Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 GK100116 NIEDERE TAUERN EINSCHLIESSLICH DER ROTTENMANNER TAUERN UND SECKAUER TAUERN [MUR] Der Südabschnitt der Niederen Tauern umfasst die Gebirgsgruppen der Schladminger Tauern im Westen, der Wölzer Tauern im Zentralabschnitt sowie der Seckauer Tauern im Osten. Im Landschaftsbild sind generell Trogtäler, Kare und Grate charakteristische Elemente. Besonders auffallend sind die zahlreichen Seen, die teils in den durch die Gletscher übertieften Tälern (Riesachsee, Schwarzensee) und teils in den Felswannen von Karen liegen, die zu verschiedenen Rückzugstadien der Gletscher angelegt wurden, liegen. Die Kare, in welchen vielfach Moränen liegen sind durch Grate voneinander getrennt und meist mehrfach gestuft. Dieses Phänomen tritt besonders in jenen Gebieten hervor, in welchen auf den Stufen Seen liegen (Duisitzkar, Klafferkessel, Seewigtal). Im südlichen Teil der Schladminger Tauern ist der langgestreckte Verlauf von Gratzügen, die vom Hauptkamm abzweigen und das Auftreten der höchsten Erhebungen (Preber, Roteck) auffallend. Das übergeordnete Talnetz innerhalb der Schladminger Tauern nördlich des Hauptkammes ist einheitlich rechtwinkelig zur Enns gerichtet und münden die Täler zumeist in Stufen durch steilhangige Kerbtäler in das Ennstal. Die Wölzer Tauern stellen den mittleren Abschnitt der Niederen Tauern dar und werden im Norden durch das Ennstal. im Westen durch das Katschtal, im Süden durch das Katschtal, den Wölzer Bach und das Murtal und im Osten durch das Pölstal und den Bretsteingraben, begrenzt. Im Landschaftsbild sind generell Trogtäler, Kare und Grate charakteristische Elemente. Im südlichen Abschnitt der Wölzer Tauern ist der auffallende parallele Verlauf der vom Hauptkamm abzweigenden Gratzüge bemerkenswert. Die Kare, in welchen vielfach Moränen liegen sind durch Grate voneinander getrennt und meist mehrfach gestuft. Die Murauer Alpen erstrecken sich zwischen dem Murtal im Süden und dem Rantental im Norden bzw. Katschtal im Norden und dem Wölzerbach im Osten. Der westliche Teil wird aus Gneisen, Glimmerschiefern und Schwarzglimmerschiefern, die dem Kristallin der Zentralalpen zugerechnet werden, der mittlere und östliche Abschnitt aus Gesteinen des Murauer Paläozoikums (Schiefer, Kalke, Diabase) und tektonisch eingeschuppten Gesteinen des zentralalpinen Mesozoikums (Quarzite), gebildet. Bei den Murauer Alpen handelt es sich um ein weithin bewaldetes Mittelgebirge, das in gut hervortretende Einzelmassive (Gstoder, Stolzalpe, Pleschaitz) gegliedert ist. Hinsichtlich der Wasserführung sind entsprechend der lithologischen Gliederung auch deutliche Unterschiede gegeben, die sich mit zahlreichen kleineren Quellaustritten im Bereich des Kristallins und doch deutlich besseren Verhältnissen im Bereich der paläozoischen Kalke darstellen. Seite 1 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 Die Seckauer Tauern, die den östlichsten Abschnitt der Niederen Tauern darstellen, werden im Westen durch das Pölstal und den Triebenbach, im Nordosten durch das Palten- und Liesingtal und im Süden durch Murtal sowie das Aichfeld begrenzt. Am Aufbau dieses Abschnittes der Niederen Tauern sind kristalline Schiefern (Orthogneise, Gneise, Glimmerschiefer, Phyllite, Marmore) sowie Quarzite bis quarzitische Schiefer (Rannachserie) und Gesteine der Nördlichen Grauwackenzone (Graphitkarbon und Triebensteinkalk sowie Grauwackenschiefer) beteiligt. Entsprechend dem heterogenen Aufbau sind auch die Wasservorkommen zu bewerten, wobei die ergiebigsten Quellen im Bereich der Marmorzüge auftreten, während innerhalb der kristallinen und paläozoischen Schiefer zwar eine Vielzahl von Quellen jedoch nur mit geringer Ergiebigkeit auftreten. Entsprechend dem heterogenen Aufbau sind auch die Wasservorkommen zu bewerten, wobei die ergiebigsten Quellen im Bereich der Marmorzüge auftreten, während innerhalb der kristallinen Schiefer zwar eine Vielzahl von Quellen jedoch nur mit geringer Ergiebigkeit auftreten. Eine Sonderstellung nehmen hier die Quarzite und quarzitischen Schiefer ein, die aufgrund ihrer Klüftigkeit durchwegs eine stärkere Kluftwasserführung aufweisen. 1 Abb. 1a: Lage der Niederen Tauern (Ostabschnitt) Seite 2 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 Abb. 1b: Lage der Niederen Tauern (Zentralabschnitt) Seite 3 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 Abb. 1c: Lage der Niederen Tauern (Westabschnitt) Seite 4 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 1 GEOLOGIE Abb 2: Geologische Übersichtskarte der Steiermark Die Niederen Tauern sind vorwiegend aus kristallinen Schiefern (Gneise, Glimmerschiefer, Phyllite, Marmore) aufgebaut. Im nördlichsten Abschnitt, zum Ennstal hin, treten paläozoische Phyllite (Ennstaler Phyllit) auf. Der nordwestlichste Abschnitt (Landesgrenze) zeigt über der kristallinen Basis einen Aufbau aus Quarziten, Rauhwacken und Kalken des zentralalpinen Mesozoikums. Im Osten, im Bereich der Seckauer Tauern, treten zum Liesingtal hin Gesteine der Rannachserie sowie der Grauwackenzone (Kalke, Phyllite) auf. 2 GRUNDWASSERVERHÄLTNISSE Entsprechend dem heterogenen Aufbau der Niederen Tauern sind auch die Wasservorkommen zu bewerten, wobei die ergiebigsten Quellen im Bereich der Marmorzüge auftreten, während innerhalb der kristallinen Schiefer und paläozoischen Phyllite zwar eine Vielzahl von Quellen jedoch nur mit geringer Ergiebigkeit auftreten. Die mittleren Grundwasserneubildungsraten liegen zwischen 200 mm und 1400 mm. Seite 5 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 3 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 % Tabelle 2: Ergebnisse der Auswertungen der Bodenkarte von FINK Bodentyp / Ausgangsmaterial 4 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 Seite 6 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 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. 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. 5 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. Seite 7 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 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. 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. 5.1 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 8 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 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 9 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 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. 6 LITERATUR Ambach, W., P. Kirchlechner (1986): Nomographs.for the determination of meltwater from ice- and snow surfaces by sensible and latent heat. Wetter und Leben, 38, 181-189 Seite 10 von 12 Donau (inkl. Elbe) / Mur / Grundwasser Hydrogeologische Charakterisierung 582641879 Amt der Steiermärkischen Landesregierung (1988): Die nutzbaren Wasservorkommen der Steiermark. Steiermark-Information 8. Referat für wasserwirtschaftliche Rahmenplanung & Institut f. 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