UNTERSUCHUNGSBERICHT zur geologischen
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Geotechnik BFW GmbH • Geohaus, Nikolaus-Otto-Straße 6 • 55129 Mainz • • • • • • • • • Stadtwerke Mainz AG Rheinallee 41 55118 Mainz Baugrund Altlastensanierung Grundwasser Bodenverunreinigungen Hydrogeologie Deponien Rutschungssanierung Lagerstätten Grundbaulabor Ihr Zeichen: Ihre Nachricht vom: Ansprechpartner: unser Zeichen: 43 007 304 27.09.2012 W. Fein G 5440 Datum: 05.02.2013 (06131 / 91 35 24 - 30) UNTERSUCHUNGSBERICHT zur geologischen und hydrogeologischen Kartierung im Bereich des Oberbeckens am Franzosenkopf im Zuge des Projekts PSW Heimbach der Stadtwerke Mainz AG Anlagen: 5 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite i Inhaltsverzeichnis 1. ANLASS.................................................................................................................................1 2. ANLAGEN.............................................................................................................................2 3. GEOGRAPHISCHER UND KLIMATISCHER ÜBERBLICK ............................................3 4. GEOLOGISCHER ÜBERBLICK..........................................................................................6 4.1 Erdgeschichtliche Entwicklung........................................................................................6 4.2 Beschreibung der Schichtglieder......................................................................................7 4.2.1 Bunte Schiefer (Bs)..................................................................................................7 4.2.2 Hermeskeil-Schichten (He)......................................................................................8 4.2.3 Taunusquarzit (Tq)...................................................................................................8 4.2.4 Darustwald-Schichten (Td)......................................................................................9 4.2.5 Hunsrückschiefer......................................................................................................9 4.3 Tektonik..........................................................................................................................10 4.4 Hydrogeologie................................................................................................................10 5. ERGEBNISSE......................................................................................................................11 5.1 Geologie.........................................................................................................................11 5.1.1 Aufschlüsse.............................................................................................................12 5.1.2 Rammkernsondierungen.........................................................................................18 5.2 Hydrogeologie................................................................................................................19 5.3 Biotope...........................................................................................................................20 6. PROGNOSE UND EMPFEHLUNGEN...............................................................................34 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite ii Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Klimadiagramm der Wetterstation "Bad Kreuznach"...........................................4 Abbildung 2: Klimadiagramm der Wetterstation "Bacharach"...................................................5 Abbildung 3: Klimadiagramm der Wetterstation "Wahlbach"....................................................5 Abbildung 4: Interpoliertes Klimadiagramm für den "Franzosenkopf".....................................6 Abbildung 5: Beispiel von tafel- und trogförmigen Sedimentationsstrukturen..........................9 Abbildung 6: Blockschutthalde aus quarzitischem Gesteinsdetritus........................................11 Abbildung 7: Aufschluss 3: Verkieselte Sigma-Elemente im Quarzit......................................13 Abbildung 8: Stark bewachsener Aufschluss 1 am Wegesrand................................................14 Abbildung 9: Stereographische Projektion: Schichtungswerte Aufschluss 1...........................14 Abbildung 10: Aufschluss 2 mit dunkelgrauen bis grauschwarzen Tonschieferschichten.......15 Abbildung 11: Stereographische Projektion: Schichtungswerte Aufschluss 2.........................15 Abbildung 12: Im Wechsel gelagerte Quarzit- und Tonschieferpakete bei Aufschluss 3.........16 Abbildung 13: Stereographische Projektion: Schichtungswerte Aufschluss 3.........................16 Abbildung 14: Quarzite am Aufschluss Nr. 4 südöstlich des Franzosenkopfes.......................17 Abbildung 15: Stereographische Projektion: Schichtungswerte Aufschluss 4.........................17 Abbildung 16: Grundwasserlandschaften im Bereich des Projektstandortes...........................32 Abbildung 17: Durchschnittliche Grundwasserneubildungsrate pro Jahr................................33 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite iii Tabellenverzeichnis Tabelle 5.1: Tabellarische Aufstellung Quellschüttungen und deren arithmetisches Mittel.....22 Tabelle 5.2: Aufstellung der Einzugsgebietsanteile der Vorfluter im Projektgebiet und die durch den Bau des geplanten Oberbeckens versiegelte Flächeanteile...................23 Tabelle 5.3: Tabellarische Auflistung der Einzelbiotopgebiete, der Gruppennummer (Biotopnummer) und deren Einfluss durch Wasser...............................................24 Tabelle 5.4: Aufstellung der Vegetationstypen und deren Fläche.............................................26 Tabelle 5.5: Aufstellung der realen Auswirkung der durch die Flächenversiegelung des Oberbeckens beeinflussten Oberflächeneinzugsgebiete der Vorfluter...................27 Tabelle 5.6: Aufstellung der realen Auswirkung der durch die Flächenversiegelung des Oberbeckens beeinflussten Einzel- und Komplexbiotope.....................................27 Tabelle 5.7: Tabellarische Aufstellung der Quellcharakteristika und den morphologischen Strukturen im Umfeld der Quellen und Biotope....................................................28 Tabelle 5.8: Koordinaten und Höhen der Quellen, Feuchtbiotope (Flächenzentren), Rammkern- sondierungen (RKS) und Aufschlüssen.............................................30 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 4 Benutzte Unterlagen [1] BJÖRNSEN BERATENDE INGENIEURE GMBH (2011) : PSW Heimbach - Tischvorlage zur Antragskonferenz für das Raumordnungsverfahren (ROV), Stadtwerke Mainz AG [2] DILLMANN,W; KRAUTER, E. (1966): Zusatzgutachten über die geologischen Verhältnisse im Bereich des geplanten Pumpspeicherkraftwerkes Franzosenkopf, Hunsrück [3] DILLMANN,W.; KRAUTER, E. (1964): Gutachten über die geologischen Verhältnisse im Bereich des geplanten Pumpspeicherkraftwerkes Franzosenkopf, Hunsrück [4] DR. TRÄNKLE (unbek.): Biotopkartierung Franzosenkopf [5] EKKEHART, M. (1980): Der Taunusquarzit im nordöstlichen Soonwald ( Analyse eines Kluftspeichers), Diss. Johannes Gutenberg-Univ., [6] KANZLER, H. B. (1991): Der Taunusquarzit — Seine Lithofazies, Sedimentologie, Petrographie und sein Chemismus als Grundlage zur Beurteilung der ElementrohstoffQualität vor dem Hintergrund der Geologie und Tektonik des SE-Hunsrücks und westlichen Rheingaus., Diss. Univ. Trier, [6] LANDESAMT FÜR GEOLOGIE UND BERGBAU (2000) (Hrsg.): Geologische Übersichtskarte und Profil des Mittelrheintales 1:100 000 mit Erläut., Mainz [8] MEYER, W.; STETS, J. (1980): Zur Paläogeografie von Unter- und Mitteldevon im westlichen und zentralen Rheinischen Schiefergebirge. - Z. dt. geol. Ges.,131, 725-751, Hannover: Deutsche Geologische Gesellschaft [8] ONCKEN, ONNO (1988): Geometrie und Kinematik der Taunuskammüberschiebung — Beitrag zur Diskussion des Deckenproblems im südlichen Schiefergebirge - Geologische Rundschau,77, 173-181, Berlin; Heidelberg: Springer [9] SCHEFFER, F; SCHACHTSCHABEL, P. (1998): Lehrbuch der Bodenkunde,14. Aufl., Stuttgart:Enke [10] SCHÜTZ, H.-G. (2012): PSW Heimbach - zur Geologie, Tektonik und Hydrogeologie des Oberbeckenstandorts Franzosenkopf, Auszug, Firmenschrift Fichtner [12] DEUTSCHE STRATIGRAPHISCHE KOMMISSION (Hrsg.) (2002): Stratigraphische Tabelle von Deutschland 2002 [13] LANDESAMT FÜR GEOLOGIE UND BERGBAU (1998) (Hrsg.): Geologische Übersichtskarte 1:100 000 Blatt C 5910 Koblenz, [14] LANDESAMT FÜR GEOLOGIE UND BERGBAU RHEINLAND-PFALZ (Hrsg.) (2005): G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 5 Geologie von Rheinland-Pfalz [15] LANDESAMT FÜR VERMESSUNG UND GEOBASISDATENINFORMATION RHEINLAND-PFALZ (2010) (Hrsg.): Topographische Karte 1:25 000 Blatt 6012 Stromberg, Koblenz [16] LANDESAMT FÜR VERMESSUNG UND GEOBASISDATENINFORMATION RHEINLAND-PFALZ (1998) (Hrsg.): Topographische Karte 1:25 000 Blatt 5912 Kaub, Koblenz G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 1 1. ANLASS Die Stadtwerke Mainz AG plant die Errichtung eines Pumpspeicherkraftwerks (PSW) zwischen den Gemeinden Trechtingshausen, Oberheimbach und Niederheimbach. Das Kraftwerk wird aus einem hoch- und einem tiefliegenden Wasserspeicher (Ober- und Unterbecken), die durch eine Rohrleitung (Stollen) miteinander verbunden werden, sowie des eigentlichen Kraftwerkgebäudes mit Zufahrt und den Energiezuführungs- und Abführungsleitungen bestehen. Das Oberbecken soll im Bereich des „Franzosenkopfes“, einer Erhebung im „Binger Wald“, angelegt werden. Das Projekt bedingt, aufgrund der Raumrelevanz, ein Raumordnungsverfahren nach §15 Abs. 1. Satz 1 ROG (Raumordnungsgesetz). Verfahrensgegenstand dieses Raumordnungsverfahrens ist das PSW Heimbach [1]. Bei einer, von der Firma AG.L.N. aus Blaubeuren-Seissen durchgeführten, Fauna- und Flora-Kartierung wurden im Bereich des geplanten Oberbeckens schützenswerte Biotoptypen festgestellt, die an Quellen und Quellmulden gebunden sind. Um negative Auswirkungen und/oder Beeinträchtigungen durch den Bau des Oberbeckens auf diese Biotope auszuschließen ist eine Kartierung und Klassifikation des Projektgebietes hinsichtlich der regionalen hydrogeologischen Verhältnisse nötig. Die GEOTECHNIK BFW GmbH wurde von der Stadtwerke Mainz AG beauftragt das Projektgebiet (s. Anlage 1.1: Übersichtslageplan) geologische und hydrogeologisch zu kartieren sowie die regionale hydrogeologische Situation, wie Quellen und deren Quell- und Einzugsbereiche sowie Feuchtgebiete, zu erfassen. Zu folgenden Punkten ist im Rahmen des Gutachtens Stellung zu nehmen: • Beschreibung und Visualisierung der Lage und Morphologie des Untersuchungsgebietes, der regionalen geologischen Verhältnisse inklusive der tektonischen Situation und der stratigraphischen Abfolge der Gesteine. • Beschreibung und Visualisierung der regionalen hydrogeologischen Verhältnisse einschließlich der Quellen und deren Einzugs- und Quellgebieten sowie deren Schüttung. • Prognose der Auswirkungen des Baus des Oberbeckens auf die Quellen, die Feuchtgebiete und den Grundwasserspiegel im Untersuchungsraum sowie Empfehlungen zum Schutz der Quellen, Quellmulden und Feuchtgebiete in Bezug zur Lage des geplanten Oberbeckens. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 2 2. ANLAGEN Die Anlagen dieses Gutachtens sind wie folgt gegliedert: 1 Übersicht 1.1 Übersichtslageplan des Projektgebietes, M 1:50 000 2 Geologische und hydrogeologische Karten 2.1 Geologische Übersichtskarte mit Lage der Rammkernsondierungen, den Aufschlüssen, den Profillinien und den Biotopen im Maßstab 1:10 000 2.2 Hydrogeologische Karte mit Lage der Teileinzugsgebiete der Vorfluter und den Biotopen im Maßstab 1:10 000 2.3 Hydrogeologische Karte mit Lage der Quellen und deren Einzugsgebiete sowie den Quellbereichen und den Biotopen im Maßstab 1:10 000 3 Detailpläne der aufgenommenen Quellen mit photographischer Dokumentation sowie Übersichtsplan und Detailpläne der einzelnen wasserbeeinflussten Biotope und Biotopkomplexe 4 Querprofile (2-fach überhöht) im Maßstab 1:20 000 5 Graphische Darstellung der Rammkernsondierungen nach DIN 4021 und DIN 4022 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 3 3. GEOGRAPHISCHER UND KLIMATISCHER ÜBERBLICK Das annähernd 8,6 km² große Projektareal im Bereich des geplanten Oberbeckens des PSW Heimbach ist Teil des Übergangs der Hunsrückhochfläche in das Mittelrheingebiet. Naturräumlich gehört der Höhenzug zum Soonwald-Sattel (Soonwald-Antiklinorium) des Rheinischen Schiefergebirges. Im topographischen Kartenwerk 1:25.000 der Bundesrepublik Deutschland liegt das Projektgebiet auf dem Blatt 5912 Kaub [16] und dem Blatt 6012 Stromberg [15]. Die höchsten Erhebungen im Planungsgebiet bilden der „Franzosenkopf“ mit 617,1 m über NN und der „Salzkopf“ mit 627,6 m über NN. Im Nordwesten fällt das Gelände in Richtung des Heimbachtales ab. Im Südosten begrenzt das Morgenbachtal den Höhenzug. In Richtung des Mittelrheintales fällt das Gelände steil auf das Rheinniveau von ca. 75 m über NN ab. Die Planungseinheit ist zum Großteil bewaldet [1]. Das Klima wird großräumig von feuchten, gemäßigt temperierten, atlantischen Luftmassen und kontinentaler Luft beeinflusst. Durch die Höhendifferenz von Soonwald und des benachbarten Mittelrheintales ergeben sich z. T. Unterschiede in der Jahresdurchschnittstemperatur von annähernd 2 °C. In den Abbildungen 1, 2 und 3 sind die Klimadiagramme der Wetterstationen des Deutschen Wetterdienstes (DWD) und des Landes Rheinland-Pfalz „Bacharach“ (Mittelrheintal), „Wahlbach“ (Hunsrück) und „Bad Kreuznach“ (Nahe) dargestellt. Der Kopf des Diagramme zeigt neben dem Namen und der Höhe der Wetterstation auch die Durchschnittstemperatur und den Durchschnittsniederschlag für den Bemessungszeitraum. Die rote Linie symbolisiert die Durchschnittstemperatur über das Jahr gesehen, die blaue Linie den durchschnittlichen Niederschlag. An der linken Seite des Diagramms ist die gemessene Maximal- und die Minimaltemperatur dargestellt. Eine blaue Hinterlegung der Monate auf der xAchse beschreibt das mögliche Auftreten von Frosttagen. Die Diagramme zeigen deutlich das Niederschlags- und Temperaturmaximum im Sommer. Darüber hinaus unterscheiden sich die Diagramme in der Niederschlagsverteilung und -intensität. Die Station „Wahlbach“ (436 m über NN) unterscheidet sich in Gesamtniederschlag und Durchschnittstemperatur von den beiden anderen Wetterstationen, die auf annähernd der gleichen Höhe liegen. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 4 Da für den Franzosenkopf keine gesicherten Niederschlags- bzw. Temperaturdaten vorliegen, erfolgt eine Annäherung an die theoretischen klimatischen Verhältnisse vor Ort. Für die Temperatur findet dies über den geometrischen Temperaturgradienten (im Durchschnitt 0,65 °C pro 100 m) statt. Folglich ist für den Franzosenkopf ein gemittelter Temperaturunterschied zu den Wetterstationen „Bad Kreuznach“ bzw. „Bacharach“ von ca. -2,7 bis -2,8 °C, bzw. zur Wetterstation „Wahlbach“ von -1,2 °C anzunehmen. Zur Berechnung der Temperatur wurden die geometrischen Temperaturgradienten der jeweiligen Wetterstation berechnet und anschließend der arithmetische Mittelwert über die stationsbedingten interpolierten Temperaturwerte gebildet. Eine Approximation für den Niederschlag am Franzosenkopf wurde analog zur Temperaturberechnung vorgenommen. Das Ergebnis der Klimainterpolation ist in Abbildung 4 als Diagramm „Franzosenkopf“ illustriert. Es sei bemerkt, dass die realistischen Klimadaten aufgrund der unterschiedlichen Lage und Höhe der einzelnen Wetterstationen von den interpolierten Werten abweichen können. Abbildung 1: Klimadiagramm der Wetterstation "Bad Kreuznach". Quelle: Agrarmeteorologie Rheinland-Pfalz (www.am.rlp.de – Stand 26.10.2012) G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Abbildung 2: Klimadiagramm der Wetterstation "Bacharach". Quelle: Agrarmeteorologie Rheinland-Pfalz (www.am.rlp.de – Stand 26.10.2012) Abbildung 3: Klimadiagramm der Wetterstation "Wahlbach". Quelle: Agrarmeteorologie Rheinland-Pfalz (www.am.rlp.de – Stand 26.10.2012) Seite 5 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 6 Abbildung 4: Interpoliertes Klimadiagramm für den "Franzosenkopf" aus den Klimadaten der Wetterstationen "Bacharach", "Bad Kreuznach" und "Weilbach". Quelle: Agrarmeteorologie Rheinland-Pfalz (www.am.rlp.de – Stand 26.10.2012) 4. GEOLOGISCHER ÜBERBLICK 4.1 Erdgeschichtliche Entwicklung Das Rheinische Schiefergebirge ist ein Teil des variskischen Orogens 1. Die Gesteine sind vorwiegend devonischen Alters und sind ab der Wende Silur/Devon vor ca. 418 Millionen Jahren im Rhenoherzynischen Ozean abgelagert worden. Der Ozean war zu dieser Zeit in verschiedene Schwellen und Tröge unterteilt in denen es zu unterschiedlichen Faziesausprägungen der vorwiegend feinklastischen (pelitischen) Sedimente kam. Das Sedimentmaterial, das gebietsweise einen bis zu 10 km mächtigen Akkumulationskeil bildet, wurde, besonders im Unterdevon (418 – 392 Millionen Jahre, [12]), aus nördlicher Richtung vom vorgelagertem Old-RedKontinent (Laurussia) geschüttet, der sich im Silur bei der Kollision der beiden Kleinkontinente Baltica und Laurentia unter Schließung des Iapetus-Ozeans bildete. Im Süden des 1 Gebirge G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 7 Ozeans wurden ab dem Gedinne z. T. psaphitische Sedimente (Grobklastika, z. B. Konglomerate) von der „Mitteldeutschen Schwelle“ in den Akkumulationsraum des Ozeanbeckens geschüttet. Im Siegen bildete sich am Südrand des Ablagerungsraumes eine stark sandige Fazies („Süd-Fazies“) aus, deren Faunenelemente und Lithofazies (Hermeskeil-Schichten und Taunusquarzit) auf ein höher-energetisches, marines Flachwassermilieu hindeuten [8]. Im Mitteldevon kam es Bereichsweise zu karbonatischer Sedimentation und zur Riffbildung. Die Sedimentation vollzog sich bis in das frühe Unterkarbon als das Ozeanbecken durch Subduktionsprozesse geschlossen wurde. Mit der Beckenschließeung ging im heutigen Rheinischen Schiefergebirge eine von Südwesten nach Nordosten voranschreitende Deformation einher, die sich durch das anlegen nordwestvergenter Falten und Überschiebungsbahnen ausdrückt und als Variskische Faltung, mit dem Höhepunkt im späten Unterkarbon, bezeichnet wird. Die Hebung des variskischen Gebirges zum Mittelgebirge erfolge durch Kontinent-Kontinent-Kollision ab Ende Namur (ca. vor 320 Millionen Jahre, Oberkarbon) [14]. 4.2 Beschreibung der Schichtglieder Im Projektgebiet und im unmittelbar angrenzenden Randgebiet sind vorwiegend Gesteine des Unterdevons zu finden. Im wesentlichen sind es die Bunten Schiefer, die Hermeskeil-Schichten, der Taunusquarzit und der Hunsrückschiefer. In den folgenden Abschnitten werden die einzelnen Schichtfolgen vom Liegenden zum Hangenden beschrieben. 4.2.1 Bunte Schiefer (Bs) Die „Bunten Schiefer“ sind die ältesten Gesteine im Umfeld des Projektgebietes. Sie stehen laut geologischer Übersichtskarte von Rheinland-Pfalz Blatt C 5910 Koblenz ([13]) im Bereich südlich von Trechtingshausen an. Die Basis ist nicht aufgeschlossen. Die Mächtigkeit wird mit 110 bis 250 m angenommen. Es handelt sich um überwiegend rot-violette bis grünliche Tonschiefer, die in grünlich-graue, bankige Quarzite eingeschaltet sind [3]. Der Mineralbestand der Bunten Schiefer setzt sich mehrheitlich aus Chlorit, Muskovit, Serizit und Quarz zusammen [6]. Aus Vergleichen mit Gesteinen aus den Ardennen ist der Ablagerungszeitraum der Sedimente in das Gedinne im Unterdevon (418 – 412 Millionen Jahre, [12]) einzuordnen. Nach diversen Autoren in [14] ist die Bildung der Bunten Schiefer im Hunsrück auf ein von G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 8 Westen voranschreitendes Transgressionsereignis (Meeresvorstöße) über das kaledonisch 2 gefaltete Gebiet zurückzuführen. Als möglichen Sedimentationsraum wird ein Flachschelf angenommen, welches zeitweilig unter Einfluss fluviatiler Systeme und hoher Turbulenz stand. Als Liefergebiet für die Sedimente wird das Gebiet der Mitteldeutschen Schwelle vermutet [8]. 4.2.2 Hermeskeil-Schichten (He) Die „Hermeskeil-Schichten“ charakterisieren eine Wechselfolge aus roten, z. T. grünen Tonschiefern und rötlichen, teilweise gelblichen, feldspatführenden Quarzsandsteinen bzw. quarzitischen Sandsteinen. Die Sandsteine sind oft grobkörnig aber seltener konglomeratführend. Petrographisch unterscheiden sich die Hermeskeil-Schichten von den Bunten Schiefern im Quarzitanteil von 70% (He) zu 15% (Bs) [5]. Sie stellen einen Übergang von den eher pelitisch dominierten Bunten Schiefern zu den überwiegend quarzitischen Schichten des Taunusquarzites dar. Stratigraphisch sind die Hermeskeil-Schichten in die Unter-Siegen-Stufe des Unterdevons einzuordnen (412 – 410 Millionen Jahre, [12]). 4.2.3 Taunusquarzit (Tq) Die Gesteine des „Taunusquarzites“ gliedern sich in den Unteren Taunusquarzit (uTq), der sich aus den Hermeskeil-Schichten und der Tonschiefergruppe der Unter-Siegen-Stufe heraus entwickelte, und dem Oberen Taunusquarzit (oTq). Lithologisch setzt sich der Untere Taunusquarzit vorwiegend aus weißen bis hellgrauen Quarziten mit Tonschieferlagen zusammen. Die Bankmächtigkeiten variieren zwischen 1 und 3 Meter. Die Quarzite sind z. T. schräg geschichtet und bilden sowohl tafelförmige „planar-cross-beddig“-Strukturen als auch trogförmige „trough-cross-bedding“-Strukturen (s. Abb. 5) aus. Der Obere Taunusquarzit setzt sich lithofaziell mehrheitlich aus grauen bis dunkelgrauen, feinkörnigen, schieferarmen bis schieferfreien Folgen aus Quarzit zusammen, die mitunter mittel- bis dickbankig zu Tage treten. Hinzu kommen Lagen aus quarzitischen Sandsteinen, glimmerführenden Sandsteinen und Grauwacken. Ursprünglich sind die Quarzite aus gut sortierten, vereinzelt geröllführenden Fein- und Mittelsandsteinen zusammengesetzt, die besonders in schieferarmen Sequenzen nur sehr geringe Anteile an Feinklastika enthalten. Vom Komponentenbestand her sind die Quar- 2 Kaledonische Gebirgsbildung im Ordovizium und Silur G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 9 zite als Sublith-Arenite bzw. als Subarkosen zu bezeichnen. Sie enthalten im Mittel 65 bis 95% Quarz, 5 bis 25 % Gesteinsbruchstücke und bis zu 5% Feldspat [6]. Das weitverbreitete Vorhandensein von Schrägschichtung („cross-bedding“), Rinnenstrukturen und Aufbereitungshorizonten mit Tonschiefer-Komponenten deutet auf (zeitweise) lokale Strömungen in einem küstennahen Flachmeer hin. Grab- und Wühlspuren von Organismen (Bioturbationsspuren) sowie Sedimentationsstrukturen wie Rippelmarken bestärken die Annahme der strandnahen Bildung des Taunusquarzites. Abbildung 5: Beispiel von tafel- und trogförmigen Sedimentationsstrukturen im Unteren Taunusquarzit nach HARMS et al. (1975). 4.2.4 Darustwald-Schichten (Td) Die „Darustwald-Schichten“ stellen den Übergangsbereich von einer vorwiegend psammitisch dominierten zu einer pelitisch dominierten Sedimentation dar. Sie bestehen laut [13] aus schwarzen Schiefern mit weißen quarzitischen Einschaltungen. In Richtung des Hangenden gehen die sandigen Tonschiefer in einen sandfreien Typ über, dessen Vorherrschaft den Beginn des Hunsrückschiefers kennzeichnen [5]. 4.2.5 Hunsrückschiefer Der Begriff „Hunsrückschiefer“ benutzen MEYER & STETS (1980) für die Gesteine des Bereichs der „Hunsrückschiefer-Fazies“. Sie umfasst eine Bandbreite von Ton- und Siltschiefern, die z. T. oolithische Roteisensteine und Sandsteinlagen enthalten. Sie dokumentieren ein Absinken des Rheinischen Troges und die damit einher gehende Vertiefung des Sedimentationsraumes. Zeitlich sind die Gesteine in die Ems-Stufe des Unter-Devons (404 – 392 Millionen Jahre, [12]) einzuordnen. In der aktuellen Literatur ([14]) wird der Hunsrückschiefer jedoch in die Sauerthal- und die Kaub-Schichten aufgeteilt. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 10 4.3 Tektonik Das Projektgebiet liegt in einem intensiv tektonisch beanspruchten Teil des Rheinischen Schiefergebirges. Die ursprünglich horizontal abgelagerten Schichten des Devons sind durch die variskische Faltung zusammengeschoben worden. Die Gesteinspakete wurden während dieses Prozesses in eine Reihe von Sätteln (Antiklinale) und Mulden (Synklinale) aufgefaltet. Aufgrund lateraler Bewegungen in den einzelnen Gesteinseinheiten sind die Falten meist nach Nordwesten hin überkippt worden, so dass beide Faltenachsen nach einer Seite einfallen. Die Synklinal- und Antiklinalstrukturen wurden unter der tektonischen Beanspruchung zerrissen und teilweise auf andere Einheiten aufgeschoben, sodass älteres Gestein über Jüngerem zum Liegen kommt [3]. Es wird angenommen, dass das ursprünglich mindestens 30 km breite Becken „teleskopartig“ mit nach Norden geringer werdender Deformation auf etwa 1/3 der Urbreite ineinandergeschoben wurde. Der Effekt ist eine fortwährende Aufrichtung und eine Rotation der Schuppenelemente entgegen der vorherrschenden Rotationsbewegung [9]. 4.4 Hydrogeologie Das Projektgebiet ist ausschließlich von devonischen Gesteinen geprägt, die hier als Kluftgrundwasserleiter (Kluftaquifere) fungieren. Erhöhte Gangbarkeit im Untergrund beschränkt sich ausschließlich auf tektonisch aufgelockerte Bereiche mit erhöhten Gangquarzanteilen, wie Mulden- und Sattelachsen, sowie im Bereich von Quer- und Diagonalstörungen [14]. Lediglich die tertiären / pleistozänen Verwitterungsdecken, die Mächtigkeiten von wenigen Zentimeter auf den Hängen bis zu einigen wenigen Metern in Akkumulationsbereichen aufweisen, sind im entferntesten Sinne Porenaquifere. Diese, bodenkundlich als Ranker bzw. als O/C-Boden anzusprechenden Böden, bilden den eigentlichen „Waldboden“. Der Bodenaufbau weist einen humosen, oft steinigen Ah-Horizont auf, der nach wenigen Zentimetern direkt vom C-Horizont des anstehenden Gesteins abgelöst wird. Ein O/C-Boden findet sich vorwiegend in Bereichen von Blockhalden. Hier liegt eine organische Streuauflage direkt auf dem Gesteinsdetritus auf [10]. In vielen Bereichen sind die Verwitterungsprodukte des Quarzits mit geringmächtigen, zum Teil staunassen Bodenbildungshorizonten bedeckt, die, je nach bedeckender Vegetation, unterschiedlich ausgeprägt sind. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 11 5. ERGEBNISSE 5.1 Geologie Die geologische Kartierung wurde, aufgrund der äußerst schlechten Aufschlusslage, zum weitaus größten Teil nach der Methode der Lesesteinkartierung durchgeführt. Lediglich im nordöstlichen Bereich des Kartiergebietes gibt es vier Aufschlüsse mit Wechsellagerungen von Tonschieferlagen und Quarzitpaketen (siehe unten). Aufgrund der Methode der Lesesteinkartierung konnten jedoch keine detaillierte Aussagen über die prekäre Tektonik getroffen werden. Als Lesesteine wurden im Projektgebiet, im Bereich des geplanten Oberbeckens des PSW Heimbach, größtenteils grober Quarzitblockschutt, der teilweise mit geschiefertem, feinkörnigen Material durchsetzt war, und mehr oder minder verkieselte Sandsteine angetroffen (s. Abb. 6). Die Verkieselung der Sandsteine ist einerseits postsedimentär (sekundär) entstanden, andererseits durch eine anchimetamorphe Überprägung während der Faltungs- und Überschiebungsprozesse der Gebirgsbildung. Das Farbspektrum der Quarzite liegt im Wesentlichen im Bereich hellgrau, untergeordnet auch bis dunkelgrau, mit vereinzelten Grünund Rottönen. Der Schiefer tritt als blaugrauer bis graubrauner, z. T. sandiger Tonschiefer auf. Im Norden des Untersuchungsgebiets wurde die Grenze von (vermutlich) Hunsrückschiefer und Taunusquarzit nach Art der Lesesteinkartierung auskartiert. Die faziellen Übergänge der beiden stratigraphischen Einheiten sind in der Regel fließend. Dies bedeutet, dass beim Über- Abbildung 6: Blockschutthalde aus quarzitischem Gesteinsdetritus im Bereich des Franzosenkopfes. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 12 gang vom Schiefergestein zum Quarzitgestein die Schieferlagen im Gestein abnehmen und im gleichen Maße die Quarzitlagen zunehmen. Das gleiche gilt in umgekehrter Weise beim Übergang vom Quarzit zum Schiefer. In der Literatur wird die Grenze Quarzit-Schiefer als Überschiebungszone beschrieben. Deshalb ist in der geologischen Karte (Anlage 2.1) diese Grenze entsprechend als Überschiebung dargestellt. Die Ergebnisse der Kartierung der Jahre 1964 und 1966 ([3], [2]) des Geologischen Landesamtes Rheinland-Pfalz 3 (Einsichtnahme 24.102012 Landesamt für Geologie und Bergbau, Mainz) und der im vorliegenden Bericht beschriebenen stimmen überein. 5.1.1 Aufschlüsse Im Projektgebiet wurden 4 Aufschlüsse vorgefunden. Der erste Aufschluss (32U 414978 5541625) erstreckt sich entlang des Waldweges, der, vom Parkplatz der Burg Sooneck kommend, in südliche Richtung führt. Hier stehen vorwiegend schiefrige Gesteine mit gröberen Zwischenlagen unter starkem Moos- und Flechtenbewuchs an. Das Einmessen einiger Schichtpakete führte zu dem Ergebnis, dass der Komplex an dieser Stelle mit durchschnittlich 19,7° in südöstliche Richtung (156° gegen Nord) einfällt. Abbildung 8 zeigt ein Foto des Aufschlusses, Abbildung 9 illustriert die Auswertung der einzelnen Messwerte in einer stereographischen Projektion. Aufschluss 2 (32U 414974 5541447) befindet sich wenige hundert Meter weiter in südlicher Richtung. Der hier anstehende Tonschiefer (s. Abb. 10) verfügt nur noch über eine geringe Anzahl von grobklastischen Einschaltungen. Das Farbspektrum bewegt sich im Bereich von dunkelgrau bis grauschwarz, was für eine Sedimentation in tieferem Wasser spricht. Das Einmessen einzelner Schichten ergab ein Einfallen von 27,3° in südöstliche Richtung (156° gegen Nord). Die Ergebnisse sind in Abbildung 11 dokumentiert. Der dritte Aufschluss (32U 414775 5541127) erstreckt sich längs eines quasi Nord-Südstreichenden Höhenzuges im Nordosten des Kartiergebietes. Hier ist über eine Länge von über 60 Meter eine Wechsellagerung von kompakten Quarziten mit feinkörnigen, schiefrigen Zwischenlagen aufgeschlossen (s. Abb. 12). Der Wechsel der einzelnen Schichtpakete ist sehr ungleichmäßig. Vermutlich handelt es sich hier um den Übergang von vorwiegend Schiefergestein zum Quarzitgestein. An einzelnen Quarzitquadern sind Bewegungsmarken wie stark ver- 3 heute: Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-Pfalz G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 13 kieselte Sigmaelemente zu beobachten (s. Abb. 7). Die aufgenommenen Messwerte sind in Abbildung 13 dargestellt. Am vierten Aufschluss, der sich südöstlich des Franzosenkopfes (32U 413851 5539606) befindet, ist der Taunusquarzit an einer ca. 5 Meter hohen Klippe aufgeschlossen, Die Schichtflächen fallen hier im Mittel mit annähernd 36° nach Südosten hin (137° gegen Nord) ein. Eingemessene Kluftscharen ergaben gemittelte Clar-Werte von 341/44, 246/81 und 66/76. Die Werte sind in Abb. 15 als stereographische Projektion dargestellt. Abbildung 7: Aufschluss 3: Verkieselte Sigma-Elemente im Quarzit. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 14 Abbildung 8: Stark bewachsener Aufschluss 1 am Wegesrand (vom Parkplatz Sooneck in südliche Richtung). Abbildung 9: Stereographische Projektion der gemessenen Schichtungswerte von Aufschluss 1. Durchschnitt (planar): 156/19,7 95% Konfidenzintervall (rot markiert) G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Abbildung 10: Aufschluss 2 mit dunkelgrauen bis grauschwarzen Tonschieferschichten. Abbildung 11: Stereographische Projektion der gemessenen Schichtungswerte von Aufschluss 2. Durchschnitt (planar): 156/27,3 95%-Konfidenzintervall (rot markiert) Seite 15 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Abbildung 12: Im Wechsel gelagerte Quarzit- und Tonschieferpakete bei Aufschluss 3. Abbildung 13: Schichtungswerte von Aufschluss 3. Durchschnitt (planar): 120/16,3 Seite 16 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Abbildung 14: Quarzite am Aufschluss Nr. 4 südöstlich des Franzosenkopfes. Abbildung 15: Stereographische Projektion der an Aufschluss 4 gemessenen Clar-Werte und daraus resultierenden mittleren Abtauchrichtungen der Schichtflächen (rot, 137/36) und den Klüftscharen K1 (grün, 246/81), K2 (orange, 341/44) und K3 (blau, 66/76). Seite 17 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach 5.1.2 Seite 18 Rammkernsondierungen Ergänzend zu der Lesesteinkartierung sind 9 Bohrungen als Rammkernsondierungen (RKS) niedergebracht worden, deren Ergebnisse detailliert in Anlage 5 dokumentiert sind. Von diesen Bohrungen hat lediglich die Bohrung RKS 1 im Nordosten des Projektgebiets (siehe Anlage 2.1, Geologische Karte mit Lage der Bohrungen) Schiefergestein erkundet. Die Bohrung RKS 1 war mit 2,6 m die tiefste Bohrung. Die übrigen Bohrungen, RKS 2 - 9, zeigen Tiefen von 0,7 m bis 1,9 m und liegen im Bereich des Quarzits. Bei den aufgeführten Endteufen wurden die Bohrungen abgebrochen, weil kein Bohrfortschritt mehr zu verzeichnen war. Vermutlich lässt sich aus den Bohrtiefen auch die Verwitterungsanfälligkeit des Ausgangsgesteins ableiten, d. h. das quarzitische Gestein ist (wie zu erwarten) verwitterungsresistenter als das Schiefergestein. Alle Bohrungen zeigen an der Oberfläche einen in der Regel dunkelbraunen Oberboden, der eine Mächtigkeit von 0,05 bis 0,4 m aufweist. Unter dem Oberboden folgt eine weitgehend bindige Lockergesteinsschicht, die im Wesentlichen als Lehm zu bezeichnen ist. Bei diesem weitgehend hell- bis dunkelgraubraunen Lehm handelt es sich um einen tonigen, sandigen, schwach kiesigen bis kiesigen Schluff von weicher bis halbfester Konsistenz. Dieser Lehm geht fließend in einen sandigen schluffigen bis stark schluffigen Kies von graubrauner Farbe über. Die Kieskomponenten bestehen zum weitaus größten Teil aus Quarzitstücken, die in der Lehmmatrix „schwimmen“ bzw. zur Tiefe hin gehäufter auftreten, sodass sie aneinanderstoßen. Lediglich in RKS 4 wurde ein hellgrauer schluffiger Sand erkundet, der höchst wahrscheinlich ein Verwitterungsprodukt aus einem Sandstein darstellt. In der Bohrung RKS 1 wurde ab einer Tiefe von 2,1 m unter GOK die Felsverwitterungszone des Schiefers erbohrt. Der verwitterte Fels zeigt eher noch einen Lockergesteinscharakter, wobei die ursprüngliche Struktur des Festgesteins noch zu erkennen ist. In den Bohrungen mit staunassen Bereichen (RKS 3 und 9) konnte kein freier Grundwasserspiegel eingemessen werden. Lediglich in RKS 5 bildete sich ein Grundwasserspiegel in einer Tiefe von 0,77 m unter Geländeoberkante aus. Das Vorhandensein von pleistozänen Fließerden im nördlichen Teil des Sattels, wie sie in der geologischen Karte des Blattes Koblenz (C 5912, [13]) dargestellt sind, konnte anhand der Lesesteinkartierung und der durchgeführten Rammkernsondierungen nicht in der Form bestätigt werden. Die in der Karte dargestellten Fließerden sind anhand vorliegender Informationen als akkumulierter Gesteinsdetritus bzw. als Hangschutt und/oder Hanglehm bzw. Verwitte- G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 19 rungslehm zu bezeichnen, was eher dem geologischen Bild von KANZLER (1991, [6]) und MEYER & STETS (2000, [7] ) entspricht. 5.2 Hydrogeologie Auf dem Gebiet wurden insgesamt 13 Quellen bzw. Quellgebiete vorgefunden. Meist traten diese Quellen, die über einen Abfluss verfügen, flächig in einem Komplex von z. T. mehreren einzelnen Sickerquellen in einem Feuchtgebiet zu Tage. Die Feuchtgebiete setzten sich oft aus mehreren Teilgebieten zusammen. Die Quellen bzw. Quellbereiche werden ausschließlich aus den Niederschlägen der Region gespeist. Das Wasser versickert im Waldboden und migriert daraufhin nicht als eigentliches Grundwasser sondern als sogenannter Interflow in den durchlässigen Bodenhorizonten bis es in morphologisch günstigen Bereichen auf undurchlässige Schichten gelangt, wo es dann als Quelle zu Tage tritt. Die Schüttungen der Quellbereiche sind im Projektgebiet sehr unterschiedlich, was allerdings nicht unbedingt auf die unterschiedliche Größe der Einzugsgebiete zurückzuführen ist. Besonders zu erwähnen wäre, dass sich der in diesem Bericht gebrauchte Begriff „Einzugsgebiet“ auf ein oberflächiges Einzugsgebiet, das durch die jeweiligen oberflächigen Wasserscheiden begrenzt wird, bezieht. Die Grenzen des unterirdischen Einzugsgebietes können, aufgrund des allgemeinen Schichteinfallens in südöstliche Richtung, nach Nordwesten verschoben sein. Die Berechnung der Quell- und Feuchtbiotopeinzugsgebiete (siehe Anlage 2.3) basiert auf den Höhendaten der topographischen Karte 1:25.000 Blatt Kaub [16] und Blatt Stromberg [15]. Hierzu wurde aus digitalisierten Höhenlinien mit einer Spline-Interpolation ein digitales Höhenmodell erstellt. Durch die verwendete Interpolationsmethode wird ein depressionsloses Höhenmodell generiert auf dessen Grundlage eine GIS4-gestützte Berechnung der Einzugsgebiete erfolgte. Die Berechnung der Einzugsgebiete der Vorfluter (siehe Anlage 2.2) basiert auf den gleichen Höhendaten wie bei den Quell- und Feuchtbiotopeinzugsgebieten. Eine Zusammenstellung und Interpolation der Grundwasserstände in Form einer Grundwassergleichenkarte bzw. einer Flurabstandskarte konnte aufgrund des geringen Datenvolumens jedoch nicht realisiert werden. In der Bohrung „Bingerwald II“, im Süden des Untersuchungsgebietes, wurde ein artesischer Grundwasserleiter angebohrt, in der Bohrung „Binger Wald I“ wurde Grundwasser in 6,50 m Tiefe angetroffen [11]. Teile des westlichen Projektgebiets werden von der Schutzzone III des Trinkwasserschutzgebietes von Daxweiler (Nr. 401 329031) eingenommen (s. Anlage 2.2 und 2.3). 4 Geographisches Informationssystem (in diesem Fall SAGA GIS: http://www..saga-gis.org) G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 20 Die untersuchte Region entwässert in der Gesamtheit über insgesamt neun Bäche. In nördliche Richtung vorwiegend in das Heimbachtal bzw. den Rhein, nach Südosten hin in das Morgenbachtal und Aderbachtal sowie das Tal des Trechtingshausener Bachs. Die durchschnittliche Grundwasserneubildungsrate beträgt im Projektgebiet ungefähr 100 mm pro Jahr und Quadratmeter. In Abbildung 16 ist zu erkennen, dass der erkundete Schiefer keinen übergeordneten Einfluss auf die Charakterisierung der Grundwasserlandschaft hat, was an der Verteilung der Grundwasserneubildungsrate in Abbildung 17 deutlich zu sehen ist. Die folgende Tabelle (Tab. 5.1 auf S. 22) illustriert die vorgefundenen Quellen und deren durchschnittliche Schüttungsvolumina aus den beiden Einzelmessungen vom 22.10.2012 und vom 22.11.2012 sowie die Größe der Einzugsgebiete der Quellen und Feuchtbiotope. Tabelle 5.2 (S. 23) zeigt die Einzugsgebietsanteile der Vorfluter im Projektgebiet sowie die prozentualen Anteile des geplanten Oberbeckens an den einzelnen Einzugsgebieten. In Tabelle 5.7 8S. 28) sind die Quellcharakteristika und das morphologische Umfeld der Quellen und Feuchtbiotope dargestellt. In Tabelle 5.8 (S. 28) sind die Koordinaten der Quellen, Feuchtbiotope, Rammkernsondierungen und Aufschlüsse aufgelistet. 5.3 Biotope In Tabelle 5.4 sind die „grundwasserabhängigen Einzel- und Komplexbiotope“ und deren Oberflächeneinzugsgebiete verzeichnet (siehe auch Anlage 3.14, Übersicht der Einzugsgebiete der Biotope). Die Einzugsgebiete der Biotope 7, 8, 9 und 10 (s. Tab. 5.4), jeweils an der Nordwestflanke des Franzosenkopfes im Einzugsgebiet des Langwiesbach verortet, erfahren eine relevante Beeinträchtigung in Form einer Versiegelung durch das geplante Oberbecken (Biotop Nr. 8, 9 und 10) bzw. einer Kombination aus Abschneiden und Versiegelung (Biotop Nr. 7) von ca. 19 bis maximal 61% (s. Tab. 5.5, S. 27). Der Einfluss durch Flächenversiegelung auf Biotop Nr. 4 ist mit 3,69 % als gering einzustufen. Die Oberflächeneinzugsgebiete der übrigen Biotope (Nr. 1, 2, 3, 5, 6, 11, 12, 13 und 14) werden nicht vom Bau des Oberbe ckens tangiert und erfahren, laut derzeitigem Kenntnisstand der geologisch-hydrogeologischen Situation vor Ort, keine Beeinflussung. Eine konkrete Auswirkung auf die maximalen, theoretisch möglichen Grundwasserneubildungsbeträge lässt sich mit dem Gesetz von Darcy (1) berechnen: Q=k f⋅A⋅i (1) G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 21 Der Durchlässigkeitsbeiwert kf für das Versiegelungsmaterial des Oberbeckens, in diesem Fall Asphalt mit k f ≤ 1×10−9 m⋅s−1 , multipliziert mit der abgedichteten Fläche A des Oberbeckens von annähernd 11,25 Hektar (112.500 m²), ergibt sich ein maximaler theoretischer Sickerwasserverlust Q von 3.547 m³ Wasser pro Jahr. Der hydraulische Gradient i wurde in der Berechnung vereinfacht mit i = 1 angenommen (Angaben Herr Schütz, Fichtner GmbH & Co. KG). Dem gegenüber steht die theoretisch mögliche Grundwasserneubildung von 11.250 m³ pro Jahr, die sich nach (2) durch Multiplikation der durchschnittlichen Grundwasserneubildungsrate von 100 Liter pro Quadratmeter und Jahr mit der abgedichteten Fläche des Oberbeckens von 11,25 Hektar (112.500 m²) errechnet: Grundwasserneubildungsrate ⋅ abgedichtete Fläche = Grundwasserneubildung m3 m3 ⋅ m2 m3 2 ⋅m = = Jahr m2 ⋅ Jahr m2 ⋅ Jahr (2) Das Gesamtdefizit für die Fläche des versiegelten Oberbeckens von 7.703 m³ Wasser pro Jahr, errechnet sich aus der theoretisch möglichen Versickerungsmenge abzüglich des theoretischen Sickerwasserverlustes. Die absoluten und prozentualen Auswirkungen auf die einzelnen betroffenen Oberflächeneinzugsgebiete der Bäche und Biotope, unter Berücksichtigung des Defizits der Versickerungsmenge, errechnen sich analog zu Gleichung (2) und sind in den Tabellen 5.5 und 5.6 (s. S. 27) dargestellt. Die in Tabelle 5.3 aufgeführten wasserbeeinflussten Biotope wurden aufgrund ihrer z. T. vorhandenen Komplexbildung zu den in Tabelle 5.4 aufgeführten Einzel- und Komplexbiotopen überführt. Für diese Biotope erfolgt die Ermittlung der Oberflächeneinzugsgebiete (siehe Anlage 3.14 und 3.15 bis 3.20) sowie die prozentuale Beeinflussung durch die Versiegelung des geplanten Oberbecken (siehe Tabelle 5.4). G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 22 Tabelle 5.1: Tabellarische Aufstellung Quellschüttungen und deren arithmetisches Mittel. GrundQuellschüttung [l/sec] Größe des wasserBezeichnung Einzugsgebiets neubildungs Messung 1 Messung 2 Durchschnitt [ha] rate [mm/a] (22.10.2012) (22.11.2012) Quelle 1 40,3 106 k.M.m* k.M.m* - Quelle 2 29,7 106 6 10 8 Quelle 3 4,9 106 12,5 16,22 14,36 101 k.A.** k.A.** - 101 k.M.m* k.M.m* - Quelle 4 46,4 Quelle 5 Quelle 6 7,3 101 k.A.** 3,33 3,33 Quelle 7 12,5 96 1,34 0,91 1,13 Quelle 8 80,1 96 20 23,08 21,54 Quelle 9 20,4 96 1,57 0,8 1,19 Quelle 10 4,7 106 1,58 3,3 2,44 Quelle 11 4,7 106 8 24 16 Quelle 12 8,2 94 k.A.** k.A.** - Quelle 13 5,0 106 0,39 0,67 0,53 *) keine Messung möglich **) kein Abfluss G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 23 Tabelle 5.2: Aufstellung der Einzugsgebietsanteile der Vorfluter im Projektgebiet und die durch den Bau des geplanten Oberbeckens versiegelte Flächeanteile. Einzugsgebiet Größe d. versiegelte Fläche* Einzugsgebiete [ha] [ha] Anteil [%] Aderbach 125,5 2,31 1,84 Breitwiesbach 84,2 ** - Heiligkreuzbach 64,8 ** - Trechtingshausener Bach 89,0 3,52 3,96 Langwiesbach 86,3 5,42 6,28 Morgenbach 183,5 ** - Soonecker Grund 34,6 ** - Erschbach 141,7 ** - Frohnwiesbach 59,8 ** - *) Teilfläche Oberbecken **) keine Überschneidung mit dem geplanten Oberbecken G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 24 Tabelle 5.3: Tabellarische Auflistung der Einzelbiotopgebiete, der Gruppennummer (Biotopnummer) und deren Einfluss durch Wasser (nach Biotopkartierung Dr. Tränkle, AG.L.N. [4]. Biotop Nr. Biotoptyp Wassereinfluss 1 Quellsumpf Knollenbinse Hundsstraußgras Quelle 2 Quellsumpf Knollenbinse Hundsstraußgras Quelle 3 9110 Hainsimsen-Buchenwald Quellsumpf Knollenbinse Quelle Hundsstraußgras 4 Entferntährige Segge-Zwiebelbinsenflur Sumpf 5 Quellsumpf Schwarzerle Quelle 6 Flatterbinsen-Rasenschmielenflur wechselfeucht 7 Juncus effusus-Agrostis canina Sumpf Sumpf 8 Flatterbinsen-Hundsstraußgras-Quellfulr Quelle 9 Quellflur Knollenbinsen-Hundsstraußgras Quelle 10 Quellflur Knollenbinsen-Hundsstraußgras Quelle 11 Wald wechselfeucht Birke wechselfeucht 11 Sumpfwald Schwarzerle Sumpf 11 Sumpfwald Schwarzerle Sumpf 11 Wald wechselfeucht blockig Birke Eiche Buche Ficht wechselfeucht 11 Quellsumpf Knollenbinse Quellsternmiere Quelle 11 Pfeiffengras-Flatterbinsenwiese Sumpf 11 Wald wechselfeucht Birke wechselfeucht 11 Wald wechselfeucht Birke Eiche Buche Fichte wechselfeucht 11 Wald wechselfeucht blockig Birke Eiche Buche Ficht wechselfeucht 11 Wald wechselfeucht Birke wechselfeucht 11 Wald wechselfeucht Birke wechselfeucht 11 Wald wechselfeucht Birke wechselfeucht 11 91E0 Erlen-Eschenwald Sumpf 11 Wald wechselfeucht Birke wechselfeucht 11 Reitgras-Rasenschmielenflur Quelle 11 Reitgras-Rasenschmielenflur Quelle 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Biotop Nr. Biotoptyp Seite 25 Wassereinfluss 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 12 6410 Pfeifengraswiesen Sumpf mit Quellen 13 Quellsumpf Quelle 14 Quellsumpf Quelle G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 26 Tabelle 5.4: Aufstellung der Vegetationstypen (zusammengefasst aus Tabelle 5.3, S. 24.) und deren Fläche. Nr. Vegetationstypen Fläche [ha] 1 Quellsumpf Knollenbinse Hundsstraußgras 1,03 2 Quellsumpf Knollenbinse Hundsstraußgras 0,87 3 Quellsumpf Knollenbinse Hundsstraußgras 0,55 4 Entferntährige Segge-Zwiebelbinsenflur 1,64 5 Quellsumpf Schwarzerle 1,25 6 Flatterbinsen-Rasenschmielenflur 1,08 7 Juncus effusus-Agrostis canina Sumpf 0,80 8 Flatterbinsen-Hundsstraußgras-Quellflur 0,73 9 Quellflur Knollenbinsen-Hundsstraußgras 0,67 10 Quellflur Knollenbinsen-Hundsstraußgras 0,51 Wald (wechselfeucht), Schwarzerle-Sumpfwald, Pfeiffen11 gras-Flatterbinsenwiese, Erlen-Eschen-Sumpfwald, Reit- 11,87 gras-Rasenschmielenflur 12 Pfeifengraswiesen 7,54 13 Quellsumpf 0,94 14 Quellsumpf 0,98 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 27 Tabelle 5.5: Aufstellung der realen Auswirkung der, durch die Flächenversiegelung des Oberbeckens beeinflussten Oberflächeneinzugsgebiete der Vorfluter (EZG*). theor. max. theor. Einbuße Sickerwasser- realer Einbuße d. EZG* reale Aus- GWNB d. Vesiegelung verlust Versiegelung wirkung [m³/a] [m³/a] [m³/a] [m³/a] [%] A 86.320,70 5.421,70 1,91 5.419,79 6,28 B 88.994,50 3.521,80 1,24 3.520,56 3,96 C 125.467,70 2.336,03 0,81 2.335,22 1,86 *) A = Langwiesbach B = Trechtingshausener Bach C = Aderbach Tabelle 5.6: Aufstellung der realen Auswirkung der, durch die Flächenversiegelung des Oberbeckens beeinflussten Einzel- und Komplexbiotope. theor. max. theor. Einbuße d. Sickerwasser- reale Einbuße d. Nr. reale Aus- GWNB Vesiegelung verlust Versiegelung wirkung [m³/a] [m³/a] [m³/a] [m³/a] [%] 4 1578,91 58,27 0,02 58,25 3,69 7* 815,51 271,36 0,15 334,70 41,04 8 741,95 141,10 0,05 141,05 19,01 9 678,81 416,51 0,14 416,37 61,34 10 516,70 238,85 0,08 238,76 46,21 *) Sonderfall Biotop Nr. 7: reale Einbuße durch Versiegelung inklusive des abgeschnittenen Abschnitts am nordöstlichen Beckenrand G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 28 Tabelle 5.7: Tabellarische Aufstellung der Quellcharakteristika und den morphologischen Strukturen im Umfeld der Quellen und Biotope. Name Quellart Vernetzung Austrittsform Quelle von lokale Hanglage Abflussrichtung Quelle 1 z.Z. „trocken“ z.Z. „trocken“ unbekannt Eschbach Mittelhang N Quelle 2 Sickerquelle Quellkomplex flächigsickernd Eschbach Oberhang N Quelle 3 Sickerquelle Einzelquelle flächigsickernd Langwiesbach Hangfuß NW Quelle 4 Sickerquelle flächigsickernd Breitwiesbach Oberhang N Quelle 5 Sickerquelle Einzelquelle punktförmig Breitwiesbach Mittelhang N Quellkomplex Quelle 6 z.Z. „trocken“ Quellkomplex flächigsickernd Frohnwiesbach Oberhang NW Quelle 7 Sickerquelle Quellkomplex flächigsickernd Heiligkreuz -bach Oberhang NW Quelle 8 Sickerquelle Quellkomplex flächigsickernd Morgenbach Mittelhang SO Quelle 9 Sickerquelle Quellkomplex flächigsickernd Aderbach Mittelhang SO Quelle 10 Sickerquelle Quellkomplex flächigsickernd Trechtingshauserner Mittelhang Bach SO Quelle 11 Sickerquelle Quellkomplex flächigsickernd Trechtingshauserner Mittelhang Bach SO Quelle 12 z.Z. „trocken“ Quellkomplex flächigsickernd (Soonecker Mittelhang Grund) NO Quelle 13 künstlich Einzelquelle fließendstürzend - Mittelhang - Biotop 1* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 2* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 3* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 29 Quellart Vernetzung Austrittsform Quelle von lokale Hanglage Abflussrichtung Biotop 4* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 5* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 6* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 7* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 8* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Oberhang kein Abfluss Biotop 9* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 10* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 11* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 12* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 13* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Biotop 14* Feuchtgebiet Staunässe flächig - Mittelhang kein Abfluss Name *) Beschreibung s. Tab. 5.4 auf S. 26 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 30 Tabelle 5.8: Koordinaten und Höhen der Quellen, Feuchtbiotope (Flächenzentren), Rammkernsondierungen (RKS) und Aufschlüssen. Das Koordinatenbezugssystem ist ETRS89 UTMZone 32N. Name Ostwert Hochwert Höhe [mNN] Quelle 1 414925 5541580 249,8 Quelle 2 414716 5540870 392,5 Quelle 3 413846 5540657 425,9 Quelle 4 413550 5540114 488,6 Quelle 5 413317 5540291 450,4 Quelle 6 413046 5539827 498,6 Quelle 7 412740 5539801 495,2 Quelle 8 413462 5538428 466,8 Quelle 9 415431 5539215 425,9 Quelle 10 415523 5540025 478,2 Quelle 11 415663 5540113 466,0 Quelle 12 415389 5540714 444,6 Quelle 13 414680 5540443 535,7 Biotop 1* 414900 5539797 549,7 Biotop 2* 414851 5539777 555,0 Biotop 3* 414656 5539765 578,4 Biotop 4* 414593 5539153 515,4 Biotop 5* 414356 5539087 527,0 Biotop 6* 414357 5539051 522,0 Biotop 7* 414126 5540027 563,6 Biotop 8* 414031 5540176 540,4 Biotop 9* 414115 5540025 562,7 Biotop 10* 414101 5540015 562,3 Biotop 11* 413006 5539578 507,8 Biotop 12* 412957 5539254 543,6 Biotop 13* 413249 5539680 536,1 Biotop 14* 413222 5539627 549,2 RKS 1 414967 5541420 360,1 RKS 2 414158 5540846 449,9 RKS 3 412554 5540072 466,6 G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Name Ostwert Hochwert Seite 31 Höhe [mNN] RKS 4 413710 5539435 624,8 RKS 5 413012 5539377 596,3 RKS 6 413749 5538630 503,1 RKS 7 415406 5538850 405,0 RKS 8 415794 5540196 465,1 RKS 9 414405 5540164 595,6 Aufschluss 1 414978 5541625 264,1 Aufschluss 2 414974 5541447 306,8 Aufschluss 3 414775 5541127 406,7 Aufschluss 4 413851 5539606 603,0 *) Beschreibung s. Tab. 5.4 auf S. 26 Die Koordinaten wurden durch GPS-Messungen gewonnen. Die Höhenangaben erfolge durch Abtasten des Höhenmodells auf der Basis der TK 25 Blatt Kaub. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 32 Abbildung 16: Grundwasserlandschaften im Bereich des Projektstandortes. Quelle: Wasserwirtschaftsverwaltung Rheinland-Pfalz(2012) G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 33 Abbildung 17: Durchschnittliche Grundwasserneubildungsrate pro Jahr.Quelle: Wasserwirtschaftsverwaltung Rheinland-Pfalz(2012) G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 34 6. PROGNOSE UND EMPFEHLUNGEN Da die im Bereich des Oberbeckens künftig vorhandenen, versiegelten Flächen nicht mehr zur Versickerung des Regenwassers zur Verfügung stehen werden, ist davon auszugehen, dass die örtliche Hydrogeologie durch die Baumaßnahmen beeinflusst wird. Die derzeitige Standortvariante des Oberbeckens ist, nach den im vorliegenden Bericht dargestelltem Stand der Untersuchungen, im Bezug zu den Quellen als günstig zu bezeichnen. Grund hierfür ist, dass die direkten Einzugsgebiete der Quellen, die nach den morphologischen Gegebenheiten ermittelt wurden, vom geplanten Oberbecken nicht betroffen und demzufolge auch nicht direkt beeinflusst werden. Dagegen werden jedoch die Oberflächeneinzugsgebiete einzelner Vorfluter und einzelne „grundwasserabhängige Einzel- und Komplexbiotope“ vom geplanten Becken tangiert. Da das künftige Becken im Bereich der Wasserscheide am „Franzosenkopf“ liegt, fallen die beeinflussten Flächen (durch das Becken) für die einzelnen Einzugsgebiete der Vorfluter relativ klein aus (s. Tab. 5.5, S. 27), der Einfluss auf einzelne Biotope im Wirkungsbereich des Oberbeckens ist aber deutlich höher (s. Tab. 5.6, S. 27). Es ist nicht gänzlich auszuschließen, dass die Einzugsgebiete der Quellen, Quellbereiche, Feuchtbiotope und Vorfluter (ermittelt nach den oberflächigen, morphologischen Gegebenheiten) im komplex aufgebauten, „geologischen Untergrund“ (Störungen, Schwächezonen etc.) eine abweichende Verbreitung aufweisen können. Dieser mögliche Einfluss (durch den standortspezifischen, „geologischen Untergrund“) kann aber nur durch weitergehende Untersuchungen ermittelt werden. Darüber hinaus ist natürlich festzuhalten, dass die durch das Oberbecken künftig „versiegelte“ Fläche nicht mehr für die Grundwasserneubildung zur Verfügung steht. Nach derzeitigem Untersuchungsstand sind die Einflüsse auf Quellen und Bäche gering (durchschnittlich 4 %). Eine Versiegelung durch das Oberbecken betrifft in erster Linie die Einzugsgebiete der Einzel- und Komplexbiotope mit den Nummern 7, 8, 9 und 10, mit Versiegelungen des Oberflächeneinzugsgebietes um bis zu 61% (s. Tab. 5.6, S, 27). Ein Einfluss auf die übrigen Oberflächeneinzugsgebiete der Biotope 1, 2, 3, 5, 6, 11, 12, 13 und 14 ist nicht gegeben. Sollten für den Betrieb des Pumpspeicherwerks, über den Flächenverbrauch des Oberbeckens hinaus, weitere versiegelte Flächen entstehen, ist dringend anzuraten, das hier anfallende (unbelastete) Oberflächenwasser vor-Ort zu versickern. Weiterhin ist durch einen möglichst kleinen Flächenverbrauch durch das Oberbecken die Reduzierung der Grundwasserneubildung zu minimieren. G 5440: Geologische und hydrogeologische Kartierung, Oberbecken PSW Heimbach Seite 35 An dieser Stelle soll nochmals darauf hingewiesen werden, dass die Geologie und Hydrogeologie im Projektgebiet auftragsgemäß anhand einer Lesesteinkartierung, durch Beobachtungen an der Geländeoberfläche (sog. Aufschlüsse) und durch oberflächennahe Bohrungen beschrieben wurde. Um genauere Aussagen zu den komplexen Untergrundverhältnissen zu erhalten, sind weitere Untersuchungen erforderlich, bei denen auch die Eingriffstiefe des geplanten Projekts in den Untergrund Berücksichtigung finden sollte. Mainz, den 05.02.2013 GEOTECHNIK Büdinger Fein Welling GmbH Fein Büdinger
