Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 GK100103 KAINACHTAL [MUR] Das Kainachtal, welches im Bereich des Steirischen Randgebirges beginnt und in der Folge die Kainacher Gosau und das Riedelland des Weststeirischen Tertiärbeckens durchzieht, wird hier ab dem Becken von Gaisfeld als eigene Landschaftseinheit behandelt. Dieses Becken wird im Südosten durch den Kristallinsporn von St. Johann ob Hohenbrugg begrenzt. Unterhalb von St. Johann erstreckt sich das Kainachtal in genereller Nordwest - Südost - Richtung bis zur Einmündung in das Murtal bei Wildon. Zwischen dem Südwestrand des Grazer Berglandes und dem Kristallin der Koralpe eingebettet liegt das Becken von Köflach - Voitsberg. Die Beckenlandschaft ist aus einer markanten Senkungszone entstanden und gliedert sich in Mulden, Riedel und Talböden wodurch eine weitere Untergliederung in Teilbecken ermöglicht wird. Im Westen liegt das Becken von Köflach - Maria Lankowitz, das im Nordwesten durch paläozoische Karbonate am Ausgang des Gradenbachtales begrenzt wird. Die Mulde von Köflach, die im Osten durch mesozoische Gesteine begrenzt wird, weist durch junge Aufschotterung eine großflächige Ebenheit auf. Bedeutendstes Charakteristikum ist jedoch die anthropogene Umgestaltung durch den Kohlenbergbau. Nordöstlich an das Becken von Köflach - Maria Lankowitz, nur durch einen flachen Tertiärrücken getrennt, liegt das Becken von Bärnbach - Piber, welches ebenso wie das Becken von Köflach - Maria Lankowitz und das im Süden anschließende Becken von Voitsberg durch anthropogene Aktivitäten (Kohlenbergbau) gekennzeichnet ist. Innerhalb der quartären Talfüllung, vor allem im Raum um Voitsberg, treten Grundwasservorkommen in größerem Maße auf, die auch wasserwirtschaftlich genutzt werden. Im Raum Köflach selbst ist durch den Bergbau der quartäre Grundwasserleiter (Schotter) weitgehend ausgeräumt. Der Talabschnitt des Unteren Kainachtales, in welchem die Wasserversorgungsanlage des Wasserverbandes Lannach - St. Josef gelegen ist, wird von einer morphologischen Talasymetrie mit steilen Einhängen entlang des südlichen Talrandes geprägt. Diese Asymmetrie zeigt sich auch im gesamten Entwässerungssystem mit nur kurzen Gräben und kleinen perennierenden Gerinnen entlang der Südseite des Tales. Die Talaue des Kainachtales wird sowohl im Nordosten als auch im Südwesten von quartären Terrassenfluren begleitet, die, gegeneinander abgestuft, unterschiedliches Alter aufweisen. Die Talfüllung des Kainachtales im Bereich von Lannach - Lieboch besteht aus einer Schichtfolge aus Sanden und Kiesen, welche als Grundwasserleiter wirken, und von einer feinklastischen Deckschichte überlagert werden. Die Mächtigkeit sowohl der Sande und Kiese als auch der Deckschichten variiert auf engstem Raum sehr stark. Örtlich sind in die Sande und Kiese Tonsedimente eingeschaltet, woraus sich ein inhomogener Grundwasserkörper ergibt. Die Liegendgrenze des Aquifers zum unterlagernden Tertiär ist meist scharf ausgebildet. Seite 1 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Abb. 1: Lage des Kainachtales Seite 2 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 1 GEOLOGIE Abb. 2: Geologische Übersichtskarte der Steiermark Im Kainachtal zwischen St. Johann o. H. und Weitendorf wurden in den Jahren 1975 – 1978 zahlreiche hydrogeologische, hydrochemische und bodenkundliche Untersuchungen durchgeführt. Die Untersuchungsergebnisse sind in Eisenhut et al., 1979 zusammengefasst dargestellt. Die hydrogeologischen Verhältnisse wurden darin von J. Novak & H. Zojer dargestellt. Sie stellen u. a. fest, dass der Grundwasserleiter v.a. aus Schottern und Sanden aufgebaut ist und dieser im allgemeinen von einer feinklastischen Deckschicht überlagert wird. Im bis zu 2 km breiten Kainachtal zwischen St. Johann und Weitendorf (Berichte WWR Bd. 43) besteht die quartäre Talfüllung aus durchschnittlich 3 bis 6 m mächtigen sandigen Schottern mit zumeist größeren bindigen Anteilen die von einer durchschnittlich 2 m mächtigen Auelehmschichte überlagert werden. 1.1 Die periglazialen Ablagerungen des Kainach- Laßnitz- und Sulmtales Höhere Terrassenreste Voitsberg – St. Johann Seite 3 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Pleistozäne pseudovergleyte Schlufflehmdecken sind an einigen Stellen im Köflach-Voitsberger Becken anzutreffen. Da es sich selten um ausgeprägte Terrassenniveaus handelt und die Sedimente in recht unterschiedlichen Höhenlagen auftreten, lässt darauf schließen, daß es sich um aufgewehte Staublehme handelt und nicht um Terrassenbildungen mit Decklehmen. Diese quartären Bildungen sind auf kleinflächige Vorkommen südlich von Köflach bei Piber und um Voitsberg beschränkt. Bei Köflach ist ein Niveau um 480-490 m Sh. ausgeprägt. Es liegt zwischen 30 und 40 Meter über dem Talboden des Gradner Baches. Eine deutlichere Gliederung der Quartärsedimente in einzelne Terrassenniveaus erfolgt im Kainachtal erst nach dem endgültigen Austritt des Flusses in das Vorland bei der Enge von Hohenburg. Bei Pichling – St. Sebastian bzw. im unteren Södingbachtal (Großsöding-Schadendorfberg) befinden sich Terrassenniveaus in 360 – 390 m Sh., die 30 – 50 m über den Talböden liegen und mit der Kaiserwald- bzw. Liebochwaldterrasse (Altquartär, jedenfalls Präriß) verglichen werden können. In ähnlichen Höhenlagen treten pseudovergleyte Decklehme auf der Südseite des Kainachtales zwischen Dittenberg und Neudorf bei Mooskirchen auf. St. Johann - Weitendorf Begrenzt wird das Tal im NE von der Kaiserwaldterrasse, die aufgrund ihrer schon sehr stark erosiven Gliederung zeitlich als Präriß eingestuft werden kann, und sich mit einem prägnanten Terrassenabfall vom Talboden absetzt. Einem ähnlichen Alter entspricht ein sehr schmales Niveau entlang des rechten Randes des Kainachtales zwischen Hötschendorf und Müllerberg. Das Quartär bedeckt die tieferen Fluren der sich zum Haupttal abtreppenden Hügelrücken. Dem Terrassenfuß sind flache Schlepphänge vorgelagert, die aus spätglazialem Solifluktionsmaterial und dem Schwemmaterial der kleinen Seitenbäche bestehen. Diese Terrasse wird zum Teil von Hangkolluvionen darüberliegender Tertiärsedimente überlagert und ist daher nicht so stark der oberirdischen Erosion ausgesetzt wie die Kaiserwaldterrasse. Dort hingegen fehlt die Voraussetzung für eine Überlagerung von einem höherliegenden Bereich. Dieses Niveau ist sowohl vom Grazer Feld als auch vom Kainachtal deutlich abgesetzt. Eine größere zusammenhängende Fläche einer altquartären Terrasse erstreckt sich zwischen 360 m bis 370 m Seehöhe westlich Schloß Hornegg gegen die Straße nach Pöls-Preding. Auf der Kammhöhe westlich der Straße Schönberg-Lichendorf sind ebenfalls Fluren erhalten, die wahrscheinlich dieser Terrassengruppe zugehören. Im Talschluß des Bramergrabens sind im SW-Gehänge des Höllberges (Hierzenbüchl) im Abstand von 5 bis 10 Höhenmetern auf ca. 360 bis 370 m Seehöhe drei markante Fluren ausgebildet, die ebenfalls diesem Terrassensystem entsprechen dürften. Die zwischen 360 und 380 m Seehöhe auftretenden Gehängelehme (ca. 2 – 3 m mächtig) zwischen Wildoner Schloßberg und Buchkogel fallen mit den Kleinschotterhorizonten am Wildoner Schloßberg zusammen. An der Kainach vertreten von Pöls bis Lannach nur kleine isolierte Flächen von Gehängelehmen dieses Schichtglied. Dasselbe ist für die Verhältnisse am Wildoner Buchkogel zu sagen. Die Ausscheidung dieser Terrassenniveaus ist daher oft schwierig. Seite 4 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Hochterrassen (Helfbrunner Niveau – Riß) Voitsberg – St. Johann Wenige Terrassenreste lassen sich dem rißeiszeitlichen Helfbrunner Niveau zuordnen. Sie erheben sich nur wenige Meter über die Aubereiche und sind ähnlich wie die höheren Terrassen durch pseudovergleyte Staublehmdecken charakterisiert. Die Terrassenkanten der hierher gehörenden Flächen bei Pichling – Bahnhof Söding, Großsöding und Neudorf sind meist stark verschliffen. Die Flächen liegen durchschnittlich 3 – 8 m über den Talbodenrandbereichen. Zur Ausbildung einer Niederterrasse in der Würmzeit kam es erst im Staubereich vor der Einmündung in das Murtal. Sie keilt bereits bei Dietersdorf aus bzw. taucht talaufwärts unter den Talboden des Kainachtales ab. Die Würmschotter liegen daher im Bereich des Bezirkes Voitsberg unter den rezenten Alluvionen. Mooskirchen - Hötschendorf Im SW der Kainach ist dem tertiären Hügelland zwischen Neudorf bei Mooskirchen und Petzendorf ein schmaler Terrassenkörper vorgelagert, die ca. 2-4 m über dem Talboden liegt. Es ist eine schluffbedeckte Quartärterrasse, deren Deckschichten in Lannach zur Ziegelerzeugung abgebaut wurden. Eine größere Fläche dieser lehmbedeckten Terrasse mit faustgroßen Schotterlagen findet sich bei Wuschan, ein Kilometer westlich des Schlosses Hornegg. Auch westlich von Lichendorf ist ein größeres Areal am südlichen Kainachufer von ähnlichen Terrassensedimenten bedeckt. Östlich Hötschendorf wird diese Terrasse von einem Schwemmfächer überlagert. Westlich Hötschendorf tritt wieder das Tertiärhügelland an den Talboden heran, doch sind stellenweise am Hang (etwa nördlich Gießenberg) Reste einer altquartären Schlufflehmdecke vorhanden. Der Hangfuß wird in diesem Bereich von einer mächtigen Schleppe aus Solifluktionsmaterial und dem Schwemmaterial kleiner Gerinne verkleidet. Hötschendorf – Lannach In diesem Abschnitt des Kainachtales tritt neben höheren Terrassenresten südlich des Lahnbaches eine Terrasse auf, die von LEDITZKY 1974 der Helfbrunner Terrasse zugeordnet wird. Der Terrassenabfall ist besonders nördlich und östlich von Hötschendorf durch die landwirtschaftliche Bearbeitung stark verschliffen und erreicht nur wenige Meter Mächtigkeit. Die Oberfläche der Terrassenlehme östlich von Lannach liegt ca. 3 – 4 m über der Kainachau. Jüngste Terrassen (Würm) Vom Grazer Feld her hat sich im unteren Kainachtal entlang des Kaiserwaldsockels eine Zwischenterrasse gebildet, die morphologisch nur undeutlich in Erscheinung tritt und sich im Bereich von Zwaring und Dietersdorf in den jüngsten Talalluvionen verliert. Die Talbodenbereiche (Würm-Holozän) Köflach – St. Johann Die Täler des Gradner Baches bzw. der Kainach sind zwischen Köflach und St. Johann ob Hohenburg durch einen mehrfachen Wechsel von Engstellen und Weitungen charakterisiert. Auf dieser Strecke verengt sich das Tal insgesamt fünfmal von Talbreiten um über 1 km bei Köflach, Seite 5 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Voitsberg und Gaisfeld auf wenige 100 m. Die Durchbruchsstrecken sind sowohl in Gesteinen der Raasberg-Folge (bei Voitsberg) als auch in kristallinen Gesteinen epigenetisch angelegt und wahrscheinlich verhältnismäßig jung (Pliozän – Altquartär). Erst bei St. Johann ob Hohenburg verlässt die Kainach das Grundgebirge endgültig, und die Talsohle erreicht bei Mooskirchen im Bereich der Einmündung des Södingbaches eine Breite von 2 km. In Relation zur Wasserführung der Kainach ist der Talboden auffallend breit. Er wurde in der letzten Kaltzeit (Würm) angelegt und während des Holozäns nur im Bereich des Austreifens mehr oder minder tief ausgeräumt und wieder verschüttet. Der Bach mäandriert auf einem flachen Flussdamm (holozäner Sedimentationsbereich), der sich etwas über die Talbodenrandzone heraushebt. Dadurch können kleinere Seitenbäche nicht direkt in die Kainach einmünden und es kommt zu Bachverschleppungen (z.B. Reinwiesenbach, Lahnbach). Erst im Unterlauf der Kainach ist die Auzone 1-2 m in den älteren Talboden eingetieft. Beim Austritt in die Haupttäler wurden von den Seitengerinnen häufig flache Schwemmfächer aufgeschüttet. Sie verzahnen sich seitlich mit Schleppenhängen und sind wie diese Folgen einer spätglazialen Erosionsbelebung. Einerseits kam es zu einer Überlastung der kleineren Gerinne mit Feinmaterial und andererseits zur solifluidalen Hangabtragung. Der Schleppenhang ist vor allem im unteren Kainach- bzw. Södingbachtal ein landschaftsprägendes Element. Unteres Kainachtel (Mooskirchen – Weitendorf) Der Talboden ist mit einer Breite von 1,5 – 2 Kilometern in Relation zur Wasserführung des Gerinnes unverhältnismäßig mächtig. Er wurde in der letzten Kaltzeit angelegt und während des Holozäns nur mehr im Bereich des Auenstreifens mehr oder minder tief ausgeräumt und wieder verschüttet. Stellenweise liegt im Übergang vom holozänen zum jungquartären Sedimentationsbereich das jüngere, lehmig-sandige Schwemmaterial nur geringmächtig über dem älteren, tonreichen Aulehm. Vereinzelt ist an der Basis der jüngeren Sedimente ein begrabener (fossiler) Humushorizont anzutreffen. Aufgrund der Morphologie, der Sedimentation und der Grundwasserverhältnisse kann das untere Kainachtal in zwei Abschnitte gegliedert werden. Mooskirchen – Muttendorf/Fading Dieser Abschnitt weist einen für Hügellandtäler charakteristischen Talquerschnitt auf. Das Gerinne mäandriert auf einem flachen Flussdamm (holozäner Sedimentationsbereich), der sich etwas über die Talbodenrandzone heraushebt. Gegen den Talbodenrand schließen flache Schlepphänge und Schwemmfächer an, aus denen die Talbegrenzung meist steil aufsteigt. Der holozäne Sedimentationsbereich bildet die Aue. Er gliedert sich in eine rezente Aue, die kleinflächig in den Gleithängen der zahlreichen Mäander und im Bereich der verlandeten Flussschlingen ausgebildet ist. Hier werden bei Überschwemmungen sandige Sedimente angelandet und es kann zu beachtlichen Umgestaltungen kommen. Die subrezente Aue wird zwar noch überschwemmt, es findet jedoch keine nennenswerte Veränderung (Erosion, Akkumulation) mehr statt. Gerinnenahe dominiert das leicht lehmig-sandige Schwemmaterial, gerinneferner das mittelschwere, lehmig-schluffige. Seite 6 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Die Böden auf dem Flussdamm unterliegen der Audynamik. Sie werden von einem ziehenden, sauerstoffreichen Grundwasser, dessen Spiegel in Abhängigkeit vom Stand des Gerinnes schwankt, je nach ihrer Position mehr oder minder stark beeinflußt. Die Rinnen und Mulden – ehemalige, heute verlandete Flussschlingen -, die in den Flussdamm eingetieft sind, weisen eine starke Vergleyung auf. Die Talbodenrandzone ist der älteste Teil des Talbodens. Sie wird von schluff- und tonreichen Aulehmen aufgebaut. Die Mächtigkeit des Aulehmpaketes kann mit rund 2 – 4 Metern angenommen werden. Durch die flachen Schwemmfächer der Seitenbäche oder den gegen die Talränder pendelnden Fluss wird die Randzone in flache Depressionen gegliedert. Da der Flussdamm höher liegt als die Randzone, können die kleineren Seitenbäche nicht direkt in die Kainach einmünden, sondern es kommt zu ausgedehnten Bachverschleppungen (Lahbach, Schrottwiesenbach). Aus diesem Grunde fließt auch das bei Überschwemmungen aus den Ufern getretene Wasser nur sehr zögernd ab, ein Teil muß verdunsten. Dadurch, sowie durch die sehr träge Wasserbewegung in dem dicht gelagerten Aulehm, der ein Versickern des Oberflächenwassers wie auch den Abzug der am Talbodenrand austretenden Wässer verzögert, sind die Böden mehr oder minder stark vernässt. Meist sorgen jedoch Gräben für einen Abzug des Oberflächenwassers. Im Gegensatz zu den durchlässigen, holozänen Sedimenten ist in dem dichten Aulehm kein Grundwasserkörper vorhanden. In dem mächtigen Aulehmpaket findet man mehrere, geringmächtige durchlässige Bänder, in denen sich eine stärkere Wasserbewegung vollzieht. (Sickerfronten). Den kleineren Seitenbächen und Tobeln sind flache Schwemmfächer vorgelagert, die sich mit den Schlepphängen unter den ungegliederten Hangpartien verzahnen. Es sind die Folgen spätglazialer Erosionsbelebung, die einerseits zu einer Überlastung der kleinen Gerinne mit Feinsedimenten führte, die diese zur Ablagerung beim Austritt auf den Haupttalboden zwang, andererseits durch die solifluidale Hangabtragung Schlepphänge schuf, wo keine Gerinne den Abtransport des Solifluktionsmaterials ermöglichte. Im Raum Dobl hat sich die Kainach auf Grund einer bereits um die Mitte des 19. Jahrhunderts durchgeführten Flussregulierung stark eingetieft. Der ehemalige Flussdamm ist heute der aktuellen Audynamik entzogen, teilweise liegt er sogar abseits des heutigen Flussbettes. Etwa 2 – 3 Meter unter dem ehemaligen Talboden hat sich stellenweise kleinflächig am neuen Kainachlauf eine rezente Aue entwickelt. Die Kainach bringt in diesem Flussabschnitt keine Überschwemmungen mehr. Jedoch wird die hier sehr ausgeprägte Talbodenrandzone im Bereich der Gotschenwiesen vom Dobl-Bach überschwemmt. Muttendorf/Fading – Enge v. Weitendorf Der letzte Flussabschnitt der Kainach vor ihrem Austritt ins Grazer-Feld unterscheidet sich in seiner Ausformung deutlich von dem vorhergegangenen. Hier ist die Aue (holozäner Sedimentationsbereich) 1 – 2 Meter in den älteren Talboden (jungkaltzeitlicher Sedimentationsbereich) eingetieft. Der ältere Talboden bildet eine niedere Terrasse, die den Überschwemmungen der Kainach vollkommen entzogen ist, weshalb hier auch größere geschlossene Siedlungen (Fading, Dietersdorf und Zwaring) liegen. Seite 7 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Die Aue ist etwa 700 – 1000 Meter breit und wird überwiegend von sandigen und sandig-lehmigen oder schluffig-sandigen Feinsedimenten aufgebaut. Zahlreiche Mäander und verlandete Flussschlingen zeugen von der gestaltenden Kraft des Gerinnes. Der alte Talboden besteht aus einem Schotterkörper, der einerseits von schluff- und tonreichen Aulehmen von nicht allzu großer Mächtigkeit (2 – 3 Meter), andererseits von sandig-lehmigen Feinsedimenten überdeckt wird. Am Abfall zur Aue tritt der Schotter stellenweise bis in das Bodenprofil (50 – 90 cm) herauf. Am Fuße der Kaiserwaldterrasse führt ein starker Druckwasseraustritt zu einer Vernässung der schweren, undurchlässigen Böden. Derzeit wird versucht, das überschüssige Wasser durch Melorationsmaßnahmen abzuführen. 2 HYDROGEOLOGISCHE CHARAKTERISIERUNG DER QUARTÄREN TALFÜLLUNG Die bedeutendsten Zuflüsse ins Kainachtal stammen vom Liebochbach, vom Södingbach und vom Gradenbach. Nach J. Zötl & Maurin (1959) ist im Tal des Gradenerbaches, einem Seitental des oberen Kainachtales, eine bis zu 10 m mächtige Schotterfüllung vorhanden, die durch Karstwasserzutritte alimentiert wird und aus der bedeutende Wassermengen entnommen werden. Im Gradenbachtal befinden sich mehrere kommunale Trinkwasserversorgungsanlagen, die aus der karbonatischen Talsohle Karstwasser fördern, welches mit einer nicht trennbaren Menge von Talgrundwasser vermischt ist (H. Zetinigg, 1988). An Untersuchungsbohrungen wurden Durchlässigkeitsbeiwerte in der Dimension um 10-4 m/s ermittelt und es wird auf die stellenweise vorhandene schlechte Grundwasserqualität hingewiesen. 3 GRUNDWASSERVERHÄLTNISSE Im Kainachtal zwischen St. Johann o. H. und Weitendorf werden vom Hydrographischen Dienst Stmk. 8 Grundwassermessstellen betrieben. Die Netzdichte reicht jedoch für die Konstruktion eines Grundwasserschichtenlinienplanes nicht aus. Bereich Voitsberg Im Bereich der ÖDK Voitsberg wurden zwischen Juli und Oktober 1975 Bohrungen abgeteuft, die eine Grundwassermächtigkeit von 1,5 – 2,5 m und Flurabstände zwischen 2 – 3 und 5 m ergaben. Ein Grundwasserkörper von 2,5 – 3,5 m Mächtigkeit bzw. Überdeckungen zwischen 2 und 3 m wurden im Abschnitt zwischen Voitsberg und Krems erbohrt (Bundesstraße 70, Jänner-Februar 1983). Entlang des Autobahnzubringers Mooskirchen – die Bohrungen wurden zwischen August und Oktober 1963 abgeteuft – liegt die Mächtigkeit des Grundwasserkörpers bei 3 – 4 m, die der Überdeckung zwischen 1,5 und 3 m (Grundwassermächtigkeit) bzw. 3 – 4 m (Flurabstände), auf der nördlichen Talseite zwischen 3,5 – 5 m bzw. 2,5 - 5 m (September-Oktober 1963). Die Flurabstände bei Fluttendorf-Mühlau betragen konstant um 3 m (Lehmbedeckung), während die Mächtigkeit des Grundwasserkörpers von 3,5 m im südlichen Talbereich (November 1974) auf 5 – 6 m (Oktober 1963) im Norden anstiegen. Seite 8 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Infolge der dichten und verhältnismäßig mächtigen Lehmüberdeckung des Grundwasserleiters steht das Wasser vielfach unter Spannung, sodass bei zahlreichen Bohrungen nachträglich ein geringfügiges Ansteigen des Grundwasserspiegels beobachtet werden konnte. Die Sedimente der Talfüllungen sind hinsichtlich ihrer Reinheit und Wasserdurchlässigkeit sehr unterschiedlich beschaffen. Oft sind die Schotter und Sande stark verlehmt oder wechsellagern mit schluffigen Partien. Diese starke Inhomogenität der Quartärsedimente, die allgemein für die Talfüllungen der eiszeitlich periglazialen Täler charakteristisch ist (FABIANI 1978), dürfte die Ausbildung eines einheitlichen Grundwasserkörpers stark behindern, sodass die oben angegebenen Richtwerte eigentlich Maximalwerte darstellen. Untersuchungen im unteren Kainachtal (NOVAK & ZOJER 1979, ERTL & KRAINER 1979) haben gezeigt, daß die Voraussetzungen für eine Wassergewinnung in diesem Gebiet sowohl von der Ergiebigkeit als auch von der Qualität her äußerst unterschiedlich sein können. Unteres Kainachtal (St. Johann o. H. – Weitendorf) Der Grundwasserleiter besteht aus örtlich stärker verlehmten Kiesen und Sanden, die im Hangenden meist allmählich in die feinerklastischen Decksedimente übergehen. Der grundwasserführende Abschnitt ist bei vielen Bohrungen durch Schluffe verunreinigt, östlich sind innerhalb der gröberklastischen Sedimente auch Tonschmitzen eingelagert, was im allgemeinen einen inhomogenen Grundwasserleiter bedingt. Im Liegenden ist er meist durch eine scharfe Grenze zum Tertiär, das die Grundwassersohle bildet, abgesetzt. 4 BODENINFORMATION - VERGLEICH VERSCHIEDENER AUSWERTUNGEN Tabelle 1: Ergebnisse der Auswertung der FAO Bodenkarte STU…soil type unit, SOIL, SOIL90…FAO Bezeichnungen STU SOIL SOIL90 Österr. Bodennomenklatur 1969 Österr. Bodennomenklatur 2000 Anteil % Seite 9 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Tabelle 2: Ergebnisse der Auswertungen der Bodenkarte von FINK Bodentyp / Ausgangsmaterial 5 Anteil % NIEDERSCHLAGSVERHÄLTNISSE Abb. 3: Wasserversorgungsplan Steiermark: Verteilung der mittleren Jahresniederschlagssumme der Steiermark (1971 bis 1995). Der Steiermark steht dank ihrer günstigen geographischen Lage in der Regel ganzjährig eine ausreichende Menge Niederschlag zur Verfügung. Aus Abb. 3 ist jedoch ersichtlich, dass auch auf relativ engem Raum große Unterschiede auftreten können. Bedingt durch den gebirgigen Charakter des Landes und vorherrschende Wetterlagen differiert die mittlere Jahressumme des Niederschlages mit über 2500 mm im Nordwesten und weniger als 800 mm im Südosten des Landes um mehr als 300 %. Unterschiedlich ist auch die jahreszeitliche Verteilung der Niederschläge. Fallen z. B. im Norden 50 bis über 60 % der Jahresniederschläge in den Wintermonaten, bleibt der Süden meist arm an Winterniederschlägen. Sind es im Norden überwiegend Stauniederschläge, die ganzjährig zu reichlich Niederschlag führen, ist der Süden während der Sommermonate besonders häufig von Gewittern betroffen und bringen Adriatiefs oft auch ausgiebige Herbstregen. Seite 10 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Desgleichen bewegt sich das Jahresmittel der Lufttemperatur zwischen 8°C bis über 9°C im „Steirischen Becken“ und bis weniger als 0°C in Gebirgsregionen, wobei lokale Unterschiede häufig an die herbstlich winterliche Temperaturumkehr in Beckenlagen gebunden sind. Aus dem Zusammenspiel zwischen der räumlichen und zeitlichen Verteilung der Niederschläge und der temperaturabhängigen Speicherung in Form von Schnee in den Gebirgsregionen ergibt sich in Verbindung mit dem daraus resultierenden Abflussverhalten ein Bild unterschiedlicher „Hydrologischer Landschaften“ deren Charakterisierung in der Beilage versucht wurde. 6 GRUNDWASSERNEUBILDUNG Die Grundwasserneubildung ist von zahlreichen Faktoren wie Niederschlag, Verdunstung, Geländeneigung, Exposition, Vegetation, Boden abhängig, die bei großmaßstäblichen Untersuchungen nicht alle ausreichend genau erfasst werden können. Das MoMNQ-Verfahren nach WUNDT ermöglicht eine relativ einfache Abschätzung der Grundwasserneubildung aus den langjährigen mittleren monatlichen Niedrigwasserwerten, wenn Porengrundwasserabflüsse an der Pegelmessstelle vernachlässigbar klein sind (K. Altmann et al., 1977). Die Ergebnisse sind in Form einer Karte der Grundwasserneubildung dargestellt. Eine Berechnung aus dem Höhenraster ist für die Nördlichen Kalkalpen nicht möglich. Abb. 4: Wasserversorgungsplan Steiermark - Regionalisierung der Grundwasserneubildung. Diese Karte zeigt ein sehr heterogenes Bild der hydrologischen Verhältnisse in der Steiermark. Als „abflussärmstes“ Gebiet sind das West- und Oststeirische Tertiärbecken mit Neubildungsraten von großteils unter 100 mm bis sogar unter 50 mm pro Jahr entsprechend Spenden von unter 1 bis ca. 3 l/s km2 erkennbar. Seite 11 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Gunstzonen bezüglich der Grundwasserneubildung sind wiederum die höheren Bereiche der Koralpe – Gleinalm und der Niederen Tauern, insbesondere der luvseitige Nordteil. In letzterem steigen die Neubildungsraten auf 1200-1400 mm in den Kammlagen an. Diese Bereiche sind also bezüglich ihrer Wasserhöffigkeit als Gunstzonen zu betrachten, ebenso wie die niederschlagsreichen Karstgebiete der Nördlichen Kalkalpen, in denen sich aufgrund der rein orographischen Abgrenzung der Teileinzugsgebiete ein sehr heterogenes Bild ergibt, das je nach unterirdischen Entwässerungsverhältnissen im Karst durch Defizite oder Überschüsse geprägt ist. Dazu kommen ebenso wie bei den mittleren Abflusshöhen beträchtliche Fehler durch die Differenzbildung zwischen Pegeln an den größeren Gerinnen, einige Gebiete sind nicht bewertbar. Eine Plausibilitätsüberprüfung der Neubildungsraten ist nur sehr bedingt möglich. Wirklich detailliertere Untersuchungen liegen nur in den Tallandschaften vor, im Mittelgebirgs- bis Gebirgsbereich ist hier noch ein sehr hoher Nachholbedarf gegeben. 6.1 Regionalisierung der Speicherfähigkeit Der Rezessionsvorgang des Abflusses nach längeren Trockenperioden repräsentiert die Entleerung der Grundwasserspeicher im Einzugsgebiet. Nach E. M.Maillet (1905) folgt dieser Vorgang einer Exponentialfunktion folgender Form: Qt = Q0 e-α t Als Maß für das Retentionsvermögen der Grundwasserspeicher im Einzugsgebiet kann der Wert Kr = 1 / α (Tage) herangezogen werden, er wird auch als charakteristische Ausfließzeit bezeichnet. Das frei ausfließbare Reservoirvolumen kann für Q0 in l/s und α in d-1 wie folgt abgeschätzt werden: V = 86,4 Q0 / α Im Rahmen von Untersuchungen zur Speicherfähigkeit von Typusgesteinskomplexen der Steiermark (T. Harum & M. Probst, 2001) wurde anhand von 16 kleineren Einzugsgebieten in geologisch sehr unterschiedlichen Gebieten das Auslaufverhalten untersucht. Es zeigte sich einerseits eine deutliche Beziehung zur Geologie und andererseits eine signifikante Abhängigkeit der charakteristischen Ausfließzeit Kc von der Grundwasserneubildung (geschätzt als MoMNhA nach W. Wundt, 1958). Somit lassen sich auf Basis der Karte der Grundwasserneubildung für die großflächig nicht verkarsteten Gebiete der Steiermark mit Ausnahme der Porengrundwasserfelder in den quartären Talfüllungen die charakteristischen Ausfließzeiten und frei ausfließbaren Reservoirvolumina abschätzen. Seite 12 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 700 Karst, Nördl. Kalkalpen Kristallin, Niedere Tauern Nord Kristallin Niedere Tauern Süd Kristallin Seetaler Alpen 600 Kristallin-Grauwackenzone 500 MoMNhAq (mm) Kristallin Koralpe-Gleinalpe Tertiär Oststmk 400 Kristallin Oststeir. Randgebirge 300 200 100 0 0 20 40 60 80 100 120 140 160 180 200 Tage Abb. 5: Wasserversorgungsplan Steiermark - Typusrezessionskurven ausgewählter Einzugsgebiete der Steiermark. 70 60 50 Kc = 2.6617MoMNhA0.4266 40 2 K (Tage) R = 0.8925 30 Kr50% = 2.1843MoMNhA0.392 2 20 R = 0.8243 10 0 0 100 200 300 400 500 600 700 800 MoMNhA (mm) Seite 13 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Abb. 6: Wasserversorgungsplan Steiermark - Zusammenhang zwischen der Grundwasserneubildung der Auslaufzeit (Kc = charakteristische Ausfließzeit, K50% = Ausfließzeit zum Zeitpunkt, an dem 50 % des Reservoirvolumens ausgeflossen sind). Abb. 7: Wasserversorgungsplan Steiermark - Charakteristische Ausfließzeiten in Tagen ab MoMNQ. Abb. 8: Wasserversorgungsplan Steiermark - Frei ausfließbare Grundwasserreservoirvolumina in mm. 7 LITERATUR - GEOLOGIE Benischke et al.: Wasserversorgungsplan Steiermark – Ein Leitfaden für die öffentliche Waserversorgung. – Amt der Stmk. LR., FA 19a, Graz 2002 (cum lit.) Seite 14 von 15 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 840890264 Bernhart, L., Fabiani, E., Kauderer, E., Zetinigg H. & J. Zötl: Generalplan der Wasserversorgung Steiermarks (Entwurfsstand 1973). - Ber. WWP., Bd. 29, Graz 1974 (cum lit.) Fabiani, E.: Über die Bedeutung des Quartärs für die Wasserwirtschaft. - Mitt. Abt. Geol. Paläont. Bergb. Landesmus. Joanneum, 39, Graz 1978 Flügel, H.W. & F.R. Neubauer: Geologische Karte der Steiermark 1:200.000. - Geol. B.- A., Wien, 1984 Lieb, G.K.: Landschaftsgliederung und Standortverhältnisse Steiermark. - Unveröff. Ber., Graz 1985 (cum lit.) Morawetz, S. & W. 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