Randbereich des Un§ 23 BNatSchG tersuchungsgebietes, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 1,5 ha; NSG HA 023 „Aher Kämpe“: in Weseraue zwischen Engern und Ahe, Fläche ca. 27,5 ha; NSG HA 130 „Im Bergkamp“: auf dem Höhenzug Luhdener Klippe, Fläche ca. 1,9 ha; NSG HA 210 „Kamm des Wesergebirges“: mehrere geschützte Gebietsflächen entlang der Höhenzüge des Weserberglandes im nördlichen Bereich des Untersuchungsgebietes, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 300 ha Nationalparke nach § 24 Es sind keine Nationalparke im Untersuchungsgebiet vorhanBNatSchG den. Naturparke gem. § 27 BNatSchG NP NDS 00010 Naturpark „Weserbergland“, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet 8.250 km² (komplette Fläche des Untersuchungsgebietes als Naturpark geschützt) Biosphärenreservate gem. § 25 Es sind keine Biosphärenreservate im Untersuchungsgebiet BNatSchG vorhanden. Landschaftsschutzgebiete (LSG) LSG SHG 011 Landschaftsschutzgebiet „Wesertal im Bereich gem. § 26 BNatSchG der Stadt Rinteln“, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 500 ha; LSG SHG 012 Landschaftsschutzgebiet „Lipper Bergland“, im Bereich der Höhenzüge des Lipper Berglandes im südlichen Bereich des Untersuchungsgebietes, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 600 ha; LSG SHG 013 Landschaftsschutzgebiet „Wesergebirge“, entlang der Höhenzüge des Weserberglandes im nördlichen Bereich des Untersuchungsgebietes, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 1.500 – 2.000 ha; LSG HM 026 Landschaftsschutzgebiet „Hessisch Oldendorfer Wesertal / Nord“, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 250 ha; LSG HM 027 Landschaftsschutzgebiet „Hessisch Oldendorfer Wesertal / Mitte“, Flächenanteil im Untersuchungsgebiet ca. 600 ha FFH-Gebiete, EUVogelschutzgebiete (Natura 2000) gem. § 10 BNatSchG Seite 44 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Naturdenkmale (ND) gem. § 28 BNatSchG Geschützte Landschaftsbestandteile (GLB) gem. gem. § 29 BNatSchG, nach § 22 Abs. 3 und 4 NAGBNatSchG Schutzwürdige und gesetzlich geschützte Biotope nach § 30 BNatSchG, gem. § 24 Abs. 2 NAGBNatSchG ND SHG 00008 Naturdenkmal „Springsteine“; nördlich Deckbergen; ND SHG 00011 Naturdenkmal „Buchenreihe“; nordöstlich Deckbergen; ND SHG 00022 Naturdenkmal „2 Pyramideneichen, 1 Eibe“; südlich Rinteln; ND SHG 00040 Naturdenkmal „Schlosspark Arensburg“; nördlich Steinbergen, ca. 6 ha; ND SHG 00042 Naturdenkmal „Pyramideneiche“; südlich Rinteln; ND SHG 00044 Naturdenkmal „Eibe“; südlich Rinteln; ND SHG 00045 Naturdenkmal „Wacholder“; südlich Rinteln; ND SHG 00046 Naturdenkmal „Ginkgo Baum“; südlich Rinteln; ND SHG 00047 Naturdenkmal „Sumpfzypesse“; südlich Rinteln; ND SHG 00048 Naturdenkmal „Rüster“; südlich Rinteln; ND SHG 00049 Naturdenkmal „Koloradotanne“; südlich Rinteln; ND SHG 00050 Naturdenkmal „Lärche“; südlich Rinteln; ND SHG 00051 Naturdenkmal „Lindengruppe“; südlich Rinteln; ND SHG 00052 Naturdenkmal „Tulpenbaum“; südlich Rinteln; ND SHG 00056 Naturdenkmal „Eichen-Hudewald im sogenannten Katzengrund“; östlich Deckbergen, ca. 1,4 ha ND HM 00140 Naturdenkmal „Friedenseiche Rumbeck“; nördlich Rumbeck Es sind keine geschützten Landschaftsbestandteile im Untersuchungsgebiet vorhanden. Biotopkartierung im Bereich der Höhenzüge des Weserberglandes: Gebietsnummern 3720047, 3720048, 3720049, 3720051, 3720013, 3720015, 3720016, 3720020, 3720022, 3720023; Biotopkartierung südlich Steinbergen: Gebietsnummer 3720014; Biotopkartierung im Bereich Rinteln (Stillgewässer): Gebietsnummern 3920006, 3920054; Biotopkartierung südwestlich Großenwieden: Gebietsnummer 3920044; Biotopkartierung nordwestlich Hessisch Oldendorf: Gebietsnummer 3920037 Tabelle 9: Naturschutzrelevante Schutzgebiete und –objekte im Untersuchungsgebiet [U8] Seite 45 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 17: Naturschutzrelevante Schutzgebiete und –objekte im Untersuchungsgebiet [U8] 3.13 Altlastverdachtsflächen Im Untersuchungsgebiet befinden sind nach Angaben des Landesamtes für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) [U5] Altlastverdachtsflächen, deren Standorte in Abbildung 18 eingetragen sind. Seite 46 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 18: Seite 47 Altlastverdachtsflächen im Untersuchungsgebiet [U5] Folgende Informationen zu den einzelnen Altlastverdachtsflächen werden über den Kartenserver des LBEG [U5] zur Verfügung gestellt: Lfd. Nr. Standortnummer Name Erstbewertung 1 2570314028 STRASSENBEREICH HAENDELWEG, HAYDNWEG 61 2 2570314034 W DER STR. "AM FUCHSORT" 78 3 2570314002 BRINKHOF Sicherung/Sanierung ist erfolgt 4 2570314003 WEG-AUFFUELLUNG, W ORTSRAND, E KLAERANL. Sicherung/Sanierung ist erfolgt 5 2570314031 ZWISCHEN WEIZENBRINK U. L 438 Erkundung ist erfolgt 6 2570314035 E Hamelner Str. 0 7 2570314004 MESSINGEGGE Erkundung ist erfolgt 8 2570314029 EHEM.TONGRUBE, E DOEKEREI, N DB-STRECKE Erkundung ist erfolgt 9 2570314007 AN DER BAHN Erkundung ist erfolgt 10 2570314033 IM "STIEGSGRND" 300 M N FRIEDHOF 56 Zuständige Bodenschutzbehörde Landkreis Schaumburg Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 48 Lfd. Nr. Standortnummer Name Erstbewertung 11 2570314032 N/E-ECKGRUNDSTUECK, AUF DER BULTE 50 12 2570314038 N Hohenrode 0 13 2570314010 S von Ahe 51 14 2570314030 ZWISCHEN K 82 UND DECKBERGER BACH 51 15 2520074002 ROHDEN,1.5 KM W`ORTSL.,NE`AM TREISCHBERG Erkundung ist erfolgt; OU konnte den Verdacht einer Altlast ausräumen, keine weiteren Handlungsschritte erforderlich 16 2520074060 EHEM. MERGELGRUBE HERRENTEICH 66 17 2520074013 GROSSENWIEDEN,400M NW` ORTSL., A.D.K 81 Erkundung ist erfolgt; keine Nutzungseinschränkungen auf der Fläche notwendig; GWMonitoring 18 2520074050 EHEM. KIESGR., E ORTSRAND, 100 M N L 433 77 Tabelle 10 Zuständige Bodenschutzbehörde Landkreis HamelnPyrmont Auflistung der Altlastverdachtsflächen im Untersuchungsgebiet Bei den Flächen 1, 2, 16 und 18 ist auf Grund der Erstbewertung (> 60 Punkte) die Erkundung als vorrangig einzustufen. An Hand der bisher vorhandenen Unterlagen ist bei den Altlastverdachtsflächen von keinem relevanten Gefährdungspotential auszugehen. 3.14 Förderbrunnen und Fördermengen Im Untersuchungsgebiet sind Förderbrunnen unterschiedlicher Betreiber vorhanden [U10]. Die folgende Abbildung 19 gibt einen Überblick über die Lage der Brunnen (siehe auch Anlage 1.1). Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 19 Förderbrunnen im Untersuchungsgebiet und deren Betreiber [U10] 3.14.1 Förderbrunnen der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH Die Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH betreibt das Wasserwerk Engern mit den Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden. Die Fassungen umfassen insgesamt 15 Vertikalfilterbrunnen Die Bohr- und Ausbauprofile der Brunnen befinden sich in den Anlagen 2.7 – 2.10, die Lage ist u. a. der Anlage 1.1 zu entnehmen. Die Gesellschaft wurde 1987 gegründet und setzt sich aus der Stadtwerke Schaumburg Lippe GmbH und der Stadtwerke Rinteln GmbH zusammen. Die Betriebsführung erfolgt über die Stadtwerke Schaumburg Lippe GmbH. Bedingt durch den seit 2012 bestehenden Wasserliefervertrag mit der Stadtwerke Rinteln GmbH in einer Höhe von bis zu 0,8 Mio. m³/a liegt für die Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH ein erhöhter Wasserbedarf vor, der über das Wasserwerk Engern gedeckt werden muss. Aufgrund dessen plant die Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH im Zuge der Neubeantragung eine Anpassung der wasserrechtlichen Bewilligungen für die Fassungen Engern, Ahe, Großenwieden und Kohlenstädt. Seite 49 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH verfügt derzeit über wasserrechtliche Bewilligungsmengen von insgesamt 4,9 Mio. m³/a für die Fassungen Engern und Ahe (3,0 Mio. m³/a) [U1], Kohlenstädt (0,7 Mio. m³/a) [U3] und Großenwieden (1,2 Mio. m³/a) [U2]. Bis zum 21.10.1982 betrug die bewilligte Entnahmemenge für die Fassung Ahe 1,6 Mio. m³/a. Infolge der Infiltration von versalztem Weserwasser soll nach dem Bewilligungsbescheid vom 22.01.1986 [ U 1 ] die Fördermenge aus der Fassung Ahe 0,8 Mio. m³/a nicht überschreiten. Die wasserrechtlichen Bewilligungen für die Fassungen Engern und Ahe sowie die wasserrechtliche Erlaubnis für den Brunnen Kohlenstädt enden am 31.12.2016. Für die Fassung Großenwieden bestand eine bis zum 0 3.01.2010 befristete wasserrechtliche Bewilligung in einer Höhe von 1,5 Mio. m³/a. Seit dem 01.07.2010 liegt ein Bescheid zum vorzeitigen Maßnahmenbeginn nach § 17 WHG vom Landkreis Hameln-Pyrmont vor [U2]. Eine Übersicht über die bestehenden Wasserrechte gibt die Tabelle 11. Tabelle 11 Bestehende Wasserrechte der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH [U1; U2; U3] Aufgrund deutlich zurückgehender Chloridkonzentrationen in der Weser und aufgrund eines erhöhten Wasserbedarfs ist man bestrebt, die Fassung Ahe wieder stärker zur Trinkwassergewinnung zu nutzen. Vor diesem Hintergrund wurde in der Zeit von Juni 2013 bis Februar 2016 durch die Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH ein Pumpversuch in den Brunnen Ahe 1 und Ahe 2 mit bis zu 1,2 Mio.m³ Gesamtförderung pro Jahr durchgeführt [U 10]. Der Pumpversuch ist mit einer Erhöhung der derzeitigen Grundwasserentnahme verbunden und dient dazu, den Einfluss einer gesteigerten Fördermenge auf die Rohwasserqualität im Zusammenhang mit einem möglichen Wesereinfluss abschätzen zu können [U10]. Seite 50 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Untersuchungszeiträume Für den Aufbau des numerischen Grundwassermodells wurden zwei unterschiedliche Untersuchungszeiträume definiert (siehe Kapitel 5.3). Auf diese Zeiträume wird in der folgenden Darstellung und Beschreibung der Fördermengenentwicklung seit dem Jahr 2000 besonderer Bezug genommen: Der Untersuchungszeitraum 1 umfasst die Jahre 2005 bis 2009 (= Kalibrierzeitraum des numerischen Grundwassermodells, siehe unten) Der Untersuchungszeitraum 2 umfasst das Wasserwirtschaftsjahr (WWJ) 2014 (= Prüfungszeitraum des numerischen Grundwassermodells, siehe unten) Wassergewinnung Engern Die Förderung in der Wassergewinnungsanlage Engern erfolgt derzeit durch neun Brunnen (Br. Engern 1-7 und Br. Engern 9-10), die im quartären Grundwasserleiter verfiltert sind. Die 2 m bis 4 m langen Filterstrecken befinden sich in Tiefen von ca. 4 m bis 11 m u. GOK [U10]. Für die Wassergewinnung Engern ist ein Wasserschutzgebiet ausgewiesen [U1]. Abbildung 20 Fördermengen der WG Engern 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) Die Abbildung 20 zeigt die Fördermengen in den Jahren 2000 bis 2014, wobei sich die Angaben im Jahr 2014 auf den Zeitraum des Wasserwirtschaftsjahres (WWJ: Nov. 2013 – Okt. 2014) beziehen. Sie schwanken zwischen ca. 1,3 Mio. m³/a (WWJ 2014) und 2,0 Mio. m³/a (2002). In den Jahren 2005 – 2009 (Kalibrierzeitraum) wurden im Mittel ca. 1,52 Mio. m³/a entnommen. Die größten Entnahmemengen wurden dabei aus den Brunnen 3, 9 und 10 bezogen (jeweils mehr 200.000 m³/a). Aus den Brunnen 4 und 7 wurde am geringsten gefördert (jeweils unter 100.000 m³/a). Seite 51 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Im WWJ 2014 (Prüfungszeitraum) betrug die Entnahmemenge ca. 1,27 Mio. m³/a. Analog zum Kalibrierzeitraum werden die größten Mengen aus den Brunnen 3, 9 und 10 (> 200.000 m³/a) und die geringsten Raten aus den Brunnen 4 und 7 gefördert (< 20.000 m³/a). Die wasserrechtlich bewilligte Menge beträgt 2,2 Mio. m³/a und wurde nicht überschritten. Seit dem Jahr 2000 wurde das Wasserrecht zwischen 60 % und 90 % pro Jahr ausgeschöpft. Nach den vorliegenden Betriebserfahrungen kann bei lang anhaltenden Trockenphasen, bedingt durch die hydrogeologischen Gegebenheiten (geringe Grundwasserleitermächtigkeit, geringe Filtertiefen der Förderbrunnen), die maximal bewilligte Entnahmemenge nicht immer ausgeschöpft werden. Wassergewinnung Ahe Die Förderung in der Wassergewinnungsanlage Ahe erfolgt derzeit aus zwei Brunnen (Br. Ahe 1 und Br. Ahe 2), die im quartären Grundwasserleiter verfiltert sind. Die 6 m bzw. 7 m langen Filterstrecken befinden sich in Tiefen von ca. 9 m bis 16 m u. GOK [U10]. Die Wassergewinnung Ahe befindet sich im ausgewiesenen Wasserschutzgebiet Engern [U1]. Abbildung 21 Fördermengen der WG Ahe 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) Die Abbildung 20 zeigt die Fördermengen in den Jahren 2000 bis 2014, wobei sich die Angaben im Jahr 2014 auf den Zeitraum des WWJ beziehen. Sie schwanken zwischen ca. 600.000 m³/a (2003) und 1,2 Mio. m³/a (WWJ 2014). In den Jahren 2002 und 2003 wurden mit etwa 135.000 m³/a und 410.000 m³/a weitaus geringere Mengen als in den übrigen Jahren gefördert. In den Jahren 2005 – 2009 (Kalibrierzeitraum) wurden im Mittel ca. 640.800 m³/a entnommen, wobei nahezu der gesamte Anteil aus Brunnen 2 gefördert wurde (ca. 637.000 m³/a). Aus dem Brunnen 1 wurden im Kalibrierzeitraum nur durchschnittlich 3.752 m³/a entnommen. Seite 52 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seit dem Jahr 2010 wurde im Rahmen des „Pumpversuchs Ahe“ die Entnahmemenge durch Zuschalten der Brunnen 1 sukzessive gesteigert, so dass im WWJ 2014 (Prüfungszeitraum) die für den Pumpversuch bewilligte maximale Entnahme mit ca. 1,18 Mio. m³/a nahezu erreicht wurde. Die Förderanteile der beiden Brunnen sind dabei etwa gleich (Brunnen 1: ca. 512.000 m³/a; Brunnen 2: ca. 670.000 m³/a). Die wasserrechtlich bewilligten Gesamtmengen der Wassergewinnungen Engern und Ahe von 3 Mio. m³/a [U1] wurde jedoch nicht überschritten. In den Jahren 2013 und 2014 wurde das Gesamt-Wasserrecht zu etwa 75 % ausgeschöpft. Wassergewinnung Kohlenstädt Die Förderung in der Wassergewinnungsanlage Kohlenstädt erfolgt derzeit durch einen Brunnen (Brunnen Kohlenstädt), der im quartären Grundwasserleiter verfiltert ist. Die Filterstrecke befindet sich in der Tiefe von 6,5 m bis 8,5 m u. GOK [U10]. Die Wassergewinnung Kohlenstädt liegt innerhalb des ausgewiesenen Wasserschutzgebiets Engern [U1]. Abbildung 22 Fördermengen der WG Kohlenstädt 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) Die Abbildung 20 zeigt die Fördermengen in den Jahren 2000 bis 2014, wobei sich die Angaben im Jahr 2014 auf den Zeitraum des WWJ beziehen. Sie schwanken zwischen ca. 330.000 m³/a (2011) und 503.000 m³/a (2012). Im Jahr 2002 wurde mit etwa 113.000 m³/a weitaus weniger gefördert als in den übrigen Jahren. In den Jahren 2005 – 2009 (Kalibrierzeitraum) wurden im Mittel ca. 366.000 Mio. m³/a entnommen. Im WWJ 2014 (Prüfungszeitraum) betrug die Entnahmemenge ca. 424.000 m³/a. Die wasserrechtlich bewilligte Menge beträgt 0,7 Mio. m³/a [U3] und wurde nicht überschritten. Seit dem Jahr 2000 wurde das Wasserrecht zwischen 16 % und 72 % pro Jahr ausgeschöpft. Seite 53 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Wassergewinnung Großenwieden Die Förderung in der Wassergewinnungsanlage Großenwieden erfolgt durch drei Brunnen (Br. Großenwieden 1-3), die im quartären Grundwasserleiter verfiltert sind. Die 4 m bis 6 m langen Filterstrecken befinden sich in Tiefen von ca. 6 m bis 12 m u. GOK [U10]. Für die Wassergewinnung Großenwieden ist ein Wasserschutzgebiet ausgewiesen [U1]. Abbildung 23 Fördermengen der WG Großenwieden 2000 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) Die Abbildung 20 zeigt die Fördermengen in den Jahren 2000 bis 2014, wobei sich die Angaben im Jahr 2014 auf den Zeitraum des Wasserwirtschaftsjahres (WWJ: Nov. 2013 – Okt. 2014) beziehen. Sie schwanken bis 2011 zwischen ca. 655.000 m³/a (2010) und 955.000 m³/a (2003). Seit 2012 werden größere Mengen um 1,2 Mio. m³/a gefördert. In den Jahren 2005 – 2009 (Kalibrierzeitraum) wurden im Mittel ca. 815.000 m³/a entnommen, wobei nahezu die komplette Menge aus den Brunnen 2 und 3 zu etwa gleich großen Anteilen gefördert wurde. Aus dem Brunnen 1 wurden nur etwa 2.200 m³/a bezogen. Ab dem Jahr 2012 wurde die Entnahmemenge im Wesentlichen durch die Inbetriebnahmen des Brunnens 1 um ca. 400.000 m³/a gesteigert. Im WWJ 2014 (Prüfungszeitraum) betrug sie ca. 1,18 Mio. m³/a, wobei sich die Fördermenge zu etwa gleich großen Anteilen auf alle drei Brunnen aufteilt. Die wasserrechtlich bewilligte Menge beträgt seit 2010 1,2 Mio. m³/a (davor 1,5 Mio. m³/a) und wurde nicht überschritten [U2]. Seit dem Jahr 2000 wurde dieses Wasserrecht zwischen 44 % (2010) und 98 % (WWJ 2014) pro Jahr ausgeschöpft. In Tabelle 12 werden die Entnahmemengen der beiden Untersuchungszeiträume (20052009 und WWJ 2014) zusammenfassend aufgeführt. Insgesamt sind im WWJ 2014 ca. 0,7 Mio. m³/a mehr entnommen worden als im Mittel 2005 – 2009. Die Mehrentnahmen erfolgten über die Fassungen Ahe und Großenwieden, während die Entnahmen in der Fassung Engern verringert wurden. Die Zunahme der Entnahmen ist im Wesentlichen auf dem seit dem Jahr 2012 Liefervertag mit den Stadtwerken Rinteln zurückzuführen. Seite 54 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Tabelle 12 Übersicht über die Entnahmemengen der Wasserfassungen der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH in den beiden Untersuchungszeiträumen 3.14.2 Sonstige Grundwasserentnahmen im Untersuchungsgebiet Innerhalb des Untersuchungsgebietes befindet sich die Wassergewinnungsanlage Herrenteich der Stadtwerke Hessisch Oldendorf. Die Förderung erfolgt derzeit durch zwei Brunnen (Brunnen 1 und 4), die im quartären Grundwasserleiter verfiltert sind. Die 3 m bis 4 m langen Filterstrecken befinden sich in der Tiefe von 5 m bis 9 m u. GOK [U10]. Die Wassergewinnung Herrenteich befindet sich im ausgewiesenen Wasserschutzgebiet Herrenteich [U3]. Abbildung 24 Fördermengen der WG Herrenteich 2003 – 2014 (Angaben 2014 im WWJ) Die Abbildung 20 zeigt die Fördermengen in den Jahren 2003 bis 2014, wobei sich die Angaben im Jahr 2014 auf den Zeitraum des Wasserwirtschaftsjahres (WWJ: Nov. 2013 – Okt. 2014) beziehen. Sie schwanken zwischen ca. 400.000 m³/a (2008) und 500.000 m³/a (2011). In den Jahren 2005 – 2009 (Kalibrierzeitraum) wurden im Mittel ca. 427.000 m³/a entnommen, wobei ein etwas größerer Anteil aus dem Brunnen 4 gefördert wurde (ca. 54 %). Im WWJ 2014 (Prüfungszeitraum) betrug die Entnahmemenge ca. 466.000 m³/a. Im Vergleich zum Kalbrierzeitraum wurde aus dem Brunnen 4 ebenfalls anteilig mehr gefördert (ca. 62 %). Seite 55 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Innerhalb des Untersuchungsgebietes liegen weitere Grundwasserentnahmen der öffentlichen Trink- und Brauchwassergewinnungen (WG Rumbeck – Stw. Hess. Oldendorf; WG Heinekamp – Stw. Rinteln) sowie private Brauch- und Industrie-Grundwasserentnahmen (Fa. riha WeserGold Getränke GmbH & Co. KG) [U10]. Die Fördermengen der WG Rumbeck (Brunnen RB 01 und 02) schwanken im Zeitraum 2003 bis 2013 zwischen ca. 73.000 m³/a (2005) und 124.000 m³/a (2003). In den Jahren 2005 – 2009 (Kalibrierzeitraum) wurden im Mittel ca. 103.000 m³/a entnommen. Für die Wassergewinnung Heinekamp (Brunnen HK 01 und 02) liegen Fördermengen für den Zeitraum 2008 bis 2013 vor. Sie schwanken zwischen ca. 700.000 m³/a (2013) und 1.000.000 m³/a (2010). In den Jahren 2008 und 2009 (anteilig Kalibrierzeitraum) wurden im Mittel ca. 895.000 m³/a entnommen. Für die private Brauch- und Industrie-Grundwasserentnahme der Fa. riha WeserGold (Brunnen RIHA 2a, 3, 4 und 5) liegen keine Fördermengen für die relevanten Zeiträume 2005 bis 2009 sowie WWJ 2014 vor. Die Entnahmen bzw. -mengen aus den Wassergewinnungen Rumbeck, Heinekamp, Fa. riha WeserGold sind für die durchzuführenden Untersuchungen und Berechnungen nicht wesentlich, da sie südlich der Weser liegen. Auswirkungen des beantragten Wasserrechts auf diese Entnahmen können ausgeschlossen werden. In Hessisch Oldendorf, außerhalb des Untersuchungsgebiets, ca. 0,5 km östlich der Untersuchungsgebietsgrenze betreibt die Besmer Dura GmbH vier Betriebswasserbrunnen. Lt. NLWKL Landesdatenbank (Wasserbuch) betrug die Gesamt-Bewilligung bis zum Jahr 2008 1,5 Mio. m³/a. Neuere Einträge sind nicht vorhanden. 3.14.3 Quelle Deckbergen Die Stadtwerke Rinteln GmbH betreiben an der Quelle Deckbergen (siehe Anlage 1.1) eine Quellfassung, aus der lt. Erlaubnis vom 08.11.2013 bis zu 52.700 m³/a Wasser entnommen werden dürfen. Bei der Quelle, die in einem Quertal am Nordrand des Untersuchungsgebiets oberhalb der Ortschaft Deckbergen und im erweiterten Einzugsgebiet der Wassergewinnung Engern entspringt, handelt es sich nach [U 22] um eine sogenannte Überlaufquelle. Grundwasser, das in grundwasserleitenden Schichten des Cornbrash zirkuliert, tritt an einem Taleinschnitt an morphologisch tiefster Stelle des Cornbrash in mehreren Quellen aus und fließt nach Süden in Richtung Weser im Deckbergener Bach ab. Die Quellfassung der Stadtwerke Rinteln GmbH erschließt eine dieser Quellaustritte. Nach [U 22] lässt sich die mittlere jährliche Gesamtquellschüttung auf etwa 205.000 m³/a abschätzen. Lt. bestehender wasserrechtlicher Erlaubnis vom 03.08.2013 dürfen von diesem Wasser bis zu 52.700 m³/a genutzt werden. Seite 56 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 57 3.15 Grundwassermessstellen Für die Erfassung der Standrohrspiegelhöhen stehen im Untersuchungsgebiet 322 Grundwassermessstellen von folgenden Betreibern zur Verfügung [U10]: Betreiber Anzahl der Grundwassermessstellen im Untersuchungsgebiet NLWKN 1 RIHA-Wesergold 41 Stadtwerke Schaumburg-Lippe GmbH 161 Schaumburger Weserkies GmbH 17 Stadt Hessisch Oldendorf 5 Stadtwerke Hameln 5 Stadtwerke Hessisch Oldendorf 60 Stadtwerke Rinteln 29 WHI Heßlingen 3 Summe Tabelle 13 322 Grundwassermessstellen im Untersuchungsgebiet [U10] Für alle Messstellen liegen in der Regel monatliche Messwerte vor. Die Lage der Messstellen kann der folgenden Abbildung 25 als Übersicht sowie der Anlage 1.1 entnommen werden. Abbildung 25: Grundwassermessstellen im Untersuchungsgebiet Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die Grundwassermessstellen lassen sich entsprechend ihrer Filterlage (in der Regel bis 20 m in Einzelfällen bis zu 50 m) dem quartären Grundwasserleiter zuordnen. 3.16 Strandrohrspiegelhöhen und Grundwasserreaktionen In den Anlagen 4.1 – 4.4 werden ausgewählte Ganglinien der Standrohrspiegelhöhen für den Zeitraum Januar 2000 bis Oktober 2014, basierend auf Monatswerten, dargestellt. Zudem sind in die Diagramme die jeweiligen Mittelwerte des Zeitraumes 2005 – 2009 (Kalibrierzeitraum) und des Wasserwirtschaftsjahres 2014 (Prüfungszeitraum) eingetragen. Die Lage der Messstellen wird in detaillierten Lageplänen in den jeweiligen Anlagen dargestellt. Die Ganglinien der Messstellen zeigen allgemein einen typischen witterungsbedingten Jahresgang mit höheren Standrohrspiegelhöhen zu Beginn des Jahres (Frühjahr) und niedrigeren Niveaus im Herbst. In der Anlage 4.1 werden die Ganglinien der Standrohrspiegelhöhen der im Bereich der Fassung Ahe liegenden Messstellen P 029, P 043 und P 147 dargestellt. Auf Grundlage der Aufzeichnungen des Weserpegels Rinteln wurde der Wasserstand der Weser in Höhe der Messstelle P 147 interpoliert (Fließgefälle der Weser ca. 0,33 m/km, s. o.). Demnach ergibt sich für diese Stelle ein ca. 1,5 m höherer Wasserstand als beim Weserpegel Rinteln. An den Ganglinienverläufen ist deutlich zu erkennen, dass die Standrohrspiegelhöhen in den Talniederungen unterschiedlich stark durch die Weser beeinflusst werden. Der Ganglinienverlauf der in unmittelbarer Nähe zur Weser liegenden Messstelle P 147 (ca. 250 m Entfernung) besitzt einen sehr ähnlichen Verlauf zum Weserpegel. Diese Messstelle zeigt, wie auch der Weserpegel, einen unruhigen Jahresgang mit mehreren jährlichen Zwischenmaxima und –minima. Die im Betrachtungszeitraum häufig auftretenden markanten Peaks der Maxima fallen zeitlich ohne Verzögerung mit den Weserhochwässern zusammen. Das Niveau der Messstelle P 147 ist mit ca. 0,1 m – 0,2 m etwas höher als der Weserwasserstand2. Die jährlichen Schwankungen in der Messstelle P 147 betragen über 2 m (bei Hochwasser bis zu 3 m) und sind nur unwesentlich geringer als beim Weserpegel (z.T. über 3 m). 2 Nach Feststellung einer teilweisen Versandung der Filterstrecke der Messstelle P 147 wurde sie Ende 2013 gespült bzw. gereinigt. Seit diesem Zeitpunkt liegen die gemessenen Standrohrspiegelhöhen ca. 0,5 m tiefer als vorher und unter dem Wasserstandsniveau der Weser. Die gemessenen Grundwasserschwankungen sind plausibel und zeigen die generelle Funktionsfähigkeit der Messstelle. Für das tiefere Niveau gibt es hydraulisch derzeit keine plausible Erklärung; möglicherweise hat sich an der Messstellengeometrie etwas verändert. Im Verlauf der weiteren Grundwasser-Überwachungsmaßnahmen wird dies untersucht. Seite 58 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Mit zunehmender Entfernung zur Weser ist deren Einfluss auf die Standrohrspiegelhöhen entsprechend geringer. Die Messstelle P 029 befindet sich in 950 m Entfernung zur Weser und repräsentiert den „normalen“ Grundwasserleiter in der Weserniederung. Sie besitzt einen ruhigeren Jahresgang mit Maxima im Frühjahr (Februar / März) und Minima im Herbst zum Ende des Jahres (Oktober – Dezember). Die Reaktion auf extreme Hochwasserereignisse sind gedämpfter als bei der Messstelle P 147. Markante Maxima, v.a. zu Beginn der Jahre 2002, 2003 und 2008, stehen aber auch im Zusammenhang mit niederschlagsreichen Perioden und werden hier im Anschluss an die sehr niederschlagsreichen Jahre 2002 und 2007 erreicht. Die Schwankungen innerhalb eines Jahres sind mit etwa 2 m geringer als bei wesernahen Messstellen. Die Messstelle P 043 liegt ca. 1,4 km nördlich der Weser im Übergangsbereich vom Locker- zum Festgestein. Sie besitzt einen harmonischen Jahresgang, der kaum durch Zwischenmaxima und –minima unterbrochen wird. Die Maxima werden im späten Frühjahr (April / Mai) und die Minima häufig am Ende des Jahres erreicht (November / Dezember). Die Zeitverzögerung gegenüber den übrigen Messstellen beträgt dabei etwa zwei Monate. Markante Maxima stehen im Zusammenhang mit niederschlagsreichen Perioden und werden hier im Anschluss an die sehr niederschlagsreichen Jahre 2002 und 2007 erreicht. Ein Wesereinfluss ist im Ganglinienverlauf nicht zu beobachten. Die Schwankungen innerhalb eines Jahres sind mit etwa 1 m – 1,5 m deutlich geringer als bei wesernahen Messstellen. Innerhalb des Quartär-Grundwasserleiters sind lokal und vereinzelt geringmächtige Grundwasserhemmer aus schluffigen Ablagerungen eingeschaltet, die aber einen nur lokalen und insgesamt sehr geringen Einfluss auf die Standrohrspiegehöhen haben. In der Anlage 4.2 werden beispielhaft die Ganglinienverläufe der Messstellen P 213a, die oberhalb, und P 213b, die unterhalb eines lokalen, ca. 3,5 m mächtigen Hemmers verfiltert sind, dargestellt. Beide Messstellen befinden sich nordöstlich der Wassergewinnung Großenwieden. Es entstehen nur geringe Potentialunterschiede von einigen Zentimetern. Da diese Hemmer nur lokal vorkommen und eine nur geringe Wirkung auf die Grundwasserströmung haben, entsteht durch sie keine relevante Untergliederung des Quartär-Grundwasserleiters in Grundwasserstockwerke. Daher ist eine entsprechende vertikale Differenzierung des Quartär-Grundwasserleiters im Rahmen der Aufgabenstellung nicht notwendig. Der fortschreitende Kiesabbau wirkt sich offensichtlich auch auf die Entwicklung der Standrohrspiegelhöhen aus. In der Anlage 4.3 werden die Ganglinien der Messstellen P 037 und P 148 dargestellt. Die Messstelle P 037 befindet sich unmittelbar am Rand des Kiesabbaus südlich von Engern. Gegenüber der um 500 m weiter östlich liegenden Messstelle P 148 zeigt sie einen zunehmend fallenden Trend. So waren z.B. die Potentialunterschiede beider Messstellen zu Beginn des Betrachtungszeitraums (Jahr 2000) mit ca. 0,1 m noch sehr gering. Seit dem Jahr 2009 wird diese Differenz zunehmend größer und beträgt in den Jahren 2013 und 2014 max. 0,4 m. Der unmittelbare Einfluss der Weser ist in beiden Messstellen etwa gleich. Die Messstellen liegen jeweils ca. 600 m von der Weser entfernt. Seite 59 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Analog zum interpolierten Pegel bei der Messstelle P 147 wurde für diesen Bereich ein weiterer Messpunkt für den Weserwasserstand interpoliert (Pegel bei P 148). Hierfür wurde ein um 2 m höherer Wasserstand als beim Weserpegel Rinteln errechnet. Für die Messstellen P 037 und P 148 ergeben sich ähnliche Ganglinienverläufe wie für die ebenfalls wesernahe Messstelle P 148. Die Niveaus der Messstellen P 037 und P 148 sind allgemein um ca. 0,2 m bzw. 0,4 m höher als der Weserwasserstand. In der Anlage 4.4 werden die Ganglinienverläufe der Messstellen P 209, P 230, P 234 und P 235 dargestellt. Diese wesernahen Messstellen (ca. 250 – 700 m) befinden sich nahe der Wasserfassungen Großenwieden. Analog zu den interpolierten Pegeln bei den Messstellen P 147 und P 148 wurde für diesen Bereich ein weiterer Messpunkt für den Weserwasserstand interpoliert (Pegel bei P 234). Für diesen Messpunkt wurde ein um 3,6 m höherer Wasserstand als beim Weserpegel Rinteln berechnet. Die Standrohrspiegelhöhen der Messstellen liegen im Mittel über 0,5 m höher als die Wasserstände der Weser. Eine Infiltration der Weser ist, mit Ausnahme von Hochwasserereignissen, somit nicht gegeben. Am Ganglinienverlauf aller dargestellten Messstellen ist festzustellen, dass innerhalb des dargestellten Zeitraums ab etwa 2011 ein Trend zu fallenden Standrohrspiegelhöhen zu erkennen ist. Dieser steht im Zusammenhang mit den niederschlagsarmen Jahren 2011 bis 2013 und WWJ 2014. Die Jahres-Minimal liegen jeweils unter denen der Periode von 2011. Entsprechend liegt auch das Frühjahrsmaximum des Jahres 2014 auf Grund dieses mehrjährigen Trends und der sehr trockenen Periode zum Jahreswechsel 2013 / 2014 (Dezember 2013 – März 2014) deutlich unter den entsprechenden Maxima der übrigen Jahre im Betrachtungszeitraum. Der Zeitraum mit fallenden Standrohrspiegelhöhen fällt jedoch auch mit erhöhten Förderleistungen in den WG Ahe (seit 2013), Kohlenstädt (seit 2012) und Großenwieden (seit 2012) im Vergleich zu den Vorjahren zusammen, so dass sich im fallenden Trend auch Fördereinflüsse widerspiegeln. Seite 60 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 3.17 Grundwasserströmungsrichtungen Auf Grundlage der vorhandenen Messdaten der Grundwassermessstellen [U10] und den zwischen den Pegel Wehrbergen und Rinteln interpolierten Wasserständen der Weser wurden für den Quartär-Aquifer Grundwassergleichenpläne (Pläne gleicher Standrohrspiegelhöhen) für den mittleren Grundwasserströmungszustand des Zeitraums 2005 bis 2009 sowie für die Mittelwerte des Wasserwirtschaftsjahrs 2014 konstruiert. Der Höhenabstand der Isolinien (Isohypsen) beträgt einheitlich 0,25 m. Die Gleichenpläne sind auf die Niederung des Wesertals beschränkt, da im Bereich der Höhenzüge des Weser- und Lipper Berglandes keine Grundwassermessstellen vorhanden sind. Weiterhin beschränkt sich die Darstellung auf die nördlich der Weser gelegenen Gebiete, da die Bereiche südliche der Weser nicht zum für diese Untersuchungen wesentlichen Aussagegebiet gehören (vgl. Kapitel 5.2). Für die Mittelwerte des Zeitraums 2005 – 2009 wird der Plan gleicher Standrohrspiegelhöhen in Anlage 5.1 dargestellt. Entsprechend der generellen Geländemorphologie werden im Übergang zum Festgestein im Nordosten die höchsten (ca. 58 m NHN), mit Verlauf der Weser westwärts die niedrigsten Standrohrspiegelhöhen (ca. 52 m NHN) verzeichnet. Somit erfolgt im Wesertal ein genereller Grundwasserabstrom von Nordnordosten / Nordosten in Richtung Westen / Westsüdwesten auf die Weser zu. Durch die dominante Wirkung der Weser, den Einfluss der Kiesabbaue, die Grundwasserentnahmen und durch die stark wechselnden Mächtigkeiten des Quartär-Aquifers ergeben sich deutlich strukturierte, lokale Grundwasserfließverhältnisse, deren Richtungen durch in den Plan eingetragene Strömungspfeile verdeutlicht werden. Das hydraulische Gefälle (i) ist relativ flach ausgebildet und liegt überwiegend zwischen 0,0005 und 0,002. Deutlich steilere Gradienten treten am nördlichen Rand der Niederung am Übergang zum Bergland auf, wie es u. a. nördlich der Wasserfassungen Engern angedeutet ist (i etwa 0,04). Im Bereich der Wassergewinnungen sind im Zusammenhang mit den Entnahmen ebenfalls höhere hydraulische Gefälle zu erkennen. Vor allem an den Wassergewinnungsanlagen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden zeigen „Verbiegungen“ der Isolinien und eine entsprechende Veränderung der Grundwasserfließrichtungen den Einfluss der Grundwasserentnahmen. Die beiden östlichen Seen des Kiesabbaus „Engern“ weisen, bezogen auf ihre Nähe zur Weser, relativ hohe Wasserstände auf, wodurch es an Ihrer Ostflanke zu einem geringfügigen Grundwasseraufstau und einer lokalen Fließrichtungsumkehr kommt. Seite 61 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Dem gegenüber tritt an der Westflanke ein steiler Grundwassergradient Richtung Weser auf. Sofern die Pegelhöhen korrekt sind, ist dies nur durch eine Kolmation3 der Seeufer durch feinere Partikel (ggf. Abraum oder organisches Material) am Boden sowie an der Abstrom-Seite der Seen erklärbar. Die Weser bildet im gesamten Verlauf innerhalb des Untersuchungsgebiets die Vorflut. Für das Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Mittelwerte) wird der Plan gleicher Standrohrspiegelhöhen in Anlage 5.2 dargestellt. Grundsätzlich sind sehr ähnliche Grundwasserfließrichtungen zu verzeichnen. Witterungs- und entnahmebedingt liegen die Standrohrspiegelhöhen aber ca. 0,4 bis einen Meter niedriger als im Zeitraum 2005 – 2009. Die höheren Entnahmemengen der Fassungen Ahe und Großenwieden machen sich durch ein stärkeres „Verbiegen“ der Isolinien bemerkbar. Die Grundwasserströmungspfeile deuten zudem eine Zunahme der Einzugsgebietsgrößen an. Im Bereich der Ortschaft Ahe liegen die Wasserstände der Weser geringfügig höher als die Standrohrspiegelhöhen im Grundwasserleiter. Dadurch kommt es zu einer, wenn auch geringen, Infiltration von Weserwasser in das Grundwasser. Da zwischen diesem Abschnitt der Weser und der Wassergewinnung Ahe keine Grundwasserscheide mehr vorhanden ist, kann das Weser-Infiltrat auch in die Brunnen Ahe gelangen. 3 Die Ablagerung von Feststoffen (Feinkorn) führt zu einer lokalen Verringerung der Durchlässigkeit und der Hohlraumanteils des Aquifers Seite 62 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 63 4 Hydrogeologisches Strukturmodell 4.1 Datengrundlagen Die Erstellung des hydrogeologischen Strukturmodells stützte sich im ersten Arbeitsschritt auf Schichtenverzeichnisse von folgenden Bohrungen: Bohrdatenarchiv Niedersachsen (LBEG), 3 Teillieferungen: 309 davon mit Schichtdaten: Bohrdaten aus AquaInfo – Datenbank (Büro Geries): davon im Modellgebiet: Verwendete Bohrungen: 293 41 9 302 Weiterhin wurden 75 Stützpunkte zur Lage der Basis des oberen Grundwassergeringleiters aus [U12] berücksichtigt, das Digitale Geländemodell DGM 50 sowie die Angaben der geologischen Karte 1 : 25 000 Blätter 3720 (Bückeburg), 3721 (Auetal), 3820 (Rinteln) und 3821 (Hess. Oldendorf), jeweils in Kartenform mit Erläuterungen bzw. digital im NIBIS® Kartenserver des LBEG ([U5]). 4.2 Hydrostratigrafische Gliederung Die hydrogeologische Situation wird im Modellgebiet bestimmt durch die Lage des Wesertals, das im Norden und Süden durch Höhenzüge aus mesozoischen Festgesteinen begrenzt wird (s. Kapitel 3.3, 3.4). Für die hydrostratigrafische Gliederung ergab sich, dass eine Ausweisung von zwei Lockergesteins- und einem (intern näher zu gliedernden) Festgesteinshorizont zweckmäßig ist (s. Kapitel 4.4). Die quartärzeitlichen Sedimente treten vorwiegend innerhalb der Talniederung auf und bestehen aus einem oberflächennahen Grundwassergeringleiter über einem sandig - kiesigen Grundwasserleiter. Das unterlagernde Festgestein steigt nördlich und südlich vergleichsweise steil auf und bildet z. T. mehrere hundert Meter über der Talsohle liegenden Höhenzüge. Die oberflächennahen Verwitterungsprodukte des Festgesteins sind in der Regel bindig ausgebildet und werden daher einem Grundwassergeringleiter zugeordnet. Eine ursprünglich vorgenommene Ausweisung eines weiteren oberflächennahen Grundwasserleiters wurde im Laufe der Bearbeitung aufgegeben, da es sich hierbei zumeist um relativ geringmächtige, unregelmäßig verbreitete und heterogen zusammengesetzte Vorkommen wie Oberbodenbildungen oder anthropogene Aufschüttungen wie Verkehrsdämme handelt, die hydrogeologisch wenig relevant sind. Die Talsituation bedingt, dass im Bereich des Quartärs Schichten unterschiedlichen Alters innerhalb eines Horizonts auftreten (z. B. holozäne Auelehme innerhalb des Tals neben pleistozänen Löß -, Geschiebe- oder Verwitterungslehmen an den Talrändern). Demzufolge setzen sich die Modelleinheiten aus unterschiedlichen hydrostratigrafischen Einheiten entsprechend der hydrogeologischen Gliederung des LBEG (REUTTER, Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 64 2011) 4 zusammen. In Tabelle 14 sind die vorgenommenen Zusammenfassungen im Einzelnen aufgeführt. Hydrogeologisches Strukturmodell Hydrostratigrafische Einheiten (gem. LBEG) Bezeichnung Kürzel Lithologie Stratigrafie H1 Schluff, Ton Lf, hg H2 Schluff, Feinsand Lo, Lol H3 Schluff, Ton, Sand Lg Quartär, Deckschicht (GW-Leiter), Kames (Schmelzwasserablagerungen) L3 Kies, Sand kam Quartär, Aquifer (GW-Leiter), Niederund Mittelterrasse L1.3, L3 Kies, Sand qN, qM, f L16, H17 Kalk-, Mergelstein jo H18, L17 Ton-, Mergel-, Sandstein jm H19, L18 Ton-, Mergel-, Sandstein ju L18, H20 Sand-, Ton-, Mergelstein ko Quartär, Deckschicht (GWGeringleiter) Auelehm / Lösslehm / Geschiebelehm Norden Jura, Keuper, Festgestein (GWGeringleiter bis GW-Leiter Süden Tabelle 14: 4.3 Strukturmodelleinheiten und hydrostratigrafische Zuordnung Lf [Auelehm], hg [Hanglehm], Lo [Löß], Lol [Lößlehm] , g [Geschiebelehm, Drenthestadium] qN [Niederterrasse)], f [fluviatile Ablagerungen], kam [Kames - Bildungen] jo [Malm], jm [Dogger], ju [Lias], ko [Oberer Keuper] Methodisches Vorgehen zur Erstellung des hydrogeologischen Strukturmodells In einem ersten Bearbeitungsschritt wurden die in einer GeODin - Datenbank enthaltenen Schichtdaten mit Hilfe von SQL- und VBA- Algorithmen anhand der in den Schichtdaten enthaltenen Merkmale (Haupt- und ggf. Nebenbodenarten, stratigrafische Angaben) den Modellschichten zugeordnet. Schichten, die von den vorgegebenen Algorithmen nicht erfasst wurden, wurden anschließend manuell nachinterpretiert. Schließlich wurden die punktuellen Informationen aus den Bohrungen mit Hilfe der Surface - Mapping - Software Surfer in die Fläche interpoliert. Als Verfahren wurde ein minimum curvature Verfahren angewandt, das relativ glatte Oberflächen bei Erhalt der zugrundeliegenden Stützpunkte erzeugt. GeoFakten 21 – Hydrostratigrafische Gliederung Niedersachsens (Bearb. Reutter, E.), Febr. 2011.- 11 S.; Hannover. 4 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Nach Abschluss dieses Bearbeitungsschrittes wurde festgestellt, dass die vorhandenen Bohrungsinformationen bei weitem nicht zur Abbildung der speziellen geologischen Situation des Wesertals ausreichen. In mehreren Bearbeitungsschritten wurden deshalb weitere Stützpunkte als Inputdaten für die Flächeninterpolation hinzugefügt, um die wesentlichen Merkmale des Schichtaufbaus in das Modell zu integrieren. Die Bearbeitungsschritte sind in Anhang 4 zusammengefasst und in Anlage 1.3 graphisch dargestellt. Damit ergeben sich ergänzend zu den Bohrdaten insgesamt 2157 zusätzlich erzeugte Modellstützpunkte. Mittels Rasterverschneidung wurde sichergestellt, dass sich die interpolierten Ebenen im Strukturmodell nicht überschneiden und keine negativen Mächtigkeiten vorkommen. Eine weitere Plausibilitätsprüfung erfolgte graphisch anhand von konstruierten hydrogeologischen Profilschnitten in GeODin. Im Zuge der Bearbeitung wurde festgestellt, dass für das Festgestein im Untergrund der Weserniederung sowie in den angrenzenden Höhenzügen eine Zuweisung von räumlich differenzierten Durchlässigkeitsbeiwerten erforderlich ist. Da mit den vorliegenden Bohrdaten keine ausreichenden Informationen zur Modellierung der Struktur des Festgesteins vorliegen, wurden hierfür die Darstellung der geologischen Karte sowie im Hause vorliegende Informationen aus früheren Projekten im Bereich der umgebenden Höhenzüge zugrunde gelegt. Eine Differenzierung der einzelnen Schichtkomplexe des Festgesteins erfolgt allerdings nicht im Rahmen des Strukturmodells, sondern im Rahmen der numerischen Modellierung durch Zuweisung unterschiedlicher Durchlässigkeitsbeiwerte. Nähere Erläuterungen zur Gliederung des Festgesteins sind in den Kapiteln 3.5 und 4.4 enthalten. 4.4 Schichtverbreitung und -mächtigkeiten Die Modelleinheit Deckschicht (Grundwassergeringleiter) setzt sich wie oben beschrieben aus genetisch unterschiedlichen, aber infolge der Talsituation (s. Darstellung der Geländehöhen in Anlage 3.1) weitgehend innerhalb eines Horizontes angeordneten Vorkommen von vorwiegend bindigen Böden zusammen. Verbreitung und Mächtigkeit der Schicht unterscheiden sich in den einzelnen Teilbereichen der Talniederung (s. Verbreitungs- und Mächtigkeitskarte, Anlage 3.2). Im Bereich der Talsohle betragen die Mächtigkeiten durchschnittlich etwa 2 - 3 m, lokal bis ca. 5 m. Es gibt aber auch ausgedehntere „Fenster“ (Deckschicht fehlt), insbesondere im nordwestlichen Bereich sowie beiderseits der Weser im mittleren und südöstlichen Teil. An den Talrändern, insbesondere im Nordosten, ist die Mächtigkeit der Deckschicht durch die dort verbreiteten Lößablagerungen, Geschiebemergel und Hanglehme erheblich höher und erreicht bis zu ca. 20 m. Der quartäre Aquifer (Grundwasserleiter) ist nur in der Talniederung verbreitet (s. Verbreitungs- und Mächtigkeitskarte, Anlage 3.3). An den Talrändern keilt die Schicht genetisch bedingt aus. Im südlichen Teil der Niederung, wo sich das derzeitige Flussbett Seite 65 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten befindet, weist die Schichtbasis ausgedehnte rinnenartige Vertiefungen auf, so dass der Kieskörper Mächtigkeiten zwischen 5 und ca. 30 m erreicht. Entsprechend sind in diesem Bereich auch die lokalen Kiesabbaue konzentriert. Im nördlich anschließenden Bereich werden die Kiesmächtigkeiten deutlich geringer (zumeist unter 5 m), außerdem löst sich der Kieskörper in kleinere Strukturen auf, die insbesondere im Nordwesten von zahlreichen „Fehlstellen“ unterbrochen werden. Ursache hierfür ist, dass die dort verbreiteten Kiese nicht vollständig, wie im Südteil, der Niederterrasse angehören, sondern von anderen rolligen Sedimenten wie Eisrandablagerungen (Kames) oder holozänen Flussablagerungen aufgebaut werden. Die Verbreitungs- und Mächtigkeitskarte in Anlage 3.4 stellt die Gesamtmächtigkeit der quartärzeitlichen Lockersedimente dar. Da die Geländeoberfläche in der Talniederung zwischen den randlichen Festgesteinsaustritten weitgehend eben ist, ergibt sich die Gesamtmächtigkeit des Quartärs im Wesentlichen aus der Morphologie der Quartärbasis bzw. Festgesteinsoberfläche (s. Anlage 3.5). Das Festgestein bildet die Basis des Strukturmodells. Die Höhenzüge im Süden (bis ca. 200 - 300 m NHN Kammhöhe) gehören dem oberen Keuper an (vorwiegend Sandsteine). Innerhalb des Wesertals werden in den Bohrungen unterhalb der Kiesschicht vorwiegend Ton- und Mergelsteine angetroffen, so dass dort vermutlich in erster Linie die leichter erodierbaren Gesteine des Lias und Dogger verbreitet sind. Abbildung 26 Zuordnung von stratigraphischen Einheiten des Festgesteins in Anlehnung an die geologische Karte Seite 66 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die Festgesteinsoberfläche liegt dort mit erosiv bedingten Schwankungen auf ca. 30 55 m NHN, wobei das generelle Höhenniveau entsprechend der Fließrichtung der Weser von Ost nach West abfällt. Weiter nördlich treten die härteren Karbonatgesteine des Dogger und Malm auf und bilden wiederum Höhenzüge mit Kammhöhen von ca. 200 300 m NHN. Die geologischen und hydrogeologischen Charakteristika des nördlichen Festgesteinsbereichs werden in Kapitel 3.5 und im Anhang 1 ausführlich beschrieben. Der Aufbau des Quartär-Aquifers wird in sechs Profilschnitten dargestellt. Sie befinden sich in den Anlagen 2.1 bis 2.6. Entsprechend der morphologischen Gegebenheiten wurden in der Längsachse des Wesertals zwei West - Ost - Schnitte sowie im westlichen und östlichen Bereich je ein Nord - Süd - Profil als Talquerschnitte erstellt. In diesen Schnitten ist die Lage der Wasserfassungen markiert. Im West - Ost - Schnitt ist ferner die Lage von zwei größeren Kiesteichen angedeutet, wobei die dargestellten Sohltiefen zwangsläufig auf Annahmen beruhen. Die lokalen Verhältnisse im Bereich der Wasserfassungen Engern und Großenwieden sind ergänzend in je einem Detailprofilschnitt dargestellt. Eine Übersicht über die Lage der Profilschnitte sowie der verwendeten Bohrungen zeigt die Anlage 1.2. Die stratigraphischen Einheiten des Festgesteins wurden in den Profilschnitten entsprechend der räumlichen Verbreitung nach Abbildung 26 dargestellt. Die Einfallswinkel entsprechen hierbei einem durchschnittlichen Einfallen nach Norden bzw. Nordwesten von ca. 20°, was der Darstellung in der geologischen Karte sowie Informationen aus älteren Projekten im Bereich des Wesertals weitgehend entspricht. Die dargestellten deutlich steileren Winkel ergeben sich aus der Überhöhung der Schnittdarstellungen. Zur Orientierung wurde ferner der Grundwasserstand für August 2015 mit dargestellt. Die Bohr und Ausbauprofile der einzelnen Brunnen befinden sich in den Anlagen 2.7.1 bis 2.7.10 Anlagen 2.8.1 und 2.8.2 Anlagen 2.9. Anlagen 2.10.1 bis 2.10.3 - Wassergewinnung Engern - Wassergewinnung Ahe - Wassergewinnung Kohlenstädt - Wassergewinnung Großenwieden. Seite 67 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 4.5 Zuweisung hydraulischer Kennwerte zu den hydrostratigrafischen Einheiten Vor Beginn der Modellkalibrierung wurden den einzelnen Schichteinheiten des hydrogeologischen Modells wahrscheinliche kf-Wert-Spannen als „Startwerte“ zugeordnet. Sie basieren auf den vorliegenden Schichtenverzeichnissen, auf Erfahrungswerten und den vorliegenden Auswertungen im Untersuchungsgebiet. Die kf-Wert-Spannen werden in der folgenden Tabelle 15 aufgelistet. Schichteinheit hydrogeologisches Modell mittlerer wahrscheinlicher kf-Wert (horizontal) als Startwert für die Kalibrierung (in Klammern: wahrscheinliche kf-Wertspannen) Deckschichten (5*10-4) - 5*10-6 - (1*10-7) [m/s] Quartär Aquifer (5*10-3) - 1*10-3 - (1*10-5) [m/s] Malm (1*10-4) - 5*10-5 - (1*10-6) [m/s] Dogger (5*10-5) - 1*10-6 - (1*10-7) [m/s] Lias (1*10-8) - 1*10-7 - (1*10-6) [m/s] Oberer Keuper (5*10-5) - 1*10-5 - (1*10-6) [m/s] Tabelle 15 Wahrscheinliche kf-Wert-Spannen für die Modell-Layer Seite 68 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 5 Numerisches Grundwasserströmungsmodell 5.1 Abgrenzung des Modellgebiets Die Abgrenzung des Modellgebiets wird in Abbildung 27 sowie u. a. in Anlage 1.1 dargestellt. Sie verläuft im Westen entlang des Vorfluters Exter zwischen der Ortschaft Exten im Süden und der Mündung in die Weser. Von hier verläuft die westliche Modellgrenze über die Weser hinaus entlang eines kleineren Nebengewässers, des Schildgrabens, bis nördlich der Stadt Rinteln. Abbildung 27 Abgrenzung der Modellgebiets Von hieraus zweigt die Nordgrenze, die gleichzeitig auch die Grenze des Grundwasserkörpers Oberweser-Hameln bildet, ab und orientiert sich im Verlauf an den morphologischen Höhenzügen (Luhdener Klippe – Hirschkuppe / Arensberg – Messingsberg – Westendorfer Egge – Oberberg – Möncheberg) bis zur Ortschaft Rohdental, nördlich von Hessisch Oldendorf. Sie geht hier in die Ostgrenze über und verläuft etwa parallel der erwarteten Grundwasserströmungsrichtung5 sowie des Rohder Baches bis zur Ortschaft Rumbeck. Ab hier 5 Hydrogeologische Übersichtskarte HÜK 200, NIBIS-Kartenserver des LBEG Seite 69 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten beginnt die Südgrenze, die sich bis zur Ortschaft Exten an der Grenze zwischen Festgestein (Keuper) und Quartär (Quartär-Aquifer) orientiert. Die Wasserschutzgebiete (WSG) Engern und Ahe (beinhaltet teilweise die Wassergewinnung Kohlenstädt) sowie Großenwieden sind vollständig durch das Modellgebiet abgedeckt. Das WSG Herrenteich liegt am Ostrand des Modellgebiets und ist etwa zur Hälfte im Modellgebiet berücksichtigt. Die Wassergewinnungen bzw. Schutzgebiete Rumbeck und Rote Born liegen außerhalb des Modellgebiets. Sie werden daher nicht weiter berücksichtigt. Die Brunnenstandorte „RIHA“ (riha-Wesergold Getränke GmbH & Co. Handels-KG) und „HK“ (WG Heinekamp) werden nicht bzw. nur als Randbedingung im Modellgebiet berücksichtigt. Das Modellgebiet umfasst insgesamt eine Fläche von ca. 47 km². 5.2 Aussagegebiet Um die Beeinflussungen der Modellberechnungen durch die Modellränder bzw. die auf den Rändern definierten Randbedingungen möglichst gering zu halten, wurde ein Gebiet festgelegt, in dem das Modell hinreichend genaue Aussagen ermöglicht. Es wird in Abbildung 28 schraffiert dargestellt. Abbildung 28 Aussagegebiet des Modells Seite 70 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Im Süden grenzt das Aussagegebiet an die Weser. Das Gebiet südlich der Weser ist nur in das Modell einbezogen worden, um modelltechnisch eine Ausdehnung der Einzugsgebiete der Gewinnungsanlagen über die Weser hinaus und, für den Fall dass es hydraulisch notwendig und realistisch ist, ein Unterströmen der Weser zu ermöglichen. Im Norden sind die Verbreitungsgrenze der fluviatilen Ablagerungen (vgl. Abbildung 3) und die Grenze des Aussagegebiets identisch. Im nördlich angrenzenden Festgesteinsbereich sind Aussagen zu den Grundwasserverhältnissen, nicht zuletzt wegen fehlender Grundwassermessstellen, nur im begrenzten Maße möglich. Dennoch wurde er in das Grundwassermodell mit einbezogen, da das hier neu gebildete Grundwasser für den Grundwasserhaushalt der Wassergewinnungen wesentlich ist. Im Westen und Osten wurde ein Saum von einigen hundert Metern zwischen Modellund Aussagegebietsgrenze definiert, in dem die Berechnungsergebnisse zunehmend durch die Modellrandbedingungen beeinflusst werden können und damit unsicherer werden. Bei einer Bewertung der Ergebnisse ist dieser Saum zu berücksichtigen. 5.3 Modellierungskonzept und Bearbeitungsschritte Innerhalb der oben beschriebenen Gebietsabgrenzung wurde ein dreidimensionales numerisches Grundwasserströmungsmodell aufgebaut (Software: FEFLOW® 6.2, DHIWASY GmbH, Berlin 2014). Ziel der Modellierung ist, auf Grundlage der langjährigen Förderpraxis und des Pumpversuchs in der Wassergewinnung Ahe, bei bedarfsgemäßer Gesamtfördermenge eine Fördermengenverteilung zwischen den Wassergewinnungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden zu ermitteln, die sich dauerhaft fördern lässt und bei der unter meteorologischen Bedingungen, die den langjährigen Mittelwerten entsprechen bzw. bei mittleren Wasserständen der Gewässer Infiltratwasser aus der Weser vermieden wird. Für diese ermittelte Fördermenge bzw. Fördermengenverteilung sollen u.a. berechnet werden: Änderungen der Standrohrspiegelhöhen gegenüber einem mittleren Grundwasserströmungszustand (=Ausgangs-Zustand), Änderungen gegenüber einem Zustand ohne Förderungen aus den Wassergewinnungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden (=Null-Zustand) sowie Bilanzierung des Grundwasserhaushalts bei den ermittelten Fördermengen und ggf. Zustrommengen aus der Weser. Hierzu wurde das numerische Modell in mehreren im Folgenden beschriebenen Arbeitsschritten entsprechend der hydrogeologischen Struktur und der wasserwirtschaftlichen Verhältnisse aufgebaut, kalibriert und geprüft: Seite 71 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 1. Das Modell wurde zunächst anhand gemessener Standrohrspiegelhöhen von 137 Grundwassermessstellen im „stationären Modus“ kalibriert (Datengrundlage: Mittelwerte der Standrohrspiegelhöhen und Grundwasserentnahmen des Zeitraums 2005 – 2009 sowie mittlere meteorologische Bedingungen). Das Grundwassermodell bildet „freie“ („phreatische“) Grundwasserverhältnisse an der Grundwasseroberfläche ab, sofern entsprechende hydrogeologische Verhältnisse vorliegen (keine Überdeckung durch Grundwasserhemmer / Deckschichten bzw. die Standrohrspiegelhöhen liegen unterhalb der Basis der Deckschichten). Im Bereich der Überdeckung durch einen Grundwasserhemmer / Deckschichten an der Oberfläche geht das Modell bei Standrohrspiegelhöhen oberhalb deren Basis automatisch in einen Berechnungsmodus für „gespannte“ Grundwasserverhältnisse über. Als Resultat dieser Kalibrierung repräsentiert das Modell die mittlere Grundwasserströmungssituation des Zeitraums 2005 – 2009. Dieser Zeitraum wird als „IstZustand“ für stationäre Berechnungen definiert. 2. Das Modell soll zudem in der Lage sein, Grundwasserströmungssituationen, die sich von der kalibrierten Situation z. B. durch geringere Grundwasserneubildung bzw. geänderte Entnahmebedingungen unterscheiden, mit etwa gleicher Wiedergabetreue wie die der Kalibrierung abzubilden. Zur Prüfung ob das Modell hierzu in der Lage ist, bieten sich die Entnahmebedingungen des Wasserwirtschaftsjahres 2014 an, in dem im Rahmen des „Pumpversuchs“ die Fördermengen in der Wassergewinnung Ahe gegenüber dem „Ausgangs-Zustand“ um ca. 85 % erhöht wurden. Gleichzeitig wurden die Entnahmen aus der Fassung Großenwieden um ca. 45 % gesteigert, dagegen die aus der Fassung Engern um 16 % reduziert. Daher wurden als sogenannter Test6 des Kalibrierergebnisses die mittleren Grundwasserströmungsverhältnisse des Wasserwirtschaftsjahres 2014 mit dem Modell nachgebildet (= Modelltest, Modellprüfung). 3. Als weitere Qualitätskontrolle wurden die im Rahmen des Kalibriervorgangs variierten Parameter kf-Werte, Grundwasserneubildung und Transferraten der Gewässer einer Sensitivitätsanalyse unterzogen. Nach diesem umfangreichen Kalibrierungs- und Prüfungsprozess steht das numerische Grundwassermodell im stationären Modus für Anwendungen und Prognoseberechnungen im Rahmen der Aufgabenstellung zur Verfügung. Der in im DVGW Regelwerk, Arbeitsblatt W 107 verwendete Begriff „Verifikation des Modells“ (Validierung) wird in der aktuellen Entwurfsfassung (Gelbdruck) zur Überarbeitung des Arbeitsblatts W 107 durch den Begriff „Modelltest“ ersetzt. In diesem Bericht wird an Stelle der Begriffe Verifikation und Modelltest synonym auch der Begriff „Modellprüfung“ verwendet. 6 Seite 72 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 5.4 Seite 73 Modellaufbau 5.4.1 Horizontale Diskretisierung Das numerische Finite-Elemente Netzgitter wurde mit dem in FEFLOW integrierten Mesh-Generator nach dem Verfahren „Triangle“, entwickelt von J. R. SHEWCHUK (© 2005) an der University of California in Berkeley, erstellt. In horizontaler Ebene entstehen Dreieckselemente. Da bei der vorliegenden Dreidimensionalität die einzelnen horizontalen Netzebenen (s.u.) vertikal miteinander verbunden sind, entstehen zwischen den Netzebenen Prismen mit sechs Knotenpunkten (siehe nebenstehende Skizze). Die Modellränder, die Vorfluter, sowie die Nahbereiche der Wassergewinnungen wurden als „Superelemente“ eingegeben, wodurch erreicht wird, dass Netzknotenpunkte einerseits genau auf diesen Elementen liegen und andererseits eine gezielte Netzverdichtung möglich wird. Auf dieser Grundlage wurde das Netz generiert und im Bereich der Grundwasserentnahmen und der Vorfluter weiter verdichtet (siehe Anlage 6). Das so generierte Netzgitter weist pro horizontaler Netzebene folgende Eigenschaften auf: Gesamtgröße des Modellgebiets Anzahl der Knoten Anzahl der Elemente mittlere Elementgröße 47,2 km² 122 571 244 462 193,2 m² größtes / kleinstes Element 1 889,2 m² / >0,01 m² 5.4.2 Vertikale Diskretisierung Die hydrogeologische Struktur des Modellgebiets wird durch 7 sog. „Modell-Layer“ beschrieben. Die Modell-Layer werden im Top bzw. an der Basis jeweils durch Netzebenen (Slices) begrenzt, die miteinander gekoppelt sind. Hieraus ergeben sich insgesamt 8 Slices. Die nachfolgende Prinzipskizze in Abbildung 29 zeigt die vertikale Diskretisierung der hydrogeologischen Einheiten. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 29 Vertikale Diskretisierung des Modells Das gesamte Netzgitter besteht entsprechend dieser vertikalen Diskretisierung aus: Gesamtzahl der Knoten Gesamtzahl der Elemente 980 568 1 711 234 Die Layer 1 und 2 repräsentieren innerhalb des Wesertals die Deckschichten, bzw., wo sie nicht vorhanden sind, die oberen Bereiche des Quartär-Grundwasserleiters, an den Bergflanken Lößlehm, Geschiebelehm, Kames etc., entsprechend der digitalen geologischen Karte [U4] bzw. dem Strukturmodell. Die Layer 3 bis 5 repräsentieren im Wesentlichen den Quartär-Grundwasserleiter (Nieder- und Mittelterrasse). Die Layer 6 und 7 repräsentieren das Festgestein. Dabei sind folgende Besonderheiten zu beachten: Dem Layer 1 wird eine generelle Mächtigkeit von zwei Metern zugewiesen. Der Grund hierfür ist eine modelltechnisch einheitliche Einbindung der Fließgewässer in das Modellnetz. Die Mächtigkeiten der Layer 3 bis 5 entsprechen jeweils einem Drittel der Gesamtmächtigkeit des Quartär-Grundwasserleiters (entsprechend Strukturmodell). Der Layer 6 weist eine einheitliche Mächtigkeit von 3 m auf. Er ist aus modelltechnischen Gründen eingeführt worden, um den starken kf-Wert-Kontrast zwischen Grundwasserleiter und Festgestein abzupuffern (sog. „Bufferlayer“). Die Modellbasis (Slice 8) ist einheitlich in eine Höhenlage von 0 m NHN definiert worden. Die Abbildung 30 zeigt eine räumliche Darstellung des Netzgitters (Blickrichtung von Süden nach Norden. Seite 74 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 30 Räumliche Darstellung des Netzgitters 5.4.3 Randbedingungen Für die Modellgrenzen und innerhalb des Modells wurden die im Folgenden beschriebenen Randbedingungen definiert (siehe Anlage 6): 5.3.3.1 Definierte Standrohrspiegelhöhen (RB 1. Art „Fixed Head“) Die unmittelbar an der Weser gelegenen Kiesabbauteiche der AHE Schaumburger Weserkies GmbH haben einen direkten Anschluss zur Weser (siehe Abbildung 15). Daher entspricht der Wasserstand in den Seen dem der Weser an der Stelle dieser Verbindung, und es wurde im Slice 2 eine entsprechende Randbedingung (Fixed Head) definiert. Die Wasserstände in den übrigen Seen bzw. Kiesabbauteichen sind grundwasserabhängig, d. h., hier steht das Grundwasser „blank“ an. Für diese Seen wurden keine Randbedingungen festgelegt, sie werden über entsprechend große kf-Werte im Modell berücksichtigt. Die Brunnen RIHA 3 und RIHA 4 (WeserGold Getränke GmbH & Co. KG) sowie HK01 und HK 02 (Wassergewinnung Heinekamp, Stadtwerke Rinteln) befinden sich unmittelbar am Süd bzw. Ostrand des Modells. Da sie außerhalb des Aussagegebiets liegen und es nicht Aufgabe dieses Modells ist, Berechnungen für diese Brunnen durchzuführen, wurden sie nur der Vollständigkeit halber in das Modell integriert und jeweils mit definierten Standrohrspiegelhöhen (Slice 4) belegt, die eine Grundwasserströmung zu den Brunnen entsprechend den Messwerten ermöglichen. Die Brunnen der Wassergewinnung Rumbeck (Hessisch Oldendorf) liegen außerhalb des Modellgebiets und werden nicht berücksichtigt. Seite 75 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 5.3.3.2 Randbedingung für Gewässer Der Westrand des Modells fällt mit der von Süden nach Norden fließenden, in die Weser mündenden Exter sowie den von Norden nach Süden durch Rinteln fließenden, in den Schildgraben mündenden Gewässer zusammen (Gewässer auf den Modellrändern). Für diese Randabschnitte wurde eine Randbedingung 3. Art ("Cauchy-Rand-bedingung") definiert. Sie gilt für die Slices 1 und 2. Weiterhin sind alle in das Modell integrierten Gewässer (inkl. Weser) mit einer Randbedingung 3. Art belegt. Sie sind auf den Slices 1 und 2 definiert. Die Wechselwirkung der Vorfluter mit dem Grundwasser, insbesondere der Wasseraustausch zwischen Grundwasserleiter und Vorfluter wird auf der Grundlage des Darcy-Gesetzes durch folgende Parameter beschrieben bzw. berechnet (= Transferparameter): Q = A * Φ * (h2 – h) mit: Q= Menge des Wasseraustauschs zwischen Gewässer und Grundwasser A= Wasserbenetzte Fläche auf der ein Austausch zwischen Grundwasser und Gewässer stattfindet (Gewässerbreite / -tiefe) h2 = Wasserstände in den Gewässern h= Standrohrspiegelhöhe (Grundwasser) am Gewässer Φ = „Transferrate“ (Leakage), Φ = K/d; Quotient aus kf-Wert der Kolmationsschicht (K) und Mächtigkeit der Kolmationsschicht (d). Es wird unterschieden zwischen infiltrierenden und drainierenden Verhältnissen (siehe Abbildung 31) Transferraten Die Transferrate spiegelt die hydraulischen Eigenschaften der Gewässersohle, die sog. "Kolmationsschicht" wider. Die hydraulischen Eigenschaften der Kolmationsschicht können jedoch im natürlichen System nur mit großem Aufwand und nicht flächendeckend gemessen werden. Daher sind sie Gegenstand der Kalibrierung. Die Sensitivität dieses Parameters hinsichtlich der berechneten Standrohrspiegelhöhen (h) im Vergleich zu den Messwerten wurde in einer entsprechenden Analyse näher untersucht. Da die Wasserstände und die Geometrien der Gewässer innerhalb der einzelnen Kalibrierschritte nicht verändert werden, erfolgt die Kalibrierung des Wasseraustausches zwischen Gewässern und Grundwasser über eine Bestimmung bzw. Anpassung der Transferraten anhand des Vergleiches zwischen gemessenen und berechneten Standrohrspiegelhöhen der Grundwassermessstellen sowie einer Prüfung im Rahmen einer Empfindlichkeitsanalyse und der Gesamtbilanz. Für den Haupt-Vorfluter Weser wurde für den „Transfer-Out“ 0,3 [1/d] ermittelt, was bei einer angenommenen Mächtigkeit der Kolmationsschicht von 0,2 Meter rechnerisch einem kf-Wert von ca. 2 * 10-5 [m/s] entspricht. Die kleineren Gewässer wurden mit 0,005 bis 0,08 [1/d] belegt. Seite 76 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 77 Die hydraulische Wirkung (Durchsickerung) der Kolmationsschicht im Fall der Drainage lässt sich durch die 'Transferrate (Out)' Das Gewässer drainiert (Exfiltration): Der Wasserstand im Gewässer ist niedriger als die Standrohrspiegelhöhe im Aquifer. mit ko = kf-Wert der Kolmationsschicht d = Mächtigkeit der Kolmationsschicht beschreiben Die hydraulische Wirkung (Durchsickerung) der Kolmationsschicht im Fall der Infiltration lässt sich durch die 'Transferrate (In)' mit ko = kf-Wert der Kolmationsschicht d = Mächtigkeit der Kolmationsschicht Das Gewässer infiltriert: Der Wasserstand im Gewäs- beschreiben ser ist höher als die Standrohrspiegelhöhe im Aquifer. Abbildung 31 Randbedingungen der Gewässer Die Transferraten für die Infiltration sind entsprechend den Erfahrungen deutlich kleiner angesetzt worden, da sich die Gewässer bei längerer Infiltration durch feine Schwebteile zusätzlich kolmatieren. Für die Weser wurden 0,15 [1/d] und für die übrigen Gewässer innerhalb der fluviatilen Sedimente 0,01 [1/d] angesetzt. Die Oberläufe der Gewässer (im Bereich des Festgesteins) fallen bei infiltrierenden Verhältnissen zumeist trocken. Daher wurde ihnen eine Transferrate nahe 0 [1/d] zugeordnet. Diese Werte lassen sich aber nicht anpassen bzw. prüfen, da bei den modellierten mittleren Verhältnissen die Gewässer zumeist drainieren oder die infiltrierten Mengen insgesamt so gering sind, dass sie in der Grundwassermengenbilanz kaum eine Rolle spielen. Damit weist die Infiltration nahezu keine Empfindlichkeit hinsichtlich der Standrohrspiegelhöhen auf. Für kleinere Gewässer wird keine Infiltration zugelassen, da die Gewässer, sobald die Gewässersohlen höher als die umgebenden Standrohrspiegelhöhen liegen, ihren Kontakt zum Grundwasser verlieren und unmittelbar trocken fallen oder zumindest kein grundwasserbürtiges Wasser mehr führen. Fläche für den Austausch zwischen Grundwasser und Gewässern Die Fläche für den Austausch zwischen Grundwasser und Gewässern wird modelltechnisch durch eine vertikale Fläche („Einbindetiefe“) zwischen den einzelnen Modell-Slices (siehe vertikale Diskretisierung, Kapitel 5.4.2 sowie folgende Prinzipskizze (A) in Abbildung 32) sowie zusätzlich durch eine horizontale Fläche (Prinzipskizze (B) für die Weser definiert. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 32 „Wasseraustauschflächen“ Alle Gewässer reichen modelltechnisch mindestens bis auf das Slice 2. Für das Slice 2 wurde ein für das gesamte Modellgebiet einheitlicher Abstand von zwei Metern unter GOK definiert (s. o.). Diese modelltechnische Vereinheitlichung wurde aus folgenden Gründen eingeführt: Zur Definition eines Gewässers müssen im Modell immer jeweils benachbarte Knoten mit den entsprechenden Randbedingungen belegt werden, so dass zwischen den Knoten eine Fläche entsteht. Werden die Flüsse, wie in den meisten Fällen, als Linien in der obersten Knotenpunktebene (Slice 1) definiert, liegt der jeweilige nächste benachbarte Knotenpunkt auf der nächst tieferen Ebene (Slice 2). Die Flächen (Elemente), die zwischen diesen so definierten Knoten liegen, bilden die Flächen für die Berechnung des Wasseraustausches zwischen Gewässer und Grundwasser. Die realen Mächtigkeiten der einzelnen Schichten schwanken sehr stark. Würden die Gewässer zwischen Geländeoberkante und der Basis der fluviatilen Sedimente definiert, entstünden im Verlauf der Gewässer sehr stark variierende Größen der Austauschflächen (bei fehlenden fluviatilen Sedimenten bzw. im Festgestein wären nahezu keine Austauschflächen vorhanden). Um diesen Effekt zu vermeiden und die Größe der Austauschflächen zu vereinheitlichen, wurde, unabhängig von den tatsächlichen Mächtigkeiten, für das Slice 2 (als modelltechnische „Hilfsebene“) ein einheitlicher vertikaler Abstand von zwei Metern zur GOK definiert. Rechnerisch ergibt sich hieraus pro laufendem Meter Gewässer eine Fläche von mindestens 2 m². Da auf beiden Seiten dieser Fläche ein Grundwasseraustausch stattfinden kann, verdoppelt sich die Wasseraustauschfläche für die Berechnung der Wasserbilanzen auf 4 m². Seite 78 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Für kleine, schmale Gewässer bzw. Gewässer in den Oberläufen ist die so definierte modelltechnische Austauschfläche ggf. zu groß. Dies wird durch entsprechende, z. T. kleinere Transferraten für diese Gewässer berücksichtigt (siehe oben). In den Unterläufen der Gewässer ist die modelltechnische Fläche ggf. zu klein, was durch entsprechend größerer Transferraten ausgeglichen wird. Für die Weser wurde durch Belegung von Knotenpunkten mit „Gewässer-Randbedingungen“ eine horizontale Austauschfläche definiert, die der tatsächlichen Breite der Weser, ca. 50 – 55 m, entspricht. Sie liegen aus modelltechnischen Gründen auf Slice 1, damit sich diese Fläche für die Berechnung der Wasserbilanzen nicht (wie bei den vertikalen Flächen) verdoppelt. Weiterhin wurde für jede Uferseite eine vertikale Austauschfläche zwischen den Slices 1 und 2 definiert, so dass pro laufendem Flussmeter über ca. 58 – 63 m² ein Grundwasseraustausch zwischen Gewässer und Grundwasser stattfinden kann. Mittlere Wasserstände der Gewässer Die Wasserstände der Weser werden an den Pegeln Rinteln und Wehrbergen kontinuierlich gemessen (siehe Kapitel 3.9). Die zwischen diesen Pegeln linear interpolierten Wasserstände (mittleres Gefälle ca. 0,33 m/Fluss-Kilometer) wurden entsprechend der Position in das Modell übernommen und zwar als mittlere Wasserstände der Zeiträume 2005-2009 und WWJ 2014. Die mittleren Wasserstände der übrigen Gewässer (Vorfluter) sind nur an sehr wenigen Stellen bekannt. Daher wurden die Wasserstände aus dem verwendeten Digitalen Geländemodell (DGM) abgeleitet (mittlerer Wasserstand = GOK minus 2 m). Anschließend erfolgte eine Korrektur der Wasserstände, so dass in Fließrichtung ein kontinuierliches Gefälle gewährleistet ist. Die Wasserstände der Gewässer (außer der Weser) wurden bei allen Modellberechnungen (Kalibrierung, Verifikation, Sensitivitätsanalysen, Szenarien) unverändert beibehalten. 4.3.3.3 Zuflussränder Der Verlauf des Südrandes orientiert sich an der Grenze zwischen Festgestein (Keuper) und Quartär (fluviatile Ablagerungen). Von Süden ist, dem Gefälle folgend, eine Grundwasserströmung im Festgestein in Richtung Wesertal anzunehmen. Dieses Festgesteinswasser tritt an der Modellgrenze in den Quartär-Aquifer über. Um diesen Zufluss in das Modell zu integrieren, wurde für alle Slices eine Randbedingung 2. Art („Neumann-Randbedingung“), bei der der Zufluss in Form einer Geschwindigkeit angegeben wird, belegt (siehe Anlage 6). Seite 79 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Aus der angegebenen Zuflussgeschwindigkeit, der Länge des Zuflussrandes, der Mächtigkeit der einzelnen Schichten sowie den kf-Werten am Modellrand errechnet sich die Grundwassermenge, die über den Rand zuströmt (Bilanzen siehe Kap. 0). Die Geschwindigkeiten wurden im Rahmen der Kalibrierung auf 0,01 m/d (3,65 m/a) festgelegt und konstant beibehalten. Dieser Wert hat im Wesentlichen nur Auswirkungen auf Bereiche südlich der Weser, außerhalb des Aussagegebiets. Er ist daher für die Modellergebnisse nahezu ohne Belang und wurde deswegen im Rahmen der Modellberechnungen nicht variiert. Der Nordrand folgt einer Wasserscheide. Hier findet kein Wasseraustausch über die Modellgrenzen statt. Der Rand ist entsprechend mit einer Randbedingung 2. Art mit einer Zuflussgeschwindigkeit „Null“ [m/d] für alle Slices belegt. Dadurch ergibt sich eine Wasseraustauschmenge über die Modellgrenze von „Null“ m³/d im Modell (= „No-FlowGrenze“). Diese Art der Randbedingung entspricht der Default-Einstellung im Grundwassermodell. Sie wird daher in Anlage 6 nicht gesondert dargestellt. Mit der gleichen Randbedingung ist auch der Ostrand belegt. Dieser Rand folgt dem Grundwassergefälle und damit einer Grundwasserströmungslinie. Dadurch kann kein Wasseraustausch über die Modellgrenze stattfinden. Der Westrand ist in wesentlichen Abschnitten in den beiden oberen Slices mit einer Gewässerrandbedingung belegt. Für die tiefen Layer wird angesetzt, dass kein Grundwasseraustauch über die Modellränder stattfindet. Daher wird für Slices 3 bis 8 und für die Slices 1 und 2 ohne Gewässerrandbedingung ebenfalls eine No-Flow-Grenze angesetzt. 4.3.3.4 Grundwasserentnahmen Die Grundwasserentnahmen der öffentlichen Wassergewinnungen wurden als Randbedingung 4. Art in Form von „Multi-Layer-Brunnen“ lagetreu, je nach vertikaler Lage der Filterstrecken, in das Modell integriert und zwar für: die stationäre Kalibrierung (2005 – 2009) mit den mittleren Förderraten dieses Zeitraums, die stationäre Modellprüfung (WWJ 2014) mit den Jahres-Förderraten. Die entsprechenden Fördermengen werden in Kapitel 3.13 aufgeführt. Da die Wassergewinnung Herrenteich auf dem östlichen Modellrand liegt und die Modellgrenze das Einzugsgebiet nahezu halbiert, wurde ihre Gesamtentnahme zu 50% berücksichtigt. 5.5 Kalibrierung 5.5.1 Strategie und Kalibrierzeitraum Die Kalibrierung des Modells erfolgte an den Mittelwerten der Standrohrspiegelhöhen (Messwerte) der Jahre 2005 – 2009 durch Vergleich zwischen gemessenen und modellberechneten Standrohrspiegelhöhen. Seite 80 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Da es sich um eine Modellierung im stationären Modus handelt, sollte der modellierte Grundwasserströmungszustand näherungsweise einem mittleren Grundwasserströmungszustand entsprechen, während des ausgewählten Kalibrierzeitraumes innerhalb der jahreszeitlich üblichen Schwankungsbreite relativ konstante Standrohrspiegelhöhen haben und keinen Trend aufweisen (siehe Beispiele der Standrohrspiegelhöhen-Ganglinien aus dem Modellgebiet in Anlage 4.ff). Der gewählte Kalibrierzeitraum (5 Jahre) entspricht im Wesentlichen diesen Kriterien. Für diesen Zeitraum liegen ausreichende Daten vor. Der Zeitraum ist für stationäre Modellierungen geeignet, da die mittleren Niederschlagsverhältnisse dem langjährigen Mittel entsprechen, innerhalb des Zeitraums die Grundwasserentnahmen nicht wesentlich schwanken, keine wesentliche Trendentwicklung der Standrohrspiegelhöhen zu erkennen ist. Als Kalibrierparameter wurden hauptsächlich die horizontalen und vertikalen kf-Werte sowie die Grundwasserneubildung verwendet. Um die Anzahl der Freiheitsgrade während der Kalibrierung möglichst klein zu halten, wurden die Transferraten der Gewässer nur angepasst, wenn sich mit kf-WertVariationen keine befriedigenden Anpassungsergebnisse erzielen ließen. Die Grundwasserneubildung (siehe Anlage 7) wurde im Rahmen der stationären Kalibrierung komplett neu ermittelt, da die Anwendung vorhandener Wasserhaushaltsbzw. Grundwasserneubildungsmodelle (GROWA06V2, mGROWA, Neubildung nach Dörhöfer&Josopait) zu keinen plausiblen Ergebnissen führten. Die Prüfung des Kalibrierergebnisses (Modelltest) erfolgte an den gemessenen Daten des Wasserwirtschaftsjahres 2014. Unterschiede zum Kalibrierzeitraum bestehen im Wesentlichen in den niedrigeren Niederschlagshöhen, und damit verbunden einer geringeren Grundwasserneubildung und niedrigeren Wasserständen der Weser, sowie deutlichen Änderungen der Förderraten, u. a. im Rahmen des Pumpversuchs für die Wassergewinnung Ahe. Als Kalibrierparameter für die Prüfung wurde hauptsächlich die Grundwasserneubildung verwendet. Alle anderen Parameter des Modells blieben gegenüber dem Kalibrierergebnis unverändert. Seite 81 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 5.5.2 kf-Wert-Verteilungen Die in den Schichtenverzeichnissen der Bohrungen beschriebenen Korngrößenverteilungen variieren auch innerhalb der zugewiesenen Schichteinheiten sehr stark, so dass sich eine Bestimmung der kf-Werte aus den Korngrößenverteilungen nicht in die „Fläche“ übertragen lässt. Daher wurden im Laufe der Bearbeitung für jeden Layer „Cluster“ gleicher Kf-Wert-Verteilungen angelegt, die sich in erster Linie an den gemessenen Grundwasserströmungsgradienten und an der verfügbaren Datendichte und z. T. am geologischen Aufbau und an den Mächtigkeitsverteilungen orientieren. Das Cluster-Schema ist für die „Deckschichten“, „Quartär-Aquifer“ und „Festgestein“ repräsentierenden Layer unterschiedlich. Innerhalb eines Clusters ist der kf-Wert je Richtung konstant. Im Quartär-Aquifer (Layer 3 bis 5) wird richtungsabhängig zwischen horizontalen (x-yRichtung) und vertikalen (z-Richtung) kf-Werten unterschieden, da üblicherweise, entsprechend der Genese des Aquifers, mit bindigen Zwischenlagen (z. B. Messstelle P213a/b) und Korngerüst-Ausrichtungen zu rechnen ist, die insgesamt zu kleineren vertikalen als horizontalen kf-Werten führen. Bezogen auf die laterale Dimension des Modellgebiets ist die horizontale Fließkomponente im Grundwasserhemmer aber nahezu vernachlässigbar, so dass die vertikale Strömung stark dominiert. Um die Möglichkeiten der kf-Wert-Belegung einzuschränken, wurden im Grundwasserleiter die vertikalen kf-Werte an die horizontalen gekoppelt. Es wurde postuliert, dass die horizontalen kf-Werte in x- und y-Richtung innerhalb der Cluster isotrop sind und dass die vertikalen kf-Werte jeweils eine halbe 10er-Potenz kleiner sind. Die kf-Wert-Anpassung wurde in folgenden Arbeitsschritten auf Basis der Grundwasserströmungssituation 2005 – 2009 vorgenommen: Ausgehend von der aus den vorhandenen Unterlagen abgeschätzten Startverteilung der kf-Werte wurden die Parameter „manuell“ angepasst, bis eine gute Übereinstimmung zwischen modellberechneten und gemessenen Standrohrspiegelhöhen vorlag (automatisierte Parameter-Anpassungsverfahren wie z. B. „PEST“ wurden nicht angewendet). Die kf-Wert-Verteilung wurde anhand der Daten des WWJ 2014 sowie anhand der Sensitivitätsanalyse überprüft und ggf. verändert. Danach war die Kalibrierung abgeschlossen. Die folgende Tabelle 16 zeigt eine zusammenfassende Übersicht der kf-Wert-Verteilung als Ergebnis der Kalibrierung. Bei den angegebenen Mittelwerten handelt sich um ein nach Flächenanteilen gewichtetes logarithmisches Mittel. Seite 82 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Nomenklatur des LBEG Hydrostrat. Gliederung Niedersachsens", GeoFakten 21 Kürzel H1 H2 H3 L3 L1.3, L3 Stratigrafie Lf, hg Lo, Lol Lg kam qN, qM, f L1.3, L3 qN, qM, f L16, H17 H18, L17 H19, L18 L18, H20 jo jm ju ko * ** *** **** Layerstruktur numerisches Modell Layer Seite 83 kf-Werte lt. num. Kalibrierung (Kalibrierergebnis) Richtung Mittelwert [m/s] Minimum [m/s] Maximum [m/s] Layer 1 + 2 * isotrop 4,7 E-6 5,0 E-7 8,0 E-5 Layer 1 + 2 ** isotrop 1,5 E-4 1,0 E-4 2,0 E-4 Layer 3 - 5 *** horizontal vertikal 8,3 E-4 1,7 E-4 5,0 E-7 1,0 E-7 3,5 E-3 7,0 E-4 Layer 6 + 7 **** isotrop 1,9 E-6 1,0 E-6 2,0 E-5 Layer 6 + 7 Layer 6 + 7 isotrop isotrop 1,0 E-7 1,0 E-5 1,0 E-7 1,0 E-5 1,0 E-7 1,0 E-5 Nur Deckschichten (Grundwasserhemmer) Oberflächennaher Grundwasserleiter (in Layer 1 + 2) Nur Quartär-Grundwasserleiter Oberer und Mittlerer Jura, incl. "Störungszonen" Tabelle 16 kf-Wert-Verteilung als Ergebnis der Kalibrierung Die Mittelwerte der kalibrierten kf-Werte stimmen sehr gut mit den Voreinschätzungen der wahrscheinlichen kf-Wertspannen überein (vgl. Tabelle 15). Die folgenden Abbildungen zeigen die räumlichen kf-Wert-Verteilungen der einzelnen Schichteinheiten als Ergebnis der Kalibrierung. Modell-Layer 1 und 2 Die Layer 1 und 2 umfassen die „Deckschichten“ (Auelehm, Lösslehm, Geschiebelehm), die als Grundwasser-Geringleiter anzusehen sind, sowie als Grundwasserleiter Kames (Schmelzwasserablagerungen) sowie Mittel- bzw. Niederterrassenablagerungen, sofern sie an der Oberfläche anstehen. Zur Bestimmung der kf-Werte wurde die Digitale Geologische Karte GK 25 [U5] herangezogen und den einzelnen Schichteinheiten gem. ihrer retrographischen Ausbildung Werte zugewiesen. Hieraus ergibt sich für die Modell-Layer 1 und 2 die in Abbildung 33 dargestellte räumliche kf-Wert-Verteilung. Sie wurde im Rahmen des Kalibrierungsprozesses und Validierungsprozesses geprüft, aber nicht verändert. Für die Seen wurde ein kf-Wert von 1 * 10-2 m/s angesetzt. Eine tabellarische Auflistung der kf-Wert-Zuweisungen befindet sich in Anhang 2. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 33 kf-Werte in den Layern 1 + 2 Modell-Layer 3 bis 5 Gegenstand der Kalibrierung ist der Quartär-Grundwasserleiter innerhalb des Verbreitungsbereichs der Nieder- und Mittelterrassensedimente. Aus modelltechnischen Gründen sind die Layer 3 – 5 auch außerhalb der Verbreitung der Terrassensedimente vorhanden. Hier wurde ein einheitlicher kf-Wert von 5 * 10-6 m/s zugewiesen. Auf Grund der hier geringen Layermächtigkeiten hat die Größenordnung dieses Wertes keine Auswirkungen auf das Kalibrierergebnis. Daher wurde der Wert im Laufe der Bearbeitung nicht verändert. Für die Kalibrierung des Quartär-Aquifers wurde als Startwert von einem mittleren kfWert von 1 * 10-3 m/s ausgegangen. Für die Seen wurde ein kf-Wert von 1 * 10-2 m/s angesetzt. Eine detaillierte Festlegung der kf-Werte entsprechend der Korngrößenverteilungen aus den vorliegenden Schichtenverzeichnissen der Bohrungen erwies sich als nicht zielführend. Die Verteilungen wechseln kleinräumig, sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung innerhalb eines zu erwartenden kf-Wertbereichs zwischen 5 * 10-4 und 5 * 10-3 m/s , so dass sich keine verwendbare Regionalisierung erzielen ließ, die für eine Zonierung von kf-Werten verwendet werden könnte. Daher erfolgt die Kalibrierung ausschließlich durch eine Cluster- und Werteanpassung mit der sich eine optimale Anpassung der berechneten Standrohrspiegelhöhen an die Messwerte erreichen ließ. Seite 84 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Für die Wassergewinnung Ahe wird vom NLFB 1966 [U4] als Ergebnis eines Pumpversuchs in den Brunnen Ahe 1 und 2 ein kf-Wert von 2,5 * 10-3 m/s angesetzt. Bei der Kalibrierung wurde im für die Fassung Ahe repräsentativen kf-Wert-Cluster ein nahezu deckungsgleicher Wert ermittelt (3 * 10-3 m/s). Für die Wassergewinnung Großenwieden liegen Ergebnisse eines 1973 durchgeführten Pumpversuchs vor (kf-Wert 5,5 * 10-3 m/s; NLFB 1974, [U4]). Bei der Kalibrierung wurde im für die Fassung Großenwieden repräsentativen k f-Wert-Cluster ein Wert in der gleichen Größenordnung ermittelt (3 * 10-3 m/s). Abbildung 34 Horizontale kf-Werte in den Layern 3 - 5 Im Bereich der Kies-Seen der AHE Schaumburger Weserkies GmbH lassen sich die in den Pegeln 1 bis 3 (siehe Anlage 1.1) festgestellten Wasserstände im Modell nur realisieren, wenn eine Kolmation des Seegrundes in Richtung Grundwasserabstrom angesetzt wird, was sich mit den Erkenntnissen früherer Untersuchungen ([U12], LÜBKE) deckt7. Im Modell wurde dies durch einen kleineren kf-Wert (1*10-5 m/s) im entsprechenden Cluster realisiert. 7 Evtl. kann die Kolmation auch die Folge einer Ablagerung von Abraum am Seeufer sein Seite 85 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Modell-Layer 6 bis 7 Im Festgestein stehen keine Grundwassermessstellen zur Verfügung. Die k f-Werte des Dogger und Malm im Norden des Modellgebiets haben aber durchaus einen wesentlichen Einfluss auf die Standrohrspiegehöhen innerhalb des Quartär-Aquifers im Bereich des Übergangs zwischen Fest- und Lockergestein, insbesondere auf die der Wassergewinnung Engern, während sie für die Wassergewinnungen Ahe, Großenwieden und Kohlenstädt nur von untergeordneter Bedeutung sind. Unter den gegebenen Geometrien des geologischen Aufbaus (Aquifermächtigkeit im Quartär-Aquifer nur ca. 5 m, siehe Anlage 2.4), einer kf-Wert-Verteilung, die sich in der plausiblen Größenordnung bewegt sowie mit einem realistischen Ansatz von Grundwasserneubildungswerten wäre die Wassergewinnung Engern nicht in der Lage, die seit vielen Jahrzehnten bekannten Fördermengen zu produzieren. Die Förderbrunnen fielen trocken. Die Förderpraxis zeigt aber, dass dies nicht der Fall ist und dass die Gewinnungsanlage in der Lage ist, 2,2 Mio. m³/a, ggf. auch mehr, zu liefern. Da es wegen der hier relativ geringen Aquifermächtigkeiten physikalisch nicht möglich ist, dass sich der Absenktrichter bzw. das Einzugsgebiet so weit nach Süden ausdehnt, dass das gesamte Förderwasser aus dem Quartär-Aquifer zuströmt, muss ein großer Anteil aus dem nördlich angrenzenden Festgestein stammen. Weiterhin ist das Vorhandensein einer Störungszone, in der die Gesteine des Doggers zerrüttet und dadurch wasserwegsamer als das Nebengestein sind, notwendig. Diese Störungszone, die als „unterirdische Vorflut wirkt, wird Kapitel 22 und in Anhang 1 beschrieben und plausibilisiert. Die genaue Lage der Störungs-/Zerrüttungszonen ist nicht bekannt. Daher wurden sie nicht, wie sonst bei Störungen üblich, als „diskrete Elemente“, sondern als Zonen mit erhöhten kf-Werten im Modell umgesetzt. In der folgenden Abbildung 35 wird die angesetzte bzw. über die Kalibrierung ermittelte kf-Wert-Verteilung dargestellt. Seite 86 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 35 kf-Werte in den Festgesteins-Layern 6 + 7 Als Kalibrierergebnis haben sich folgenden kf-Werte ergeben: Malm bzw. Dogger Störungszonen Lias Keuper 1 * 10-6 bis 5 * 10-6 m/s 5 * 10-6 bis 2 * 10-5 m/s, 1 * 10-7 m/s 1 * 10-6 m/s 5.5.3 Grundwasserneubildung Die Grundwasserneubildung ist ein weiterer wesentlicher Parameter der Kalibrierung. Um aber bei gleichzeitiger Variation der übrigen Kalibrierparameter (kf-Werte und Transferraten) die Anzahl der Freiheitsgrade möglichst klein zu halten, wurde zunächst auf eine Variation der Grundwasserneubildung verzichtet und auf die vorhandenen Wasserhaushaltsmodelle GROWA06V2 und mGROWA sowie auf die Grundwasserneubildungsberechnung nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT zurückgegriffen (vgl. Kapitel 3.8.3.) Aus diesen Modellen bzw. Berechnungsansätzen lassen sich für das Modellgebiet folgende mittlere Grundwasserneubildungsmengen / -höhen ermitteln: GROWA06V2 mGROWA Dörhöfer & Josopait 4,71 Mio. m3/a / ca. 100 mm/a 5,46 Mio. m³/a / ca. 115 mm/a 7,2 Mio. m³/a / ca. 152 mm/a Seite 87 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Eine dauerhafte, nachhaltige Förderung aus den Wassergewinnungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden und Herrenteich (50 % Anteil, siehe oben) mit einer Größenordnung der Förderung von ca. 3,5 Mio. m³/a (2005 – 2009)8 wäre, insbesondere mit den Neubildungshöhen der GROWA-Modelle, bei den gemessenen Grundwasserströmungsrichtungen, nicht zu realisieren. Die langjährige Bewirtschaftungspraxis und –erfahrung zeigt aber, dass dies auch ohne wesentliche Zuflussmengen aus der Weser möglich ist. Die Grundwasserneubildungsraten nach den GROWA-Modellen können demnach nicht den realen Verhältnissen entsprechen. Dies wurde auch mit dem numerischen Grundwassermodell überprüft. Es gibt keine sinnvolle, im Rahmen der plausiblen Wertespanne liegende Verteilung der k f-Werte in horizontaler und vertikaler Richtung, mit der sich die tatsächlich gemessenen Standrohrspiegelhöhen, insbesondere die aus den Messwerten abzuleitenden Grundwasserströmungsrichtungen, auch nur annährend im Modell realisieren ließen. Die Wassergewinnung Engern und Herrenteich fallen trocken und die übrigen Wassergewinnungen beziehen einen wesentlichen Anteil der Fördermengen aus der Weser. Hierdurch wird deutlich, dass die Grundwasserneubildungsmengen nach GROWA insgesamt zu klein sind und auch die Flächenzuordnungen der Neubildungshöhen nicht realistisch sein können. Die nach dem Verfahren von DÖRHÖFER & JOSOPAIT errechnete Grundwasserneubildungsmenge liegt im Modellgebiet nach der Prüfung mit dem Modell insgesamt in einer plausiblen Größenordnung. Die räumliche Gebietsverteilung entspricht aber nicht den Erfordernissen der gemessenen Standrohrspiegelhöhen und dem hydraulischen Strömungsgefälle. So liegen die Neubildungswerte im Bereich des Festgesteins insgesamt zu hoch, in den Verbreitungsgebieten des Quartär-Aquifers bzw. des Auelehms deutlich zu niedrig. Bei nur 50 - 100 mm/a Grundwasserneubildungshöhe, nahezu fehlender Reliefenergie in der Niederung und nur sehr wenigen Vorflutern, die ihr Wasser überwiegend aus den bergigen Gebieten beziehen bzw. infiltrieren, wäre mit umfangreichen Stauwasserbereichen an den Oberfläche zu rechnen, was aber, bezogen auf das Gesamtgebiet des Wesertals kaum der Fall ist. Es ist daher auch schon aus den Geländebeobachtungen zu erwarten, dass die Sickerrate und damit auch die Grundwasserneubildung flächenhaft deutlich höher ist. Die sich nach dem Verfahren von DÖRHÖFER & JOSOPAIT ergebende Verteilung der Grundwasserneubildungshöhen kann dementsprechend ebenfalls nicht der Realität entsprechen. Da für das Modellgebiet kein plausibles Modell für den Wasserhaushalt bzw. die Grundwasserneubildung vorliegt, musste ein pragmatischer Ansatz zur Kalkulation der Grundwasserneubildung gefunden werden. Sie wurde auf Grundlage der digitalen Geologischen Karten [U5] entsprechend der Petrographie anhand von plausiblen Erfahrungswerten schichtspezifisch abgeschätzt. 8 ohne die RIHA- und Stadtwerke Rinteln-Entnahmen Seite 88 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Anschließend wurden die Grundwasserneubildungshöhen im Rahmen der Kalibrierung (Mittelwerte 2005 – 2009) variiert bzw. den hydraulischen Erfordernissen angepasst und anschließend einer Empfindlichkeitsanalyse unterzogen. Es ergibt sich für die Jahre 2005 – 2009 im Modellgebiet eine Grundwasserneubildung von insgesamt 8,52 Mio. m³/a, was einer mittleren Grundwasserneubildungshöhe von 180 mm/a entspricht. Die flächenspezifische Verteilung der Grundwasserneubildungshöhen wird in Anlage 7.1 in 25-mm/a-Abstufungen dargestellt. Im Bereich des Quartärgrundwasserleiters mit Auelehm-Überdeckung liegt sie zwischen 140 und 175 mm/a. Die größten Grundwasserneubildungshöhen sind im nicht überdeckten Malm an den Bergkämmen mit 500 mm/a Neubildung zu erwarten. Dieses Gebiet liegt ab nur zu einem sehr kleinen Teil im Modellgebiet. Von hier aber auch aus dem Verbreitungsgebiet des Ornatentons ist aufgrund der hohen Niederschläge im Kammbereich und der Morphologie zu erwarten, dass das Niederschlagswasser an der Südflanke des Gebirgskamms zunächst als oberflächennahes „Hangwasser“, wie in Abbildung 5 angedeutet, in Richtung Süden abströmt und versickert. Auch die Kames (Schmelzwasserablagerungen) weisen mit 400 mm/a relativ hohe Werte auf. Die niedrigsten Neubildungshöhen sind im Verbreitungsbereich des Geschiebelehms mit nur 50 mm/a zu verzeichnen. Eine ausführliche Tabelle der Zuordnungen der Grundwasserneubildungshöhen als Resultat der Kalibrierung (Mittelwerte 2005 – 2009) sowie der Modellprüfung (WWJ 2014) befindet sich in Anhang 3. In den Seen findet jeweils keine Grundwasserneubildung statt. Für das Wasserwirtschaftsjahr 2014 ergibt sich als Ergebnis der Modellprüfung mit 7,51 Mio. m³/a im Modellgebiet, entsprechend 158 mm/a eine um ca. 12% niedrigere Grundwasserneubildungsmenge /-höhe. Die flächenspezifische Verteilung der Grundwasserneubildungshöhen wird in Anlage 7.2 in 25-mm/a-Abstufungen dargestellt. Die Gebietsmenge entspricht damit in etwa der des Verfahrens nach DÖRHÖFER & JOSOPAIT. 5.6 Prüfung und Bewertung des numerischen Grundwassermodells Abweichungen zwischen modellberechneten und gemessenen Standrohrspiegelhöhen können u. a. aus folgenden, während der Kalibrierung nicht beeinflussbaren Gründen auftreten: Fehler in den Stammdaten der Messstellen und Brunnen (Lage, Höhe, Teufe, Filterstrecke, etc.) lücken-/fehlerhafte Informationen über Ort und Raten von Grundwasserentnahmen, insbesondere zu Beregnungszwecken starke Variation der Entnahmemengen unterschiedliche Anzahl der Messdaten pro Messstelle innerhalb des modellierten Zeitraums Seite 89 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten mangelnde Funktionsfähigkeit der Messstelle und dadurch nicht repräsentative Standrohrspiegelhöhen starke Dynamik im Aquifer innerhalb des modellierten Zeitraums bei Modellierungen im stationären Modus, verursacht z. B. durch die Weser falsche Layer-Zuordnung der Messstellen bzw. Brunnen nicht vollständige oder fehlerhafte Erfassung der geologischen Verhältnisse = Informationslücken „Skalenprobleme“: zu grobe horizontale und vertikale Diskretisierung (z. B. unterschiedliche Höhenlage der Filterstrecken der Messstellen innerhalb eines Layers) nicht erfasste lokale Besonderheiten der Geologie lokal stark variierende Strömungsgradienten. 5.6.1 Stationäre Kalibrierung (Zeitraum 2005 – 2009) Kriterien für eine ausreichende Abbildungstreue Für die Prüfung der ausreichenden Abbildungstreue der Kalibrierung wurden die Standrohrspiegelhöhen von insgesamt 137 Grundwassermessstellen verwendet: 79 Grundwassermessstellen befinden sich im Bereich der Wassergewinnungen Engern / Ahe / Kohlenstädt („Bereich En/Ah/Ko“ in Tabelle 17). 36 Grundwassermessstellen befinden sich im Bereich der Wassergewinnung Großenwieden („Bereich Gro“ in Tabelle 17). 22 weitere Messstellen liegen außerhalb dieser Gebiete. Es handelt sich um Grundwassermessstellen südlich der Weser und im Nahbereich der Wassergewinnung Herrenteich sowie um Pegel in den Seen des Kiesabbaus Engern. Diese Messstellen sind in Tabelle 17 enthalten, werden aber nicht gesondert ausgewiesen. Als Kriterien für eine ausreichende Abbildungstreue wurden folgende Kriterien nach Erfahrungswerten festgelegt: 1. Die mittleren Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Standrohrspiegelhöhen (alle 137 verwendeten Messstellen) sollen im Bereich ± 0,0 m liegen. Ergebnis: -0,04 m (siehe Statistik Tabelle 17) 2. Der Mittelwert der Beträge der Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Standrohrspiegelhöhen (alle 137 verwendeten Messstellen) soll im Wertebereich um 0,25 m sein. Seite 90 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 91 Ergebnis: 0,2 m (siehe Statistik, Tabelle 17) 3. Die Abweichungen von ca. ⅔ aller Messstellen sollen im Cluster von -0,25 m bis + 0,25 m liegen Ergebnis: 73 % liegen innerhalb dieses Clusters (siehe Cluster-Diagramm, Abbildung 37) 4. Der NRMSD-Wert (Normalized Root-Mean-Square Deviation, siehe folgende Erläuterungen), angegeben als Prozentwert, soll kleiner sein als 5 % 9. Ergebnis: 0,07 / 6,29 * 100 = 1,1 % (siehe folgende Erläuterungen und Statistik Tabelle 17) Gesamtergebnis: Alle Kriterien sind erfüllt Statistik der Abweichungen der Standrohrspiegelhöhen (berechnet / gemessen) Statistik - Abweichungen Gebiet Anzahl Abw . [m ] |Abw .| [m ] RMSD [m ] m in. Abw . [m ] m ax. Abw . [m ] Bereich En/Ah/Ko 79 36 137 0.00 -0.03 -0.04 0.21 0.13 0.20 0.08 0.04 0.07 -0.88 -0.68 -1.05 0.92 0.59 0.92 Bereich Gro ges. Modelgebiet Tabelle 17 Statistik der Abweichungen, stationäre Kalibrierung (Zeitraum 2005 – 2009) Erläuterungen: Vorz. Die Abweichungen bekommen ein positives Vorzeichen, wenn die jeweilige modellberechnete Standrohrspiegelhöhe höher ist als der Messwert, im umgekehrten Fall wird sie negativ. Abw. Mittelwert aller Abweichungen unter Berücksichtigung des Vorzeichens, d.h., die Abweichungen an den Messstellen werden inklusive ihres Vorzeichens addiert und durch die Messstellenanzahl dividiert (Beispiel: Messstelle 1 weist eine Abweichung von -0,2 m auf, Messstelle 2 von +0,1 m. Die mittlere Abweichung beträgt dann -0,05 m). |Abw.| Mittelwert aller Abweichungen unter Negierung des Vorzeichens (Beträge der Abweichungen), hier: die Abweichungen an den Messstellen werden ohne ihr Vorzeichen addiert und durch die Messstellenanzahl dividiert (nach obigem Beispiel ergibt sich eine Abweichung von 0,15 m). 9 ANDERSON, M. P., WOESSNER, W. W. (1992); Applied Groundwater Modeling – Simulation of Flow and Advective Transport; Academic Press Inc. San Diego Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten RMSD Root-Mean-Square Deviation ist hier definiert als: mit x1 = berechnete Standrohrspiegelhöhen, x2 = gemessene Standrohrspiegelhöhen n = Anzahl der Differenzenwerte (Abweichungen) x1 - x2 (= Anzahl der Messstellen). Beispiel: die Abweichungen an den Messstellen werden quadriert, addiert, durch die Messstellenanzahl dividiert, und aus dem Ergebnis wird die Quadratwurzel gezogen (nach obigem Beispiel ergibt sich eine RMSD von 0,158 m). NRMSD Normalized Root-Mean-Square Deviation ist hier definiert als: mit xmax = höchste gemessene Standrohrspiegelhöhe (58,61 m NHN); xmin = niedrigste gemessene Standrohrspielhöhe (52,32 m NHN); xmax – xmin = hydraulisches Gefälle innerhalb des Untersuchungsgebiets = 6.29 m (bezogen auf die verwendeten Messstellen). max. Abw. Weiterhin werden die maximalen positiven und negativen Abweichungen und aufgeführt. Diese Werte stellen einzelne lokale Ausreißer dar, die mit der min. Abw. vorhandenen Modellgeometrie nicht weiter zu minimieren waren. Auf die Modellergebnisse haben sie keinen nennenswerten Einfluss. Sie wurden der Vollständigkeit halber in der Statistik belassen. Scattergramme der Abweichungen Das folgende Diagramm zeigt für alle 137 Grundwassermessstellen ein so genanntes Scattergramm. Hierfür werden die gemessenen Standrohrspiegelhöhen jeder Messstelle (x-Achse) gegen die modellberechneten Standrohrspiegelhöhen (y-Achse) dargestellt. Es ergibt sich für jede Messstelle ein Punkt. Idealerweise liegen diese Punkte auf einer Geraden, die durch den Ursprung des Koordinatensystems verläuft und die Steigung 1 aufweist. Ein Scattergramm zeigt die Streuung (Abweichung) der Datenpunkte um die Ideallinie. Seite 92 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Scattergramm modellberechnte Standrohrspiegelhöhen [m NHN) 59.0 Seite 93 y = 0.9993x R² = 0.9717 58.0 57.0 56.0 55.0 54.0 53.0 52.0 51.0 51.0 53.0 55.0 Standrohrspiegelhöhen 57.0 59.0 gemessene [m NHN] Abbildung 36 Scattergramm für alle Grundwassermessstellen (Mittelwerte 2005 - 2009) Aus dem Scattergramm ist ersichtlich, dass die Datenpunkte auf oder nahe der Ideallinie liegen. Die Steigung der Geraden beträgt überall nahezu 1, sie läuft durch den Ursprung des Koordinatensystems. Cluster-Diagramm der Abweichungen In der folgenden Abbildung wird ein so genanntes Cluster-Diagramm (Häufigkeitsverteilung) dargestellt. Bei diesem Diagramm werden die Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Standrohrspiegelhöhen in Cluster aufgeteilt (hier in 0,0 bis 0,25 m, 0,25 – 0,5 m, 0,5 bis 1,0 m, 1 bis 2 m und 2 bis 5 m, jeweils mit positivem und negativem Vorzeichen). Wie viele Daten den einzelnen Clustern zugeteilt werden können, wird in einem Balkendiagramm dargestellt. Idealerweise treten die größten Häufigkeiten bei den Clustern mit den geringsten Abweichungen auf und die Balkenenden beschreiben in etwa den Verlauf einer Glockenkurve (Gaußsche Normalverteilung). Als weiteres Kriterium wurde angestrebt, dass etwa ⅔ aller Abweichungen innerhalb der Spanne von -0,25 m bis +0,25 m liegen. Die dargestellte Häufigkeitsverteilung kommt einer Gaußschen Normalverteilung sehr nahe und auch das zweite Kriterium ist erfüllt. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Messstellenanzahl (gesamt) davon im Intervall -0,5 m - +0,5 m Prozentanteil [%] davon im Intervall -0,25 m - +0,25 m Prozentanteil [%] 137 129 94.2 100 73.0 Abbildung 37 Cluster Diagramm für alle 137 Grundwassermessstellen (Mittelwerte 2005 – 2009) Räumliche Verteilung der Abweichungen an den Grundwassermessstellen Die Anlage 8. zeigt die räumliche Verteilung der Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Standrohrspiegelhöhen der stationären Kalibrierung für den Zeitraum 2007 – 2011. Die Abweichungen werden in den gleichen Clustern wie in Abbildung 37 farbig dargestellt. Kriterium für die Bewertung der dargestellten Abweichungen: Es sollen keine zusammenhängenden Gebiete mit größeren Abweichungen (mehr als 0,5 m) gleichen Vorzeichens entstehen. Aus der Anlage wird ersichtlich, dass solche größeren Abweichung nur sehr vereinzelt auftreten und zumeist von Messstellen mit geringen Abweichungen umgeben sind. Somit handelt es sich um lokale „Ausreißer“, die den sehr kleinräumig variierenden geologischen Verhältnissen bzw. hydraulischen Besonderheiten am Übergang zwischen Festgestein und Quartär-Aquifer geschuldet sind. Unter Berücksichtigung des Modellmaßstabs sind solche „Auffälligkeiten“ mit vertretbarem Aufwand nicht aufzulösen. Da es sich um lokale Phänomene handelt, ist es für die Aufgabenstellung nicht wesentlich. Ansonsten ist das Kriterium als erfüllt zu bewerten. Seite 94 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 95 5.6.2 Modellprüfung (WWJ 2014) Die Grundwasserströmungssituation des Wasserwirtschaftsjahres 2014 (inkl. Pumpversuch Wassergewinnung Ahe) ist anhand von Messungen an 117 Grundwassermessstellen/Pegeln angepasst worden. Sie dient als Verifikation (Validierung) der bei der Kalibrierung der mittleren Grundwasserströmung 2005-09 bestimmten Parametersätze und soll zeigen, dass das Modell in der Lage ist, von der mittleren Strömungssituation abweichende Systemzustände zu beschreiben. Die Validierung gilt als erfolgreich, wenn die Modellergebnisse mit den Messdaten vergleichbar gut übereinstimmen wie bei der Kalibrierung des mittleren Systemzustands. Insofern gelten zunächst die gleichen Bewertungskriterien für eine ausreichende Abbildungstreue wie im vorherigen Kapitel beschrieben. Für die Überprüfung der ausreichenden Abbildungstreue des WWJ 2014 wurden die Standrohrspiegelhöhen von insgesamt 117 Grundwassermessstellen/Pegeln verwendet: 78 Grundwassermessstellen befinden sich im Bereich der Wassergewinnungen Engern / Ahe / Kohlenstädt („Bereich En/Ah/Ko“ in Tabelle 18) 36 Grundwassermessstellen befinden sich im Bereich der Wassergewinnung Großenwieden („Bereich Gro“ in Tabelle 18) 3 Pegel befinden sich in den Seen des Kiesabbaus Engern. Diese Pegel sind in Tabelle 18 enthalten, werden aber nicht gesondert ausgewiesen. Statistik - Abweichungen Gebiet Anzahl Abw . [m ] |Abw .| [m ] RMSD [m ] m in. Abw . [m ] m ax. Abw . [m ] Bereich En/Ah/Ko 78 36 117 0.01 -0.00 -0.00 0.23 0.18 0.22 0.08 0.05 0.07 -0.63 -0.29 -0.63 0.71 0.60 0.71 Bereich Gro ges. Modelgebiet Tabelle 18 Statistik der Abweichungen, stationäre Verifikation (2012) Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 38 Scattergramm für alle Grundwassermessstellen (WWJ 2014) Messstellenanzahl (gesamt) davon im Intervall -0,5 m - +0,5 m Prozentanteil [%] davon im Intervall -0,25 m - +0,25 m Prozentanteil [%] 117 111 94.9 79 67.5 Abbildung 39 Cluster Diagramm für alle 117 Grundwassermessstellen (WWJ 2014) Seite 96 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 97 Die folgende Tabelle 19 zeigt eine Übersicht über die Bewertungskriterien. Nr. Kriterium (siehe Kap 3.5.1) soll ist Bewertung 1 mittlere Abweichung ≈±0m ±0m Kriterium erfüllt 2 Mittelwert der Beträge der Ab- ≈ 0,25 m weichungen 0,22 m Kriterium erfüllt 3 Abweichungen im Cluster zw. 66,6 % -0,5 m bis + 0,5 m 67,5 % Kriterium erfüllt 4 NRMSD-Wert 1,4 % Kriterium erfüllt 5% Tabelle 19 Übersicht über die Kriterien für eine ausreichende Abbildungstreue, stationäre Modellprüfung (WWJ 2014) Die räumliche Verteilung der Abweichungen zwischen gemessenen und berechneten Standrohrspiegelhöhen der stationären Modellprüfung zeigt die Anlage 8.2. Auch für die Modellprüfung gilt, dass nur sehr vereinzelt größere Abweichungen auftreten, die aber für die Aufgabenstellung nicht relevant sind. Fazit: Alle Kriterien für die Abbildungstreue sind auch für die Modellprüfung erfüllt. Die Modellprüfung zeigt die gleiche Abbildungstreue wie die Kalibrierung. Die Kalibrierergebnisse sind somit bestätigt. 5.6.3 Sensitivitätsanalysen Die Sensitivitätsuntersuchungen (Empfindlichkeitsanalysen) sind neben dem Modelltest (Modellprüfung) eine weitere wesentliche Säule der Qualitätssicherung des Kalibrierergebnisses. Sie ermöglichen einerseits die Identifizierung des Parameterdatensatzes bzw. eine Parameterspannbreite mit dem ‚Best Fit‘, speziell auch für Bereiche, in denen ‚Unsicherheiten‘ der Datenbelegung auftreten, und andererseits Aussagen über die mögliche Ergebnisstreuung. Die Sensitivitätsuntersuchungen erfolgten parallel bzw. iterativ zur Kalibrierung und zum Modelltest auf der Grundlage der mittleren Grundwasserströmungssituation (20052009). Hierfür wurden die Parameter Grundwasserneubildung, kf-Werte und Transferraten innerhalb der angegebenen Grenzen in fünf Abstufungen variiert (siehe unten). Für jeden Parameter und jede Parametervariation wurden die Abweichungen zwischen modellberechneten und gemessenen Standrohrspiegelhöhen ermittelt. Sie wurden als Mittelwerte (ø) der Beträge der „|Abweichungen|“ (siehe oben), als Mittelwerte (ø) der Abweichungen sowie als Änderungen der Standrohrspiegelhöhen gegenüber dem Kalibrierzustand (=100%) tabellarisch aufgelistet (Anlagen 9.ff). Zudem wurden die „|Abweichungen|“ und Änderungen in den Anlagen graphisch dargestellt, so dass auch visuell diejenige Parametervariation zu erkennen ist, bei der die geringsten Abweichungen auftraten und damit der „Best-Fit“ erreicht ist. Die Tabellen und Darstellungen werden zudem nach Gebieten differenziert: Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Messstellen im Bereich Engern / Ahe / Kohlenstädt, Messstellen im Bereich Großenwieden, Messstellen im Gesamtmodell. Je größer die Differenzen der Abweichungen zwischen den einzelnen Parameter-Variationen sind, desto empfindlicher reagiert das Modell auf diesen Parameter und desto sicherer ist der Wert bestimmt. Bei einigen Parametern streuen die Minima der Differenzen der einzelnen Gebiete über mehrere Parametervariationen. Hier musste dann über eine Gesamtbeurteilung die Bestimmung des besten Parametersatzes erfolgen. Folgende Sensitivitätsanalysen wurden auf Basis der stationären Modellierung für das gesamte Modellgebiet durchgeführt. Grundwasserneubildung: Variation 80%, 90%, 110%, 120% (Anlage 9.1) Variation der kf-Werte: - Layer 1 und 2 (u. a. „Deckschichten“) Variation 10%, 50%, 200%, 1000%; (Anlage 9.2) - Layer 3 bis 5 (Quartär-Aquifer): Variation 50%, 75%, 125%, 200%; (Anlage 9.3) - Layer 6 und 7 (Festgestein-Gesamt): Variation 50%, 75%, 125%, 200%; (Anlage 9.4) - Layer 6 und 7 (Festgestein, nur in der Störungs-/Zerrüttungszone oberhalb von Engern): Variation 20%, 50%, 200%, 500%; (Anlage 9.5) Variation der Transferraten: - Vorfluter, ohne Weser: Variation 20%, 50%, 200%, 500%; (Anlage 9.6) - Vorfluter, nur Weser: Variation 20%, 50%, 200%, 500%; (Anlage 9.7) Variation der Grundwasserneubildung Das Grundwassersystem reagiert sensibel und eindeutig auf Änderungen der Grundwasserneubildung. Schon geringe Änderungen der Neubildungsraten (±10%) führen zu deutlichen Veränderungen der Abweichungen und der Standrohrspiegelhöhen (über 0,15 m). Bezogen auf das Gesamtsystem ergibt der Kalibrierdatensatz (100%) eindeutig den „Best Fit“. Variation der kf-Werte kf-Werte in den Layern 1 und 2 (u. a. „Deckschichten“) Erwartungsgemäß haben kf-Wert-Variationen in den Deckschichten nur einen relativ geringen Einfluss auf die Standrohrspiegelhöhen. Verkleinerungen bis zu einer 10er-Potenz führen nur zu Veränderungen im Millimeterbereich. Seite 98 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Auch eine Verdopplung der Durchlässigkeit führt zu keinen nennenswerten Reaktionen. Erst bei einer Erhöhung um einer 10er-Potenz kommt es, insbesondere im Bereich Großenwieden, zu deutlichen Erhöhungen der Standrohrspiegelhöhen um fast 0,4 m, mit der eine entsprechende Zunahme der Abweichungen einhergeht. Im Bereich Engern sinken die Standrohrspiegelhöhen dagegen leicht, aber es kommt ebenfalls zu entsprechend größeren Abweichungen. Bezogen auf das Gesamtsystem ergibt der Kalibrierdatensatz (100%) den „Best Fit“, allerdings sind theoretisch eine Verdopplung sowie eine Halbierung der kfWerte ebenso möglich. Sie haben allerdings keine wesentlichen Auswirkungen auf das Berechnungsergebnis. kf-Werte in den Layern 3 - 5 (Quartär-Aquifer) Schon kleine kf-Wert-Variationen (Faktor 0,75 bzw. 1,25) führen in der Summe zu sensiblen und eindeutigen Reaktionen. Der Bereich Engern/Ahe/Kohlenstädt reagiert allerdings insgesamt weniger empfindlich auf eine Variation der kf-Werte als der Bereich Großenwieden. Bei Verdopplung oder Halbierung der kf-Werte kommt es aber auch im erstgenannten Teilbereich zu eindeutigen Auswirkungen. Größere kf-Werte führen zu fallenden, kleinere kf-Werte zu steigenden Standrohrspiegelhöhen. Bezogen auf das Gesamtsystem ergibt der Kalibrierdatensatz (100%) eindeutig den „Best Fit“. kf-Werte in den Layern 6 und 7 (Festgestein-gesamt) Bei kleinen kf-Wert-Variationen (Faktor 0,75 bzw. 1,25) kommt es nur zu relativ geringen Veränderungen. Während beide Variationen im Bereich Engern/Ahe/Kohlenstädt Verschlechterungen des Ergebnisses verursachen, führt in Großenwieden eine kleine Erhöhung zu einer geringfügigen Verbesserung der Abweichungen im Millimeterbereich. Bei stärkeren Veränderungen sind die Reaktionen der Standrohrspiegelhöhen aber eindeutig. Größere kf-Werte führen zu steigenden, kleinere kf-Werte führen zu fallenden Standrohrspiegelhöhen. Grund für diese im Vergleich zum QuartärAquifer gegenläufigen Reaktionen ist die entsprechende Veränderung des Grundwasserzustroms aus den Bergflanken in den Quartär-Aquifer. Insgesamt führen Veränderungen der kf-Werte zu einer Vergrößerung der Abweichungen. Bezogen auf das Gesamtsystem ergibt der Kalibrierdatensatz (100%) den „Best Fit“. kf-Werte in den Layern 6 und 7 (Festgestein, nur in der Störungs-/Zerrüttungszone oberhalb von Engern) Die Reaktionen der Standrohrspiegelhöhen im Bereich Engern/Ahe/Kohlenstädt sind eindeutig. Vergrößerungen der kf-Werte führen zu steigenden, Verkleinerungen zu fallenden Standrohrspiegelhöhen. Ursache hierfür ist der in Abhängigkeit Seite 99 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten der kf-Werte zu- oder abnehmende Grundwasserstrom über das Festgestein in Richtung Grundwassergewinnung Engern. Insgesamt führen Veränderungen der kf-Werte zu einer Vergrößerung der Abweichungen. Der Kalibrierdatensatz (100%) ergibt den „Best Fit“. Damit ist auch die Existenz einer Zone mit bevorzugter Wasserwegsamkeit im Festgestein oberhalb der Wassergewinnung Engern belegt. Im Bereich Großenwieden sind auf Grund der großen Entfernung keine Standrohrspiegel-Reaktionen auf Veränderung der Durchlässigkeiten zu erkennen. Variation der Transferraten Transferraten (Vorfluter, ohne Weser) Die Vorfluter (außer Weser) haben nur einen geringen Einfluss auf die Standrohrspiegelhöhen im Modellgebiet. Auch starke Änderungen in der Größenordnung von einer halben 10er-Potenz führen nur zu Standrohrspiegelhöhenänderungen von wenigen Zentimetern, wobei größere Transferraten zu einem erhöhten Abfluss und damit zu niedrigeren Standrohrspiegelhöhen, kleinere Transferraten zu einem verminderten Abfluss und damit zu höheren Standrohrspiegelhöhen führen. Insgesamt lässt sich das Kalibrierergebnis (Abweichungen) durch Variation der Transferraten nur wenig beeinflussen. Bei geringfügig kleineren Transferraten werden die Abweichungen im Bereich Großenwieden im Millimeterbereich geringer, dagegen im Bereich Engern/Ahe/Kohlenstädt im Millimeterbereich größer. Bei größeren Transferraten verhält es sich tendenziell umgekehrt. Große Änderungen der Transferraten sind in jedem Fall kontraproduktiv, so dass der Kalibrierdatensatz (100%) beibehalten wurde. Transferraten (Vorfluter, nur Weser) Die Weser hat sehr starken Einfluss auf die Standrohrspiegelhöhen im Modellgebiet. Allerdings spielen eher die Geometrie (ca. 50 m Breite) und die Wasserstände die entscheidende Rolle. Eine Reduzierung bzw. Erhöhung der Transferraten um bis zu einer halben 10er-Potenz führt auf Grund des entsprechend veränderten Abflusses aus dem Grundwassersystem zu ca. 20 cm höheren bzw. 5 cm niedrigeren Standrohrspiegelhöhen. Verkleinerungen der Transferraten in dieser Größenordnung führen zu einer deutlichen Verschlechterung der Anpassung und auch bei einer entsprechenden Vergrößerung der Transferraten kommt es zu einer, wenn auch nicht so deutlichen Verschlechterung. Kleinere Veränderungen der Transferraten führen nur zu marginalen Veränderungen der Standrohrspiegelhöhen bzw. Abweichungen. Sie sind damit nicht ergebnisrelevant, so dass der Kalibrierdatensatz (100%) beibehalten wurde. Seite 100 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 101 5.6.4 Wasserbilanzen / Numerische Fehler Nach Abschluss der Kalibrierung und Sensitivitätsanalysen wurde mit dem Grundwassermodell für die mittlere Grundwasserströmungssituation 2005 – 2009 eine Grundwasserbilanz aufgestellt, die in der folgenden Tabelle 20 dargestellt ist. Grundwasser-Gesamtbilanz des Modellgebiets (Kalibrierung) Mittelwerte Jahressumme 2005-09 [m³/d] 2005-09 [m³/a] 23 355 8 524 575 Bilanzelemente Grundwasserneubildung Zustrom 5 906 2 155 800 Abstrom 0 0 Gesamt 5 906 2 155 800 Zustrom 209 76 110 Abstrom - 15 515 -5 663 012 Zustrom 1 352 493 538 Abstrom - 3 026 -1 104 636 Gesamt - 16 981 -6 197 999 WG Engern - 4 164 -1 519 680 WG Ahe - 1 756 - 640 829 WG Kohlenstädt - 1 003 - 366 227 WG Großenwieden - 2 234 - 815 437 WG Herrenteich (ant.) - 585 - 213 594 sonst. Entnahmen (ant.) - 2 539 - 926 571 - 12 280 0.1 -4 482 338 37 Zu- /Abstrom über den Modellrand (Süd) (Randbedingung 2. Art) Zu- /Abstrom über die Gewässer (Randbedingung 3. Art) und Kiesseen mit Weseranschluss (Randbedingung 1. Art) Grundwasserentnahmen Weser übrige Gewässer / Quellgebiete Gesamt numerischer Bilanzfehler numerischer Bilanzfehler [%] 0.00 positive Werte: Wasser fließt in das Aquifersystem negative Werte: Wasser fließt aus dem Aquifersystem Tabelle 20 Modellberechnete Grundwasserbilanz für das Modellgebiet (Mittelwerte 2005 – 2009) Die Bilanzberechnungen lassen sich für den Zeitraum 2005 – 2009 folgendermaßen zusammenfassen: Die Bilanzsumme (Addierung aller positiven und negativen Bilanzglieder) muss „Null“ betragen (Massenerhaltungsgesetz). Dieser Wert wird nahezu vollständig erreicht. Die Abweichung von nur 37 m³/a entspricht dem numerischen Berechnungsfehler des Modells. Bezogen auf den Grundwasserumsatz im Modell beträgt er nur 0,0003 % und ist damit vernachlässigbar klein. Die Bilanzberechnungen sind damit als ausgeglichen zu bezeichnen. Die Grundwasserneubildung beträgt ca. 8,5 Mio. m³/a (ca. 180 mm/a). Über den Südrand fließen etwa 2,2 Mio. m³/a in das Modellgebiet, sie werden allerdings im Wesentlichen von der Weser aufgenommen. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 102 Über die Gewässer werden ca. 6,2 Mio. m³/a Grundwasser abgeführt. Hierin enthalten sind auch die Wassermengen, die über die Kies-Seen mit Weserverbindung abfließen. Werden die positiven Bilanzglieder (Grundwasserneubildung, Randzustrom im Süden und Infiltration der Vorfluter) zusammengerechnet, stehen im gesamten Modellgebiet (=Bilanzgebiet) ca. 11,3 Mio. m³/a Grundwasser zur Verfügung. Die Grundwasserentnahmen betragen insgesamt ca. 4,5 Mio. m³. Bilanztechnisch sind hierin auch die anteilig über eine Randbedingung 1. Art berücksichtigten Grundwasserentnahmen der RIHA Rinteln und der Stadtwerke Rinteln (sonstige Entnahmen) enthalten. Insgesamt werden somit ca. 40 % des im Modellgebiet zur Verfügung stehenden Grundwassers entnommen. Eine entsprechende Bilanzierung wurde auch für das Wasserwirtschaftsjahr 2014 aufgestellt. Grundwasser-Gesamtbilanz des Modellgebiets (Modelltest) Bilanzelemente Grundwasserneubildung Zustrom Zu- /Abstrom über den Modellrand (Süd) (Randbedingung 2. Art) Zu- /Abstrom über die Gewässer (Randbedingung 3. Art) und Kiesseen mit Weseranschluss (Randbedingung 1. Art) Grundwasserentnahmen Mittelwerte WWJ 2014 [m³/d] Jahressumme WWJ 2014 [m³/a] 20 565 7 506 225 5 906 2 155 763 Abstrom 0 0 Gesamt 5 906 2 155 763 Zustrom 271 98 769 Abstrom - 13 235 -4 830 921 Zustrom 2 220 810 413 Abstrom - 1 689 - 616 522 Gesamt - 12 434 -4 538 260 WG Engern - 3 486 -1 272 510 Weser übrige Gewässer / Quellgebiete WG Ahe - 3 242 -1 183 181 WG Kohlenstädt - 1 162 - 424 009 WG Großenwieden - 3 237 -1 181 636 WG Herrenteich (ant.) - 638 - 232 920 sonst. Entnahmen (ant.) - 2 273 - 829 463 - 14 038 0.0 -5 123 718 9 Gesamt numerischer Bilanzfehler numerischer Bilanzfehler [%] 0.00 positive Werte: Wasser fließt in das Aquifersystem negative Werte: Wasser fließt aus dem Aquifersystem Tabelle 21 Modellberechnete Grundwasserbilanz für das Modellgebiet (WWJ 2014) Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die Bilanzberechnungen lassen sich für das Wasserwirtschaftsjahr folgendermaßen zusammenfassen: Die Grundwasserneubildung beträgt ca. 7,5 Mio. m³/a (ca. 158 mm/a). Die Bilanzsumme (Addierung aller positiven und negativen Bilanzglieder) muss „Null“ betragen (Massenerhaltungsgesetz). Dieser Wert wird nahezu vollständig erreicht. Die Abweichung (9 m³/d) entspricht dem numerischen Berechnungsfehler des Modells. Bezogen auf den Grundwasserumsatz im Modell beträgt er nur 0,0001 % und ist damit vernachlässigbar klein. Die Bilanzberechnungen sind damit als ausgeglichen zu bezeichnen. Über den Südrand fließen etwa 2,2 Mio. m³/a in das Modellgebiet. Über die Gewässer werden ca. 4,5 Mio. m³/a Grundwasser abgeführt. Hierin enthalten sind auch die Wassermengen, die über die Kies-Seen mit Weserverbindung abfließen. Werden die positiven Bilanzglieder (Grundwasserneubildung, Randzustrom im Süden und Infiltration der Vorfluter) zusammengerechnet, stehen im gesamten Modellgebiet (=Bilanzgebiet) ca. 10,5 Mio. m³/a Grundwasser zur Verfügung. Die Grundwasserentnahmen betragen insgesamt ca. 5,1 Mio. m³. Bilanztechnisch sind hierin auch die anteilig über eine Randbedingung 1. Art berücksichtigten Grundwasserentnahmen der RIHA Rinteln und der Stadtwerke Rinteln (sonstige Entnahmen) enthalten. Insgesamt werden somit ca. 49 % des im Modellgebiet zur Verfügung stehenden Grundwassers entnommen. Seite 103 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 6 Zusammenfassende Bewertung des numerischen Grundwassermodells Das Grundwassermodell „Wesertal – Schaumburger Trinkwasser Verbund“ ist anhand einer geeigneten mittleren Grundwasserströmungssituation (2005 – 2009) kalibriert und an einer zweiten Grundwasserströmungssituation (WWJ 2014, inkl. Pumpversuch Ahe) getestet (validiert) worden. Weiterhin wurden die einzelnen Kalibrierparameter einer Sensitivitätsanalyse unterzogen. Die statistischen Prüfungen der Modellergebnisse mit den vorhandenen Messdaten zeigen, dass das Modell die natürlichen Verhältnisse mit hoher Wiedergabetreue abbildet. Nach DVGW-Arbeitsblatt W 107 [U5] ist die Kategorie „Planungsmodell“ erfüllt. Es ist in der Lage, Reaktionen auf Veränderungen des geohydraulischen Systems zuverlässig zu prognostizieren. Das numerische Grundwassersmodell steht somit für Anwendungen im Rahmen der Aufgabenstellung zur Verfügung. Seite 104 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 7 Berechnungen mit dem numerischen Grundwassermodell für die Zeiträume 2005 – 2009 und WWJ 2014 7.1 Standrohrspiegelhöhen und Grundwasserfließrichtungen Die mit dem Modell berechneten Standrohrspiegelhöhen werden für die beiden Zeiträume Mittelwerte 2005 – 2009 und Wasserwirtschaftsjahr 2014 in den Anlagen 10.1.1 und 11.1.1 als Linien gleicher Standrohrspiegelhöhen (Grundwassergleichen) dargestellt. Auf Grund der geringen Abweichungen zwischen gemessenen und modellberechneten Standrohrspiegelhöhen (vgl. Anlagen 8.1 und 8.2) sind die modellberechneten Grundwasserfließrichtungen nahezu identisch mit denen, die sich aus den Messwerten ergeben (vgl. Anlagen 5.1 und 5.2). Somit gilt für die Modellberechnungen ebenfalls die Beschreibung aus Kapitel 3.17. Insbesondere im Festgestein, aber auch an den Modellrändern sind die genauen Beträge der berechneten Standrohrspiegelhöhen nicht zuletzt wegen fehlender Mess- und Kalibriermöglichkeiten unsicher. Die Verläufe der Isolinien und die Größenordnungen der Standrohrspiegelhöhen sind aber hydrogeologisch plausibel. In diesen Bereichen werden die Linien gleicher Standrohrspiegelhöhen daher mit einer Schraffur überdeckt. 7.2 Grundwasserflurabstände Die Grundwasserflurabstände errechnen sich aus der Differenz zwischen Geländeoberkante (DGM 5) und den modellberechneten Standrohrspiegelhöhen für die jeweilige Situation. Im Festgestein und an den Modellrändern sind die genauen Beträge der berechneten Standrohrspiegelhöhen unsicher, so dass eine Darstellung der Grundwasserflurabstände in diesen Bereichen nicht sinnvoll ist. Zeitraum Mittelwerte 2005 – 2009 (Anlage 10.1.2) In weiteren Bereichen des Wesertals betragen die Grundwasserflurabstände zwischen 3 und 5 m. Lediglich im Bereich der Vorfluter bzw. ihrer lokalen „Täler“ und im Bereich des Naturschutzgebiets Aher Kämpe sowie in einigen Bereichen unmittelbar am Nordrand des Wesertals im Übergang zum Festgestein sind kleinere Flurabstände unterhalb von 2 m zu erkennen. Flurabstände von mehr als 5 m treten ebenfalls in einigen Bereichen am Nordrand des Wesertals sowie in den Ortschaften Großenwieden, Kleinenwieden, Kohlenstädt und Ahe auf. Mittelwerte Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Anlage 11.1.2) Auf Grund der insgesamt niedrigeren Standrohrspiegelhöhen sind die Flächen mit kleinen Flurabständen deutlich zurückgegangen. Auch im Bereich der Gewässerläufe sind Flurabstände unter 2 m kaum noch zu verzeichnen. Dagegen haben die Bereiche mit mehr als 5 m Flurabstand deutlich zugenommen. Seite 105 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 7.3 Förderbedingte Grundwasserabsenkungen 7.3.1 Methodik Die förderbedingten Grundwasserabsenkungen werden nach folgender Methodik berechnet: Die Ausgangssituationen stellen die durch Messwerte und tatsächliche Fördermengen belegten Grundwasserströmungszustände Mittelwerte 2005 bis 2009 und WWJ 2014 bzw. die hierfür modellberechneten Standrohrspiegelhöhen dar. Für beide Situationen werden die Förderungen aus den vier Wassergewinnungen Engern, Ale, Kohlenstädt und Großenwieden im Modell gemeinsam „abgeschaltet“. Alle übrigen Entnahmen bleiben unverändert, ebenso die übrigen Rahmenbedingungen der beiden untersuchten Situationen. Auf dieser Grundlage werden wiederum für das gesamte Modellgebiet Standrohrspiegelhöhen berechnet. Es wird also berechnet, wie sich die Standrohrspiegelhöhen in den Zeiträumen 2005 – 2009 bzw. WWJ 2014 ohne die Förderungen aus den vier Wassergewinnungen eingestellt hätten (= Null-Situation). Zwischen den Standrohrspiegelhöhen der Ausgangsituationen und den entsprechenden ohne Förderung (Null-Situation), werden die Differenzen gebildet und in Differenzenplänen dargestellt. Da alle Rahmenbedingungen unverändert geblieben sind, zeigen die Differenzenpläne ausschließlich die Auswirkungen der Förderung aus den vier Wassergewinnungen auf die Standrohrspiegelhöhen für die mittleren Entnahmemengen und die Rahmenbedingungen der Zeiträume 2005 – 2009 sowie WWJ 2014). Die einzelnen Wassergewinnungen beeinflussen sich gegenseitig. Außerdem besteht ein gemeinsames Wasserrecht und es wird auch wieder eine gemeinsames Wasserrecht beantragt. Daher werden die förderbedingten Absenkungen nicht für jede Wassergewinnung einzeln, sondern die durch die gemeinsame Förderung verursachte Absenkung dargestellt. Die Darstellung der förderbedingten Absenkung (Absenktrichter) erfolgt flächenhaft für den Quartär-Aquifer. Die Auswirkungen der Entnahmen auf den Festgesteinsbereich sind aus geologischen Gründen und wegen fehlender Messmöglichkeiten unsicher. Daher erfolgt ihre Darstellung im Festgesteinsbereich nur schemenhaft. Die errechneten Absenkungswerte wurden in folgende Zonen unterteilt und entsprechend farbig dargestellt: -0,2 bis -0,35 m; -0,35 bis -0,5 m; -0,5 bis -0,75 m; -0,75 bis 1,0 m; -1,0 bis -1,5 m; -1,5 bis -2,0 m; -2,0 - -3,0 m und mehr als -3,0 m. Der äußere Rand der -0,2 bis -0,35-m-Zone ist mit dem äußeren Rand des Absenktrichters gleichzusetzen. Eine Darstellung kleinerer Absenkungen unterhalb von 0,2 m wird unter Berücksichtigung der Modellgenauigkeit und der natürlichen Schwankungen der Standrohrspiegelhöhen für nicht sinnvoll erachtet. Seite 106 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die Absenkberechnungen wurden im stationären Modellmodus erstellt, die zusätzliche Anreicherung des Grundwasserhaushalts u. a. durch Weserwasserstände über dem Mittelwasserstand und durch Überflutungen etc. nicht berücksichtigt. Daher sind die dargestellten Absenkungsbeträge und –reichweiten als rechnerische „Worst-Case-Betrachtungen“ anzusehen. Im natürlichen System werden sie z. T. deutlich geringer ausfallen. 7.3.2 Zeitraum Mittelwerte 2005 – 2009 Die förderbedingte Absenkung (Absenktrichter) wird in Anlage 10.2 dargestellt. Nach Norden reicht die Absenkung fast auf der ganzen Breite des Modellgebiets bis an die Grenze Quartär / Festgestein heran. Unter Berücksichtigung der Unsicherheiten bezüglich der der Auswirkungen der Entnahmen im Festgesteinsbereich (siehe Kap. 7.3.1) lassen sich folgende Aussagen treffen: Nördlich der Fassung Engern ist wegen der postulierten Störungszone auch mit Absenkungen bis in den Ortsbereich Steinbergen zu rechnen. Eine Beeinflussung des im Ort Steinbergen liegende Hausbrunnens „In der Rehr 2“ wird daher für möglich gehalten. Oberhalb der südlichen Grenze des Ornatentons sind im oberflächennahen Bereich in jedem Fall wegen der Grundwasser hemmenden Wirkung des Ornatentons keine förderbedingten Auswirkungen mehr vorhanden. Die grundwasserführenden geologischen Einheiten über dem Ornatenton (im Hangenden) sind durch diesen von den grundwasserführenden geologischen Einheiten unterhalb des Ornatentons getrennt. Somit wird eine förderbedingte Beeinflussung der Teiche an der Arensburg und nördlich davon Richtung Auetal ausgeschlossen. Eine Beeinflussung des Brunnens Steinzeichen ist ebenso auszuschließen, da er nur bis in die Heersumer Schichten, oberhalb des Ornatentons abgeteuft ist. Der Brunnen Arensburg hat nach der Tiefenlotung den Ornatenton durchteuft und erreicht den Schichten des Cornbrashs, daher ist eine Beeinflussung nicht gänzlich ausgeschlossen. Sie ist allerdings ohne wasserwirtschaftliche Bedeutung, da sie im Vergleich zur Brunnenteufe gering sein wird und der Brunnen nicht genutzt wird. Eine Beeinflussung der Schüttung der Quelle Deckbergen ist nach den Berechnungsergebnissen grundsätzlich nicht gänzlich auszuschließen. Es wird aber angesichts der Rahmenbedingungen der Berechnungen (stationäre Berechnung, Worst-Case-Betrachtung etc.) für sehr unwahrscheinlich gehalten, dass dies in einem wasserwirtschaftlich relevanten Ausmaß geschieht. Nach Süden reicht die Absenkung in den Ortschaften Engern bis Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden bis an die Weser. Wegen der Interaktion zwischen Weserwasser und Grundwasser dehnt sich der Absenktrichter aber nicht über die Weser hinaus aus. Seite 107 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 108 Nach Westen reicht der Absenktrichter bis an die Bundesstraße 238. Ob er auch darüber hinausreicht ist unsicher, da hier der Festgesteinsbereich weit nach Süden reicht und auch schon modelltechnische Effekte durch Modellrand entstehen. Durch die definierte Randbedingung (überwiegend „No-Flow-Rand“) wird die Absenkung am Modellrand „überschätzt“. Wenn überhaupt eine Absenkung westlich der Bundesstraße 238 stattfindet, dann ist sie kleiner als dargestellt. Deswegen wird die Absenkung in der Anlage 10.2 westlich der Bundessstraße mit einer Schraffur überdeckt. Gleiches gilt an der Ostgrenze des Modells, an der ebenfalls eine „No-Flow-Randbedingung“ definiert ist. Die bis an diese Grenze reichende förderbedingte Absenkung wird dadurch auch hier deutlich überschätzt und ist in der Realität deutlich kleiner. In diesem Grenzbereich liegt auch die Fassung Herrenteich. Der Absenkplan suggeriert an der Fassung eine förderbedingte Absenkung von ca. 0,4 m. Wird der „Randeffekt“ vernachlässigt, kann von einer Absenkung im Randbereich von ca. 0,2 m ausgegangen werden. Zudem ist zu berücksichtigen, dass die dargestellten Absenkungen auf Grund der angesetzten Rahmenbedingungen einer Worst-Case-Situation (siehe oben) entsprechen. Es kann also davon ausgegangen werden, dass die durch die Wassergewinnung Großenwieden verursachte förderbedingte Absenkung im realen Betrieb weder nachweisbar ist noch eine (wasser-)wirtschaftliche Relevanz hat. Naturgemäß treten im Fassungsnahbereich der vier Wassergewinnungen die größten Absenkungen auf. Sie betragen an der Fassung: Engern (Fördermenge ca. 1,52 Mio. m³/a) Ahe (Fördermenge: ca. 0,64 Mio. m³/a) Kohlenstädt (Fördermenge ca. 0,37 Mio. m³/a) Großenwieden (Fördermenge ca. 0,82 Mio. m³/a) ca. -3,1 m, ca. -1,1 m, ca. -1,4 m, ca. -1,0 m. 7.3.3 Zeitraum Wasserwirtschaftsjahr 2014 Die förderbedingte Absenkung (Absenktrichter) wird in Anlage 11.2 dargestellt. Für diese Situation gelten im Wesentlichen die gleichen Aussagen wie im vorherigen Kapitel. Allerdings haben die insgesamt erhöhte Förderung und die geringere Grundwasserneubildung im Vergleich zum Zeitraum 2005 bis 2009 zu einer Vertiefung der Absenktrichter und zu einer allerdings geringfügigen Verlagerung der Absenkbereiche geführt. So führt die Verdoppelung der Förderung aus der Fassung Ahe zu einer Ausdehnung des Absenktrichters weiter nach Süden, so dass auch südlich der Fassung der Absenktrichter fast die Weser erreicht. Die geringe Minderförderung aus der Fassung Engern macht sich kaum bemerkbar, da sie von der Wirkung der Mehrförderung aus der Fassung Ahe überdeckt wird. Durch die Mehrförderung aus der Fassung Großenwieden hat sich auch hier der Absenktrichter in allen Richtungen ausgedehnt und vertieft. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 109 An der Fassung Herrenteich suggeriert der Plan eine förderbedingte Absenkung von ca. 0,6 m. Wird der „Randeffekt“ vernachlässigt, kann von einer Absenkung im Randbereich von ca. 0,3 – 0,4 m ausgegangen werden. Zudem ist zu berücksichtigen, dass die dargestellten Absenkungen auf Grund der angesetzten Rahmenbedingungen einer WorstCase-Situation (siehe oben) entsprechen. Es kann also davon ausgegangen werden, dass die durch die Wassergewinnung Großenwieden verursachte förderbedingte Absenkung im realen Betrieb weder nachweisbar ist noch eine (wasser-)wirtschaftliche Relevanz hat. Die größten Absenkungen betragen an den einzelnen Fassungen: 7.4 Engern (Fördermenge ca. 1,27 Mio. m³/a) Ahe (Fördermenge: ca. 1,18 Mio. m³/a) Kohlenstädt (Fördermenge ca. 0,42 Mio. m³/a) Großenwieden (Fördermenge ca. 1,18 Mio. m³/a) ca. -3,1 m, ca. -2,0 m, ca. -1,7 m, ca. -1,6 m. Grundwassereinzugsgebiete 7.4.1 Methodik Die Grundwassereinzugsgebiete10 der einzelnen Gewinnungsanlagen wurden für die beiden Zeiträume mit dem Grundwassermodell nach zwei unterschiedlichen Methoden berechnet, die im Programmsystem von FeFlow 6.2 integriert sind11: A) „Particle Tracking“: Von der jeweiligen Filterstrecke der einzelnen Brunnen werden, radial verteilt und in unterschiedlichen Höhen, „Teilchen“ gestartet. Ihr Verlauf wird entgegen der Grundwasserströmung bis zum Erreichen der Grundwasseroberfläche verfolgt. Dieser Verlauf entspricht (in umgekehrter Richtung) dem Weg, den ein Wassertropfen aus dem Neubildungsgebiet bis zum Erreichen des Brunnens nimmt. Diese Wege innerhalb des Grundwassersystems werden als Grundwasserströmungslinien auf eine Karte projiziert. Sie zeichnen das Strömungsfeld zum Brunnen und damit das Einzugsgebiet nach. B) „Exit Probability“: Von jedem Element des Modells ausgehend wird berechnet, mit welcher Wahrscheinlichkeit ein Wassertropfen den Brunnen erreicht. Bereiche, aus denen die Wassertropfen mit einer hohen Wahrscheinlichkeit den Brunnen erreichen (>30%), liegen im Einzugsgebiet und werden entsprechend farbig dargestellt. 10 11 DIN 4049-3: „Gebiet, aus dem unterirdisches Wasser einem bestimmten Ort zufließt“ Nähere Beschreibungen der Berechnungsmethodik und der mathematischen Prozesse befinden sich in den Handbüchern und im „White Paper“ des Programmsystems FeFlow® Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Für diese Berechnungsmethode musste das Modell in den „Transportmodus“ überführt werden und um „Transport-Parameter“ erweitert werden. Die Werte dieser Parameter wurden für das gesamte Modellgebiet einheitlich auf 50 m für die Longitudinale Dispersivität und 5 m für die Transversale Dispersivität festgelegt. Aus den nachfolgend beschriebenen Abbildungen der Grundwassereinzugsgebiete ist zu erkennen, dass sich beide Methoden ergänzen. Methode A führt zu linienförmigen, Methode B zu flächenhaften Darstellungen, die die Grundwasserströmungslinien „umhüllen“. Im Gegensatz zu den förderbedingten Absenkungen werden die Grundwassereinzugsgebiete auch im Festgestein dargestellt. Für eine exakte Abgrenzung der Einzugsgebiete im Festgesteinsbereich gibt es aber keine Datengrundlage. Die Lage ergibt sich aus der berechneten Grundwasserströmungsrichtung sowie aus der Ausdehnung, die abhängig von der Grundwasserneubildung, für eine ausgeglichene Grundwasserbilanz notwendig ist. Viele Gewässer / Vorfluter entspringen im Festgesteinsbereich und führen Wasser, das im Terrassenbereich zum Teil, je nach Wasserstand im Gewässer sowie Standrohrspiegelhöhe des Grundwassers, versickern kann und das Grundwasser anreichert. Liegen diese Versickerungsbereiche im Einzugsgebiet der Brunnen, ist das Infiltrat Bestandteil des Förderwassers. Im Folgenden wird der Anteil des Infiltrats aus Gewässern / Vorflutern am Förderwasser in Prozent angegeben. Der Anteil des Infiltratwassers aus der Weser an der Fördermengen wird separat ausgewiesen. Die mittlere Grundwasserneubildungshöhe im Einzugsgebiet errechnet sich aus Fördermenge abzüglich der Infiltration aus den Gewässern / Vorflutern / Weser dividiert durch die Gebietsgröße. Zusätzlich wird angegeben, wieviel Prozent der Fördermenge aus dem Festgesteinsbereich bzw. aus dem Verbreitungsbereich der Terrassensedimente stammt. 7.4.2 Grundwassereinzugsgebiete der Zeiträume Mittelwerte 2005 – 2009 und Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Pumpversuch) In den Anlagen 10.3 und 11.3 werden die Einzugsgebiete der beiden Zeiträume Mittelwerte 2005 – 2009 bzw. WWJ 2014 als Zusammenschau dargestellt. Zumindest für mittlere Entnahmebedingungen (2005-09) deckt das festgesetzte Schutzgebiet Engern/Ahe die entsprechenden Einzugsgebiete sehr gut ab. Im Fall Großenwieden deckt das festgesetzte Schutzgebiet nicht nur die mittlere, sondern auch eine Fördermenge von 1,2 Mio. m³/a in einer Trockensituation (WWJ 2014) gut ab. Seite 110 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Zwischen den Einzugsgebieten der Fassungen Engern, Ahe und Kohlenstädt befindet sich, insbesondere im Festgesteinsbereich, kaum noch ein Freiraum. Eine Erhöhung der Fördermengen bzw. eine zusätzliche Trockenwettersituation (wie im WWJ 2014) hat zur Folge, dass sich die Einzugsgebiete nur noch im Quartär-Aquifer seitlich und überwiegend in südliche Richtungen weiter ausdehnen können, was im Fall der Wassergewinnung Ahe zur Folge hat, dass das Einzugsgebiet bis an die Weser reicht. Das Einzugsgebiet der Fassung Großenwieden hat in Richtung Westen noch „Spielraum“. Nach Osten wird die Ausdehnung durch das Einzugsgebiet der Fassung Herrenteich (nicht dargestellt) begrenzt. Nach Süden stellt die Weser eine mögliche Begrenzung dar. Im Bereich der Fassung Ahe hat sich das Einzugsgebiet auf Grund der höheren Förderung im WWJ 2014 im Terrassenbereich deutlich nach Süden ausgedehnt und erreicht jetzt die Weser. Das bedeutet, dass Grundwasser aus dem Weser-Uferbereich und auch aus der Weser selbst (Weser-Infiltratwasser, siehe folgende Datenzusammenstellung) in Richtung Brunnen strömt. Für die einzelnen Einzugsgebiete ergeben die Modellberechnungen folgende Daten: Wassergewinnung Engern Zeitraum Mittelwerte 2005 bis 2009 (Anlage 10.3) Fördermenge: ca. 1,52 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 5,9 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 248 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 3,5% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 83% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 17% Zeitraum Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Anlage 11.3) Fördermenge: ca. 1,27 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 6,4 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 186 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 5,7% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 82% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 18% Seite 111 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Wassergewinnung Ahe Zeitraum Mittelwerte 2005 – 2009 (Anlage 10.3) Fördermenge: ca. 0,64 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 3,9 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 161 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 1,3% Anteil des Förderwassers aus der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 36% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 64% Zeitraum Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Anlage 11.3) Fördermenge: ca. 1,18 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 6,2 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 170 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 6,6% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 4,1% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 25% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 75% Wassergewinnung Kohlenstädt Zeitraum Mittelwerte 2005 – 2009 (Anlage 10.3) Fördermenge: ca. 0,37 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 2,2 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 157 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 6,1% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 65% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 35% Zeitraum Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Anlage 11.3) Fördermenge: ca. 0,42 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 2,9 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 127 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 12,6% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 62% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 38% Seite 112 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Wassergewinnung Großenwieden Zeitraum Mittelwerte 2005 – 2009 (Anlage 10.3) Fördermenge: ca. 0,82 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 4,7 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 156 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 9,5% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 68% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 32% Zeitraum Wasserwirtschaftsjahr 2014 (Anlage 11.3) 7.5 Fördermenge: ca. 1,18 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 7,0 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 139 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 17,3% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 52% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 48% Veränderungen der Chloridkonzentrationen während des Pumpversuchs in der Fassung Ahe Während des Pumpversuchs in der Fassung Ahe (2013 – 2016) war ein Anstieg der Chloridkonzentrationen in beiden Förderbrunnen der Fassung Ahe (Abbildung 40) von ca. 25 bis 50 mg/l vor Pumpversuchsbeginn auf 67 – 106 mg/l im Jahr 201512 zu verzeichnen. Ursache hierfür ist ein Verschwenken des Einzugsgebiets in Folge der höheren Entnahmemengen in Richtung Weser, wobei, zumindest zeitweise die Weser infiltriert und dadurch Grund- und Weserwasser mit einer erhöhten Chloridkonzentration13 zu den Brunnen strömt. Die Differenzen der Werte zwischen den beiden Brunnen hängen mit der unterschiedlichen Fahrweise (variierende Anteile der Entnahmemengen) der Brunnen zusammen. 12 siehe hierzu auch: Abschlussbericht Pumpversuch Ahe; GERIES INGENIEURE (2016) [U10] Die Weser weist seit Ende der 90er-Jahre, abgesehen von einigen „Ausreißern“ relativ konstante Chloridwerte in einer Spannbreite von 200 – 600 mg/l auf. 13 Seite 113 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 40 Entwicklung der Chloridkonzentrationen in der Fassung Ahe während des Pumpversuchs Die folgende nähere Betrachtung der Veränderungen des Einzugsgebiets der Fassung Ahe und der Reaktionen in den Vorfeldmessstellen zeigt die Ursachen des Anstiegs. Während des Pumpversuchs wurde die Grundwassergüte u. a. in den Messstellen P 014, P084, P091, P146 und P 147 zunächst halbjährlich, ab August 2014 vierteljährlich untersucht. Die Entwicklung der Chloridkonzentrationen dieser Messstellen zeigt die folgende Abbildung 41 in Ganglinien. Außerdem ist in die Darstellung der Verlauf der Weser-Wasserstände mit eingetragen. Die Lage der Messstellen ist in Abbildung 42 mit gleicher Farbgebung wie die Chloridganglinien gekennzeichnet. Das Einzugsgebiet der Fassung Ahe verändert sich durch die Erhöhung der Fördermengen während des Pumpversichs deutlich. Abbildung 42 zeigt das Einzugsgebiet (gelbe Fläche) der Jahre 2005 bis 2009 im Bereich des Quartär-Grundwasserleiters. Es wird hier der Situation vor dem Pumpversich gleichgesetzt. Die Abbildung 43 zeigt das Einzugsgebiet während des Pumpversuchs. Die grünen Linien zeichnen die Grundwasserströmung nach. Seite 114 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 41 Entwicklung der Chloridkonzentrationen in den Beprobungsmessstellen Abbildung 42 Einzugsgebiet der Fassung Ahe, Mittelwerte 2005 – 2009 („vor Pumpversuch“) Seite 115 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Abbildung 43 Einzugsgebiet der Fassung Ahe, WWJ 2014 („Pumpversuch“) Aus dem Vergleich der Abbildung 42 mit der Abbildung 43 ist detailliert zu erkennen, wie sich durch die erhöhte Förderung das Einzugsgebiet nach Süden ausdehnt, der Uferbereich der Weser zum Einzugsgebiet wird und sogar Wasser aus der Weser in Richtung Brunnen fließen kann. Vor diesem Hintergrund lassen sich die Chlorid-Ganglinien in Abbildung 41 folgendermaßen interpretieren: Messstelle P 147: Diese Messstelle liegt in einem „Saumbereich“ mit erhöhten Chloridkonzentrationen entlang der Weser (schematisch graublau dargestellt) der, zeitlich veränderlich, durch infiltrierendes Weserwasser zu Hochwasserzeiten entsteht. Die Chloridkonzentrationen liegen zwischen ca. 170 und 260 mg/l mit einer leicht steigenden Tendenz, die sich als Reaktion einer Mobilisierung von Wasser aus dem Uferbereich der Weser (höhere Chloridkonzentration) in Richtung Brunnen interpretieren lässt. Der „Peak“ im Mai 2015 steht sicherlich in Zusammenhang mit dem Weserhochwasser im Frühjahr 2015. Seite 116 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Messstellen P 041 und P 146: Die Chloridwerte beider Messstellen steigen während des Pumpversuchs von ca. 50 – 70 mg/l auf über 200 mg/l an. Vor dem Pumpversuch liegen zwar beide innerhalb des Einzugsgebiets, das Grundwasser strömt aber von Westen bzw. Nordwesten mit niedrigen Chloridkonzentrationen in diesen Bereich. Das ändert sich mit dem Pumpversuch. Das Grundwasser strömt jetzt aus dem Uferbereich der Weser mit entsprechend höheren Konzentrationen zu. Durch das Weserhochwasser wird im Mai 2015 dieser Effekt noch etwas verstärkt. Messstelle P091: Die Messstelle liegt in beiden betrachteten Situationen innerhalb des Einzugsgebiets, wird aber von Nordwesten bzw. Westen durch relativ chloridarmes Grundwasser angeströmt. Diese Messstelle liegt jedoch offensichtlich am Rand des uferbegleitenden „Saums“ höherer Chloridkonzentrationen. Während des Pumpversuchs verlaufen Grundwasserströmungslinien, die den Bereich der Messstelle erreichen, zuvor auch durch diesen „Saum“. Dadurch erklärt sich, warum der Chloridwert vor Beginn des Pumpversuchs bei 50 mg/l und während des Pumpversuchs zunächst bei ca. 100 mg liegt. Die Lage bzw., die nördliche Grenze des „Saums“ wird stark durch den Weserwasserstand beeinflusst. Bei Mittelwasser könnte sie ungefähr so liegen, wie in Abbildung 43 dargestellt. Bei Hochwasser verschiebt sich der Grenze des „Saums“ wegen des infiltrierenden Weserwassers weiter nach Norden, wodurch der Chloridwert ansteigt (auf ca. 150 mg/l). Bei Niedrigwasser (Sommer / Herbst 2015) zieht sich die Grenze weiter nach Süden zurück, wodurch kein Grundwasser, das zuvor den Saumbereich durchflossen hat, die Messstelle erreicht. Die Werte fallen daher auf ca. 50 mg/l. Messstelle P084: Die Chloridwerte schwanken vor und nach dem Weserhochwasser im Frühjahr 2015 zwischen ca. 50 und 70 mg/l. Die Messstelle liegt in beiden betrachteten Situationen innerhalb des Einzugsgebiets, wird aber von Nordwesten bzw. Westen durch relativ chloridarmes Grundwasser angeströmt. Im Hochwasserfall der Weser verschiebt aber offensichtlich von der Weser infiltrierendes Wasser den uferbegleitenden „Saum“ höherer Chloridkonzentrationen soweit nach Norden, dass auch dieser Messstelle Wasser aus dem Saumbereich zuströmt. Hierdurch steigen die Werte während der Hochwasserphase auf ca. 150 mg/l an. Nach dem Hochwasser sinken die Werte wieder auf das Normalniveau. Fazit: Durch diese Interpretation der Verhältnisse im südlichen Einzugsgebiet wird deutlich, dass die Chloridkonzentrationen in der Fassung Ahe wesentlich von der fördermengenabhängigen Ausdehnung des Einzugsgebiets Richtung Süden, aber auch vom Wasserstand der Weser abhängig ist. Seite 117 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 118 8 Berechnungen zur beantragten Entnahmemenge mit dem numerischen Grundwassermodell 8.1 Fördermengen und Fördermengenverteilung Auf Grundlage des Wasserbedarfsnachweises wurde auf einer Besprechung mit der Antragstellerin und den Fach- und Genehmigungsbehörden am 06.04.2016 in Bückeburg einvernehmlich die zu untersuchenden Einzelfördermengen und die Gesamtfördermenge aus den Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden festgelegt, die gleichzeitig Gegenstand des Wasserrechtsantrags sind und in der Tabelle 22 aufgelistet werden. Fassung Entnahmemenge [m³/a] Engern 1.800.000 Ahe 800.000 Kohlenstädt 500.000 Großenwieden Tabelle 22 1.500.000 Zu untersuchende und beantragte Fördermengen In der Summe ergeben rechnerisch sich 4,6 Mio. m³/a. In der Beantragung wird die Gesamt-Entnahmemenge auf insgesamt 4,4 Mio. m³/a begrenzt. Da eine entsprechende Reduzierung der Einzelentnahmen variabel ist und u. a. aus betriebstechnischen Gründen erfolgt, werden in den Modellberechnungen aller vier Fassungen mit ihren maximalen Fördermengen berücksichtigt, so dass sich alle Ergebnisse im Sinne einer WorstCase-Betrachtung auf die Entnahmemenge von 4,6 Mio. m³/a beziehen. Wie im vorherigen Kapitel beschrieben, hat sich während des Pumpversuchs eine Abhängigkeit der Chloridgehalte in der Fassung Ahe von der Fördermenge herausgestellt. Daher wurde zur Festlegung der Fördermenge der Fassung Ahe im Vorfeld und unter Einsatz des numerischen Grundwassermodells eine Untersuchung der möglichen Infiltrationsmenge von Weserwasser in den Grundwasserleiter bei variierenden Entnahmemengen zwischen 0,6 und 1,0 Mio. m³/a mit eine Schrittweite von 0,1 Mio. m³/a durchgeführt. Dabei wurden die Umsetzung der Erweiterung des Kiesabbaus „Neelhof“ der Fa. D. Eggersmann Nachf. e. K. (siehe unten) und Entnahmen aus den übrigen Fassungen gem. Tabelle 22 unter den meteorologischen Bedingungen des Zeitraums 2005 – 2009 (etwa langjährige Mittelwerte) angesetzt. Am 06.04.2016 wurde unter den Teilnehmern Einvernehmen erzielt, dass eine Entnahme von 0,8 Mio. m³/a aus der Fassung Ahe einerseits den Anforderungen des Wasserbedarfs und andererseits dem Schutz des Grundwassers (Verminderung von Weserinfiltrat) hinreichend gerecht wird. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die prozentualen Fördermengenanteile der einzelnen Brunnen innerhalb der Gewinnungsanlagen wurden für die Berechnung der Antragsmengen anhand der tatsächlichen Anteile in den Zeiträumen 2005 – 2009 bzw. WWJ 2014 abgeleitet. Sie werden in der folgenden Abbildung 44 dargestellt. Abbildung 44 8.2 Prozentuale Fördermengenanteile der Einzelbrunnen Erweiterung des Kiesabbaus Die Fa. AHE Schaumburger Weserkies GmbH (D. Eggersmann Nachf. e. K.) plant die Erweiterung des Kiesabbaus südliche der Fassung Ahe. Diese Erweiterung wurde nach Planungsstand Mai 2015 in die Berechnungen der Auswirkungen der geplanten Entnahmemenge mit einbezogen (siehe Abbildung 45, schraffierte Flächen). Abbildung 45 Geplante Erweiterung des Kiesabbaus (schraffierte Flächen) Seite 119 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Im Südwesten der Weserschleife entsteht aus den beiden vorhandenen Seen und den Erweiterungsflächen ein zusammenhängender See, der, wie bereits in der jetzigen Situation, westlich des Kieswerks einen direkten schiffbaren Weserzugang aufweist. Diese künftige Seefläche wird durch einen Damm von einem östlichen Gebiet getrennt, das nach Abbau ebenfalls als Seefläche verbleibt. Dieser See erhält einen schiffbaren Weserzugang gegenüber der Ortschaft Saarbeck. Beide Seenflächen sind somit unmittelbar an die Schwankungen der Weserwasserstände gekoppelt. Die Auswirkungen dieser nach Auskiesung entstehenden Seeflächen auf die Förderung der Fassung Ahe wurden mit dem Grundwassermodell simuliert und bewertet und auf einem Besprechungstermin14 am 04.05.2016 (Kieswerk Rinteln-Engern) erörtert [U 18]. Nach den Modellberechnungen ergibt sich durch den Kiesabbau: eine geringe zusätzliche Absenkung von ca. 0,1 m in der Fassung Ahe, die wasserwirtschaftlich nicht relevant ist, eine wasserwirtschaftlich nicht relevante Veränderung des Einzugsgebiets der Wassergewinnung Ahe im Süden und Südosten. Die erweiterten Seeflächen liegen nicht oder nur zu einem äußerst geringen Anteil im Einzugsgebiet, eine abhängig von den Fördermengen der Fassung Ahe bestehende Tendenz zur Zunahme der Infiltration von Weserwasser in den Grundwasserleiter. Als zusammenfassendes Fazit der Fachdiskussion15 wurde von den Beteiligten kein grundlegendes Konfliktpotential zwischen der geplanten Abgrabung und den geplanten Entnahmemengen gesehen [U 18]. Modelltechnisch wurde die Erweiterung des Kiesabbaus folgendermaßen umgesetzt: Es wird von einer vollständigen Auskiesung bis auf den Grund des QuartärAquifers (Grenz zum liegenden Lias) ausgegangen. Für die nach Auskiesung entstandenen die Seen wird ein kf-Wert von 1 * 10-2 m/s angesetzt. Im Damm zwischen den beiden Seen bleibt der ursprüngliche Kf-Wert des Aquifers erhalten. Die Wasserstände der Seen entsprechen denen der Weser an den jeweiligen Stellen der Anbindung. Die Grundwasserneubildung wird für die Seeflächen auf 0 mm/a gesetzt. 14 Beteiligte: Landkreis Schaumburg, Fa. D. Eggersmann Nachf. e. K., Standwerke Rinteln, Stadtwerke Schaumburg-Lippe, Geries Ingenieure (Fachgutachter), CAH Hildesheim Geo-Infometric (Fachgutachter), Schmidt + Partner (Fachgutachter), Kortemeier Brockmann (Fachgutachter) 15 Grundlage für die Fachdiskussion war neben dem hier vorliegenden noch ein zweites von der Fa. Schmidt + Partner erstelltes Grundwassermodell zur Erstellung von Antragsunterlagen für die Erweiterung des Kiesabbaus. Die Unterschiede zwischen den beiden Grundwassermodellen hinsichtlich der Auswirkungen der Erweiterung wurden als gering und nicht relevant angesehen Seite 120 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 8.3 Seite 121 Weitere Rahmenbedingungen Für die Simulation und die Berechnungen der Auswirkungen der geplanten Entnahmemengen wurden neben der Erweiterung des Kiesabbaus folgende Rahmenbedingungen festgesetzt: Das Modellgebiet, die äußeren Randbedingungen, das Strukturmodell und der Berechnungsmodus bleiben unverändert. Grundlage sind mittlere langjährige Grundwasserströmungs-, Grundwasserneubildungs- und Wasserstandsverhältnisse der Gewässer, wie sie näherungsweise im Mittel des Zeitraums 2005 – 2009 geherrscht haben. Der Zeitraum der Kalibrierung ist somit auch Grundlage für die Prognoseberechnungen für die geplante Entnahmemenge. Die Entnahmen der Fassung Herrenteich entsprechen denen des Zeitraums 2005 – 2009. Das in diesem und den vorstehenden Kapiteln beschriebe Szenario wird im Folgenden „Wasserrechtsvariante“ (Var. 1c) genannt. 8.4 Grundwasserbilanzen Die folgende Tabelle 23 gibt eine Übersicht über die Grundwasser-Gesamtbilanz Grundwasser-Gesamtbilanz des Modellgebiets (Wasserrechtsvariante) Bilanzelemente Grundwasserneubildung Zu- /Abstrom über den Modellrand (Süd) (Randbedingung 2. Art) Zu- /Abstrom über die Gewässer (Randbedingung 3. Art) und Kiesseen mit Weseranschluss (Randbedingung 1. Art) Grundwasserentnahmen Weser übrige Gewässer / Quellgebiete mittl. Tageswerte [m³/d] Jahressumme [m³/a] 22 986 8 389 890 Zustrom 5 906 2 155 763 Abstrom 0 0 Gesamt 5 906 2 155 763 Zustrom 1 165 425 152 Abstrom - 13 235 -4 830 739 Zustrom 1 816 662 950 Abstrom - 2 860 -1 044 010 Gesamt - 13 114 -4 786 647 WG Engern - 4 932 -1 800 000 WG Ahe - 2 192 - 800 007 WG Kohlenstädt - 1 370 - 500 000 WG Großenwieden - 4 110 -1 500 000 WG Herrenteich (ant.) - 638 - 232 920 sonst. Entnahmen (ant.) - 2 536 - 925 494 - 15 776 1.6 -5 758 421 585 Gesamt numerischer Bilanzfehler numerischer Bilanzfehler [%] 0.01 positive Werte: Wasser fließt in das Aquifersystem negative Werte: Wasser fließt aus dem Aquifersystem Tabelle 23 Modellberechnete Grundwasserbilanz für das Modellgebiet (Wasserrechtsvariante) Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Die Bilanzberechnungen lassen sich für die Wasserrechtsvariante folgendermaßen zusammenfassen: Die Bilanzsumme (Addierung aller positiven und negativen Bilanzglieder) muss „Null“ betragen (Massenerhaltungsgesetz). Dieser Wert wird nahezu vollständig erreicht. Die Abweichung von nur 585 m³/a entspricht dem numerischen Berechnungsfehler des Modells. Bezogen auf den Grundwasserumsatz im Modell beträgt er nur 0,01 % und ist damit vernachlässigbar klein. Die Bilanzberechnungen sind damit als ausgeglichen zu bezeichnen. Die Grundwasserneubildung beträgt ca. 8,4 Mio. m³/a (ca. 178 mm/a). Die Neubildung ist damit im Gebietsmittel etwas kleiner als im Zeitraum 2005 – 2009. Ursache hierfür ist die fehlende Grundwasserneubildung in den Bereichen für die Erweiterung des Kiesabbaus Über den Südrand fließen etwa 2,2 Mio. m³/a in das Modellgebiet, sie werden allerdings im Wesentlichen von der Weser aufgenommen. Über die Gewässer werden ca. 4,8 Mio. m³/a Grundwasser abgeführt. Hierin enthalten sind auch die Wassermengen, die über die Kies-Seen mit Weserverbindung abfließen. Werden die positiven Bilanzglieder (Grundwasserneubildung, Randzustrom im Süden und Infiltration der Vorfluter) zusammengerechnet, stehen im gesamten Modellgebiet (=Bilanzgebiet) ca. 11,6 Mio. m³/a Grundwasser zur Verfügung. Die Grundwasserentnahmen betragen insgesamt ca. 5,8 Mio. m³. Bilanztechnisch sind hierin auch die anteilig über eine Randbedingung 1. Art berücksichtigten Grundwasserentnahmen der RIHA Rinteln und der Stadtwerke Rinteln (sonstige Entnahmen) enthalten. Insgesamt werden durch die Förderung nach beantragtem Wasserrecht (4,6 Mio. m³/a) ca. 39 % des im Modellgebiet zur Verfügung stehenden Grundwassers entnommen (Gesamtförderung aller Brunnen 49 %). 8.5 Standrohrspiegelhöhen und Grundwasserfließrichtungen Die mit dem Modell berechneten Standrohrspiegelhöhen werden für die Wasserrechtsvariante in der Anlagen 12.1.1 als Linien gleicher Standrohrspiegelhöhen (Grundwassergleichen) dargestellt: An den grundsätzlichen Fließrichtungen hat sich gegenüber dem Zeitraum 20052009 nichts Wesentliches verändert. Im Bereich der Fassungen Engern, Ahe und Großenwieden deuten jeweils geschlossene Isolinien eine förderbedingte Absenkung an. Die Isolinienverläufe zwischen der Fassung Ahe und der Weser deuten eine mögliche Infiltration der Weser an. Im Bereich der Fassung Großenwieden bleibt die Vorflutfunktion der Weser erhalten. Es findet keine Infiltration von Weserwasser statt. Seite 122 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 8.6 Durch die Wirkung der Erweiterung des Kiesabbaus haben sich einzelne Isolinienverläufe (53,5- und 53,0-m NHN-Isolinien) verändert, allerdings ohne einen wesentlichen Einfluss auf die Grundwasserströmungsrichtungen in Bezug auf die Fassung Ahe. Grundwasserflurabstände Die Grundwasserflurabstände für die Wasserrechtsvariante werden in Anlage 12.1.2 dargestellt. Insgesamt haben sich die Flurabstände, insbesondere im Bereich der Fassungen gegenüber dem Zeitraum 2005 bis 2009 vergrößert. Außer am Festgesteinsrand kommen Flurabstände von weniger als 2 m kaum noch vor. Dagegen haben Flächen mit mehr als 3 m Flurabstand deutlich zugenommen, was einerseits auf die erhöhten Grundwasserentnahmen, aber südlich der Fassung Ahe auch auf die Erweiterung des Kiesabbaus zurückzuführen ist. 8.7 Förderbedingte Grundwasserabsenkungen 8.7.1 Methodik Um die förderbedingten Veränderungen der Standrohrspiegelhöhen darzustellen, werden zwischen den modellberechneten Standrohrspiegelhöhen der Wasserrechtsvariante und den sich jeweils aus drei nachfolgend aufgeführten Fördervarianten ergebenden Standrohrspiegelhöhen nach der in Kapitel 7.3.1 beschriebenen Methodik Differenzen berechnet und flächenhaft dargestellt: Keine Förderung aus den Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden (Nullsituation) Förderung aus den Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden wie im Zeitraum 2005 – 2009 (Ist-Situation) Förderung aus den Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden wie im WWJ 2014 (Pumpversuch). Um bei der Differenzenbildung ausschließlich die förderbedingten Auswirkungen darstellen zu können und störende Effekte durch unterschiedliche Rahmenbedingungen zu vermeiden, wurden für alle Fördervarianten folgende einheitlichen Rahmenbedingungen festgelegt: Die Erweiterung des Kiesabbaus ist umgesetzt, die entsprechenden Seeflächen sind vorhanden Die Grundwasserneubildung sowie die Wasserstände der Gewässer entsprechen denen des Zeitraums 2005 – 2009 (annähernd langjährige Mittelwerte) Die Förderungen aus übrigen im Modellgebiet vorhandenen Brunnen entsprechen denen des Zeitraums 2005 – 2009 Seite 123 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Alle übrigen Rand- und Rahmenbedingungen des Modells sind bei allen Varianten gleich. 8.7.2 Wasserrechtsvariante gegen Null-Situation Die förderbedingte Absenkung (Absenktrichter) der Förderung nach geplantem Wasserrecht gegenüber der „Null-Förderung“ wird in Anlage 12.2.1 dargestellt. Nach Norden reicht die Absenkung fast auf der ganzen Breite des Modellgebiets bis an die Grenze Quartär / Festgestein heran. Unter Berücksichtigung der Unsicherheiten bezüglich der Auswirkungen der Entnahmen im Festgesteinsbereich (siehe Kap. 7.3.1) lassen sich folgende Aussagen treffen: Nördlich der Fassung Engern ist wegen der postulierten Störungszone auch mit Absenkungen bis in den Ortsbereich Steinbergen zu rechnen. Eine Beeinflussung des im Ort Steinbergen liegenden Hausbrunnens „In der Rehr 2“ wird daher für möglich gehalten. Oberhalb der südlichen Grenze des Ornatentons sind im oberflächennahen Bereich in jedem Fall wegen der Grundwasser hemmenden Wirkung des Ornatentons keine förderbedingten Auswirkungen mehr vorhanden. Die grundwasserführenden geologischen Einheiten über dem Ornatenton (im Hangenden) sind durch diesen von den grundwasserführenden geologischen Einheiten unterhalb des Ornatentons getrennt. Somit wird eine förderbedingte Beeinflussung der Teiche an der Arensburg und nördlich davon Richtung Auetal ausgeschlossen. Eine Beeinflussung des Brunnens Steinzeichen ist ebenso auszuschließen, da er nur bis in die Heersumer Schichten, oberhalb des Ornatentons abgeteuft ist. Der Brunnen Arensburg hat nach der Tiefenlotung den Ornatenton durchteuft und erreicht die Schichten des Cornbrashs, daher ist eine Beeinflussung nicht gänzlich ausgeschlossen. Sie ist allerdings ohne wasserwirtschaftliche Bedeutung, da sie im Vergleich zur Brunnenteufe gering sein wird und der Brunnen nicht genutzt wird. Eine Beeinflussung der Schüttung der Quelle Deckbergen ist nach den Berechnungsergebnissen grundsätzlich nicht gänzlich auszuschließen. Es wird aber angesichts der Rahmenbedingungen der Berechnungen (stationäre Berechnung, Worst-Case-Betrachtung etc.) für sehr unwahrscheinlich gehalten, dass dies in einem wasserwirtschaftlich relevanten Ausmaß geschieht. Nach Süden reicht die Absenkung in den Ortschaften Engern bis Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden bis an die Weser. Wegen der Interaktion zwischen Weserwasser und Grundwasser dehnt sich der Absenktrichter aber nicht über die Weser hinaus aus. Aus dem gleichen Grund endet die Absenkung an den Kiesteichen der Abbauerweiterung, da diese einen direkten Anschluss zur Weser haben. Seite 124 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 125 Nach Westen reicht der Absenktrichter bis an die Bundesstraße 238. Ob er auch darüber hinausreicht ist unsicher, da hier der Festgesteinsbereich weit nach Süden reicht und auch schon modelltechnische Effekte durch den Modellrand entstehen. Durch die definierte Randbedingung (überwiegend „No-Flow-Rand“) wird die Absenkung am Modellrand „überschätzt“. Wenn überhaupt eine Absenkung westlich der Bundesstraße 238 sattfindet, dann ist sie kleiner als dargestellt. Deswegen wird die Absenkung in der Anlage westlich der Bundesstraße mit einer Schraffur überdeckt. Gleiches gilt an der Ostgrenze des Modells, an der ebenfalls eine „No-Flow-Randbedingung“ definiert ist. Die bis an diese Grenze reichende förderbedingte Absenkung wird dadurch auch hier überschätzt und ist in der Realität deutlich kleiner. In diesem Grenzbereich liegt auch die Fassung Herrenteich. Der Absenkplan suggeriert an der Fassung eine förderbedingte Absenkung von ca. 0,8 m. Wird der „Randeffekt“ vernachlässigt, kann von einer Absenkung im Randbereich von ca. 0,3 – 0,4 m ausgegangen werden. Zudem ist zu berücksichtigen, dass die dargestellten Absenkungen auf Grund der angesetzten Rahmenbedingungen einer Worst-Case-Situation (siehe oben) entsprechen. Es kann also davon ausgegangen werden, dass die durch die Wassergewinnung Großenwieden verursachte förderbedingte Absenkung im realen Betrieb weder nachweisbar ist noch eine (wasser-)wirtschaftliche Relevanz hat. Weiter nach Osten, aber außerhalb des Modellgebiets liegen die Brunnen der Fa. Dura Bessmer GmbH. Eine (wasser-)wirtschaftlich relevante Beeinflussung dieser Brunnen ist ebenfalls unwahrscheinlich. Naturgemäß treten im Fassungsnahbereich der vier Wassergewinnungen die größten Absenkungen auf. Sie betragen an der Fassung: Engern (Fördermenge ca. 1,8 Mio. m³/a) ca. -3,5 m, Ahe (Fördermenge ca. 0,8 Mio. m³/a) ca. -1,5 m, Kohlenstädt (Fördermenge ca. 0,5 Mio. m³/a) ca. -1,8 m, Großenwieden (Fördermenge ca. 1,5 Mio. m³/a) ca. -2,0 m. 8.7.3 Wasserrechtsvariante gegen Mittelwerte 2005 – 2009 Die Differenzen der förderbedingten Absenkung (Absenktrichter) der Entnahme nach beantragtem Wasserrecht gegenüber der durchschnittlichen Förderung der Jahre 2005 – 2009 werden in Anlage 12.2.2 dargestellt. Die Differenzen zeigen somit die zusätzlichen Absenkungen der Erhöhung der Förderung nach beantragtem Wasserrecht gegenüber der „Ist-Situation“ um insgesamt ca. 1,3 Mio. m³/a. Einen Vergleich der Fördermengen zeigt die folgende Tabelle 24. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 126 Entnahmemenge [m³/a] Fassung beantragtes Wasserrecht Zeitraum 2005 - 2009 Differenzen 1.800.000 1.519.680 280.320 Ahe 800.000 640.829 159.171 Kohlenstädt 500.000 366.227 133.773 Großenwieden 1.500.000 815 437 684.563 Summe 4.600.000 3.342.173 1.257.827 Engern Tabelle 24 Vergleich der Fördermengen zwischen beantr. Wasserrecht und Zeitraum 2005 - 2009 Nach Norden reichen die zusätzlichen Absenkungen fast auf der ganzen Breite des Modellgebiets bis an die Grenze Quartär / Festgestein heran. Unter Berücksichtigung der Unsicherheiten bezüglich der Auswirkungen der Entnahmen im Festgesteinsbereich (siehe Kap. 7.3.1) lassen sich folgende Aussagen treffen: Nördlich der Fassung Engern ist wegen der postulierten Störungszone mit allerdings geringfügigen Absenkungen bis in den Ortsbereich Steinbergen zu rechnen. Eine Beeinflussung des im Ort Steinbergen liegenden Hausbrunnens „In der Rehr 2“ kann nicht ganz ausgeschlossen werden. Oberhalb der südlichen Grenze des Ornatentons sind in jedem Fall im oberflächennahen Bereich wegen der Grundwasser hemmenden Wirkung des Ornatentons keine förderbedingten Auswirkungen mehr vorhanden. Die grundwasserführenden geologischen Einheiten über dem Ornatenton (im Hangenden) sind durch diesen von den grundwasserführenden geologischen Einheiten unterhalb des Ornatentons getrennt. Somit wird eine förderbedingte Beeinflussung der Teiche an der Arensburg und nördlich davon Richtung Auetal ausgeschlossen. Eine Beeinflussung des Brunnens Steinzeichen ist ebenso auszuschließen, da er nur bis in die Heersumer Schichten, oberhalb des Ornatentons abgeteuft ist. Der Brunnen Arensburg hat nach der Tiefenlotung den Ornatenton durchteuft und erreicht die Schichten des Cornbrashs. Trotzdem ist wegen der geringen Absenkbeträge im Festgestein eine relevante Beeinflussung unwahrscheinlich. Sie ist ohnehin ohne wasserwirtschaftliche Bedeutung, da sie im Vergleich zur Brunnenteufe gering sein wird und der Brunnen nicht genutzt wird. Eine Beeinflussung der Schüttung der Quelle Deckbergen ist nicht zu erwarten. Nach Süden reicht die Absenkung nur südlich der Ortschaft Großenwieden bis an die Weser. Wegen der Interaktion zwischen Weserwasser und Grundwasser dehnt sich der Absenktrichter aber nicht über die Weser hinaus aus. Südlich der übrigen Fassungen reicht die Absenkung nicht bis an die Weser, es bleibt ein z. T. mehrere hundert Meter breiter „Saum“ ohne zusätzlich Absenkungen. Somit sind auch die Ortschaften Ahe und Kohlenstädt nicht von zusätzlichen Absenkungen betroffen. Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 127 Nach Westen reicht der Absenktrichter innerhalb des Quartäraquifers nicht an die Bundesstraße 238. Die Ortschaft Engen ist nur zum Teil und mit geringen zusätzlichen Absenkungsbeträgen betroffen. Wegen der vergleichsweise starken Erhöhung der Fördermenge aus der Fassung Großenwieden reicht die zusätzliche Absenkung bis an die Ostgrenze des Modells. Die Beträge der Absenkung werden aus den beschriebenen modelltechnischen Gründen hier allerdings überschätzt und sind in der Realität deutlich kleiner. In diesem Grenzbereich liegt auch die Fassung Herrenteich. Der Absenkplan suggeriert an der Fassung eine zusätzliche förderbedingte Absenkung von ca. 0,4 m. Wird der „Randeffekt“ vernachlässigt, kann von einer Absenkung im Randbereich von unter 0,2 m ausgegangen werden. Zudem ist zu berücksichtigen, dass die dargestellten Absenkungen auf Grund der angesetzten Rahmenbedingungen einer Worst-Case-Situation (siehe oben) entsprechen. Es kann also davon ausgegangen werden, dass die Erhöhung der Förderung aus der Wassergewinnung Großenwieden im realen Betrieb weder nachweisbar ist noch eine (wasser-)wirtschaftliche Relevanz auf die Brunnen Herrenteich hat. Gleiches gilt für die Brunnen der Fa. Dura Bessmer GmbH. Naturgemäß treten im Fassungsnahbereich der vier Wassergewinnungen die größten zusätzlichen Absenkungen auf. Sie betragen an der Fassung: Engern (Fördermengendifferenz ca. 0,28 Mio. m³/a) ca. -0,6 m, Ahe (Fördermengendifferenz ca. 0,16 Mio. m³/a) ca. -0,3 m, Kohlenstädt (Fördermengendifferenz ca. 0,13 Mio. m³/a) ca. -0,5 m, Großenwieden (Fördermengendifferenz ca. 0,68 Mio. m³/a) ca. -1,0 m. 8.7.4 Wasserrechtsvariante gegen WWJ 2014 (Pumpversuch) Die Differenzen der förderbedingte Absenkung (Absenktrichter) der Förderung nach beantragtem Wasserrecht gegenüber der durchschnittlichen Förderung des WWJ 2014 werden in Anlage 12.2.3 dargestellt. Die Differenzen zeigen somit die zusätzlichen Absenkungen der Erhöhung der Förderung nach beantragtem Wasserrecht gegenüber der „Pumpversuchs-Situation“ um insgesamt ca. 0,5 Mio. m³/a. Einen Vergleich der Fördermengen zeigt die folgende Tabelle 25. Entnahmemenge [m³/a] Fassung beantragtes Wasserrecht WWJ 2014 Differenz 1.800.000 1.272.510 527.490 Ahe 800.000 1.183.181 -383.181 Kohlenstädt 500.000 424.009 75.991 Großenwieden 1.500.000 118.1636 318.364 Summe 4.600.000 4.061.336 538.664 Engern Tabelle 25 Vergleich der Fördermengen zwischen beantr. Wasserrecht und WWJ 2014 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Insgesamt ist kein zusammenhängender Absenkbereich zu erkennen. Nur im Bereich der Fassungen Engern und Großenwieden sind „größere“ zusätzliche Absenkungen zu erkennen. An der Fassung Kohlenstädt tritt eine zusätzliche Absenkung nur im unmittelbaren Brunnenbereich auf, an der Fassung Ahe ist sogar eine Grundwasseraufhöhung zu erkennen. Nach Norden reichen die zusätzlichen Absenkungen nur nördlich der Fassungen Engern und Großenwieden bis an die Grenze Quartär / Festgestein heran. Unter Berücksichtigung der Unsicherheiten bezüglich der Auswirkungen der Entnahmen im Festgesteinsbereich (siehe Kap. 7.3.1) lassen sich folgende Aussagen treffen: Nördlich der Fassung Engern ist wegen der postulierten Störungszone mit zusätzlichen Absenkungen bis in den Ortsbereich Steinbergen zu rechnen. Eine Beeinflussung des im Ort Steinbergen liegenden Hausbrunnens „In der Rehr 2“ kann nicht ganz ausgeschlossen werden. Oberhalb der südlichen Grenze des Ornatentons sind in jedem Fall im oberflächennahen Bereich wegen der Grundwasser hemmenden Wirkung des Ornatentons keine förderbedingten Auswirkungen mehr vorhanden. Die grundwasserführenden geologischen Einheiten über dem Ornatenton (im Hangenden) sind durch diesen von den grundwasserführenden geologischen Einheiten unterhalb des Ornatentons getrennt. Somit wird eine förderbedingte Beeinflussung der Teiche an der Arensburg und nördlich davon Richtung Auetal ausgeschlossen. Eine Beeinflussung des Brunnens Steinzeichen ist ebenso auszuschließen, da er nur bis in die Heersumer Schichten, oberhalb des Ornatentons abgeteuft ist. Der Brunnen Arensburg hat nach der Tiefenlotung den Ornatenton durchteuft und erreicht die Schichten des Cornbrashs. Trotzdem ist wegen der geringen Absenkbeträge im Festgestein eine relevante Beeinflussung unwahrscheinlich. Sie ist ohnehin ohne wasserwirtschaftliche Bedeutung, da sie im Vergleich zur Brunnenteufe gering sein wird und der Brunnen nicht genutzt wird. Eine Beeinflussung der Schüttung der Quelle Deckbergen ist nicht zu erwarten. Nach Süden reicht die Absenkung nur südlich der Ortschaft Großenwieden bis nahe an die Weser. Südlich der Fassung Engern endet sie in Höhe des nördlichen Kiesteichs. Nach Westen reicht der Absenktrichter innerhalb des Quartäraquifers nicht an die Bundesstraße 238. Die Ortschaft Engen ist nur zum Teil und mit geringen zusätzlichen Absenkungsbeträgen betroffen. Im Osten recht die zusätzliche Absenkung der Fassung Großenwieden nicht bis an die Ostgrenze des Modells heran. Somit ist auch eine Beeinflussung der Brunnen Herrenteich und der Fa. Dura Bessmer GmbH auszuschließen. Seite 128 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 129 Naturgemäß treten im Fassungsnahbereich der vier Wassergewinnungen die größten zusätzlichen Veränderungen der Standrohrspiegelhöhen auf. Sie betragen an der Fassung: Engern (Fördermengendifferenz ca. 0,53 Mio. m³/a) ca. -1,0 m, Ahe (Fördermengendifferenz ca. -0,38 Mio. m³/a) (Anstieg) ca. +0,2 m, Kohlenstädt (Fördermengendifferenz ca. 0,08 Mio. m³/a) ca. -0,3 m, Großenwieden (Fördermengendifferenz ca. 0,32 Mio. m³/a) ca. -0,4 m. 8.8 Grundwassereinzugsgebiete In der Anlage 12.3 werden die Einzugsgebiete für die Förderung entsprechend der Wasserrechtsvariante als Zusammenschau dargestellt. Das festgesetzte Schutzgebiet Engern/Ahe deckt die entsprechenden Einzugsgebiete überwiegend gut ab. Lediglich im Süden und Südosten ragt das Einzugsgebiet der Fassung Ahe über die Schutzgebietsgrenzen heraus und erreicht in einem ca. 0,7 km langen Uferabschnitt auch die Weser. Zwischen den Einzugsgebieten der Fassungen Engern und Ahe besteht kein Freiraum mehr. Das Einzugsgebiet der Fassung Kohlenstädt schließt ebenfalls ohne Zwischenraum direkt an das der Fassung Ahe an. Aus diesem Grund hat die Erhöhung der Fördermengen in der Wasserrechtsvariante gegenüber der Ist-Situation zur Folge, dass sich die Einzugsgebiete nur noch im Quartär-Aquifer seitlich und überwiegend in südliche Richtungen weiter ausdehnen können, was im Fall der Wassergewinnung Ahe zur Folge hat, dass das Einzugsgebiet bis an die Weser reicht. Im Fall Großenwieden deckt das festgesetzte Schutzgebiet auch die Fördermenge von 1,5 Mio. m³/a der Wasserrechtsvariante im Wesentlichen gut ab. Lediglich im Süden und Südosten sowie in einem kleinen Bereich im Westen wird die Schutzgebietsgrenze überschritten. Das Einzugsgebiet hat die Weser nicht erreicht, d. h., das unter den Berechnungsbedingungen kein Weser-Infiltratwasser zu den Brunnen strömt. Das Einzugsgebiet der hat in Richtung Westen noch „Spielraum“. Nach Osten wird die Ausdehnung durch das Einzugsgebiet der Fassung Herrenteich (nicht dargestellt) begrenzt. Nach Süden stellt die Weser eine mögliche Begrenzung dar. Für die einzelnen Einzugsgebiete ergeben die Modellberechnungen folgende Daten: Wassergewinnung Engern Fördermenge: ca. 1,8 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 7,1 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 249 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 2,1% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 79% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 21% Wassergewinnung Ahe Fördermenge: ca. 0,8 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 4,2 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 179 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 3.1% Anteil des Förderwassers aus der Weser: 4% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 28% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 72% Wassergewinnung Kohlenstädt Fördermenge: ca. 0,5 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 3,0 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 152 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 8,9% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 66% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 34% Wassergewinnung Großenwieden Fördermenge: ca. 1,5 Mio. m³/a Größe des Grundwassereinzugsgebiets: ca. 7,8 km² Mittlere Grundwasserneubildungshöhe: 153 mm/a Anteil des Förderwassers aus Infiltrat von Gewässern / Vorflutern: 20% Anteil des Förderwassers aus Infiltrat der Weser: 0% Anteil des Förderwassers aus dem Festgesteinsbereich: ca. 68% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 52% Anteil des Förderwassers aus dem Terrassenbereich: ca. 48% Seite 130 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten 9 Empfehlungen zur Beweissicherung Zur hydrogeologischen Beweissicherung werden aus hydrogeologischer Sicht folgende Empfehlungen ausgesprochen: Innerhalb des Quartäraquifers wird die Dichte und räumliche Anordnung des vorhandenen Grundwassermessstellennetzes für die Grundwasserüberwachung als ausreichend angesehen. Die Kiesteiche südlich bzw. südwestlich der Fassungen Engern und Ahe sollten, soweit noch nicht geschehen, mit Lattenpegeln ausgestattet werden. Das gilt insbesondere für die im Rahmen der Erweiterung des Kiesabbaus neu entstehenden Teiche. Die Untersuchungen haben ergeben, dass der Fassung Engern ca. 80 % der Fördermenge aus dem nördlich gelegenen Festgesteinsbereich zuströmt. Das lässt nach den derzeitigen Vorstellungen zum geologischen Untergrundaufbau eine wasserwirksame Störungs- und Zerrüttungszone im Steinberger Taleinschnitt wahrscheinlich erscheinen. Zum Nachweis geeignete Grundwassermessstellen sind in diesem Festgesteinsbereich allerdings nicht vorhanden. Zur geologischen Erkundung dieser Zone, zur Erfassung der Standrohrspiegelhöhen und deren Schwankungsbreiten sowie zur hydrogeomischen Qualitätsüberwachung in diesem Anstrombereich der Wassergewinnung wird eine Erkundungsbohrung mit anschließendem Ausbau zu einer Qualitätsmessstelle gem. DVGW Regelwerk (W 121) vorgeschlagen. Abbildung 46 Suchräume für einen neuen Messstellenstandort (Steinbergen) Seite 131 Projekt 52592 Juli 2016 Wasserrechtsverfahren der Schaumburger Trinkwasser Verbund- und Aufbereitungsgesellschaft mbH für die Fassungen Engern, Ahe, Kohlenstädt und Großenwieden Hydrogeologisches Gutachten Seite 132 Die Bohrung sollte, je nach Bohrbefund auf ca. 30 – 50 m unter GOK abgeteuft und durch geeignete geophysikalischen Methoden und einen Kurzzeit-Pumpversuch untersucht werden. Die Abbildung 46 zeigt Suchräume für einen möglichen Bohransatzpunkt. Der tatsächliche Standort muss noch festgelegt werden und richtet sich u. a. nach Eigentumsverhältnissen und Infrastruktur, insbesondere für das Bohrgerät. Zusätzlich zu diesen Untersuchungen sollte geprüft werden, ob der Brunnen Arensburg, der nach jetzigen Kenntnissen bis in den Cornbrash reicht, nach entsprechender Lage-, Höhen-, und Teufen-Vermessung mit in das Messprogramm der Standrohrspiegelhöhen übernommen werden kann. Der bisherige monatliche Rhythmus der Standrohrspiegelhöhen- und Wasserstandsmessungen wird für alle Messstellen und Pegel als ausreichend angesehen. Die Modellberechnungen haben für die Fassung Ahe eine mögliche, wenn auch geringe Beeinflussung durch Weser-Infiltratwasser gezeigt. Daher wird eine vierteljährliche Überwachung der Chloridwerte in den Messstellen P 041 P 084, P 091, P 146 und P 147, die auch während des Pumpversuchs Ahe beprobt wurden, sowie, unter Berücksichtigung der Erweiterung des Kiesabbaus, in P 082 und P 148 empfohlen. Hildesheim, den 18.07.2016 Dipl.-Geol. Hilger Schmedding i.V. Dipl.-Geol. Michael Bruns Niederlassungsleiter Von der IHK Hannover öffentlich bestellter und vereidigter Sachverständiger für das Sachgebiet „Hydrogeologie“