Steinbruch Endhahlen
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Steinbruch Endhahlen Hydrogeologisches und geotechnisches Gutachten im Zusammenhang mit dem geplanten Phonolithabbau Endhahlen November 2012 mit Ergänzungen vom Oktober 2014 und April 2015 Projekt-Nr.: 1037 Auftraggeber: Hans G. Hauri KG Mineralstoffwerke Postfach 1161 79264 Bötzingen Gutachter: TABERG Ingenieur- und SachverständigenBüro GmbH & Co. KG Merzhauser Straße 4 79100 Freiburg Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA Inhaltsverzeichnis 2 Seite 1 Veranlassung und Aufgabenstellung ........................................................................... 5 2 Verwendete Unterlagen ................................................................................................. 5 3 Geographische Lage und Morphologie........................................................................ 7 3.1 Lage der bestehenden Abbaustätte .......................................................................... 7 3.2 Lage der geplanten Abbaustätte ............................................................................... 8 3.3 Morphologie .............................................................................................................. 8 3.4 Nutzungen im Untersuchungsgebiet ......................................................................... 8 4 Geologie und Tektonik .................................................................................................. 9 4.1 Geologie ................................................................................................................... 9 4.1.1 Magmatisches Tertiär (Phonolithvorkommen) ......................................................... 10 4.1.2 Kontaktmetamorphes Tertiär (Tonsteine)................................................................ 11 4.1.3 Polygene Pyroklastite und essexitisch-theralithische Ganggesteine ....................... 12 4.1.4 Sedimentäres Tertiär (Pechelbronn-Formation) ...................................................... 12 4.1.5 Sedimentäres Quartär (Löß-/Lösslehm - Abschwemmmassen) .............................. 12 4.2 Tektonik .................................................................................................................. 13 5 Hydrogeologie ............................................................................................................. 14 5.1 Oberflächengewässer - Grundwasserscheiden....................................................... 14 5.2 Grundwassereinzugsgebiet und Grundwasserfließrichtung .................................... 14 5.3 Grundwasserbilanz ................................................................................................. 14 5.4 Wasserwirtschaftliche Nutzungen ........................................................................... 15 5.5 Wasserschutzgebiete ............................................................................................. 17 5.6 Hydrogeologische Einheiten ................................................................................... 17 5.6.1 Magmatisches Tertiär (Phonolithvorkommen) ......................................................... 17 5.6.2 Kontaktmetamorphes Tertiär (Tongesteine) ............................................................ 17 5.6.3 Polygene Pyroklastite und essexitisch-theralithische Ganggesteine ....................... 17 5.6.4 Sedimentäres Tertiär (Pechelbronn-Formation) ...................................................... 17 Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 5.6.5 6 3 Sedimentäres Quartär (Löß und Lösslehm) ............................................................ 18 Durchgeführte Untersuchungen ................................................................................. 19 6.1 Kernbohrungen ....................................................................................................... 19 6.1.1 Bohrarbeiten ........................................................................................................... 19 6.1.2 Bohrlochgeophysik ................................................................................................. 19 6.2 Grundwassermessstellen........................................................................................ 19 6.2.1 Ausbau ................................................................................................................... 19 6.2.2 Pumpversuche........................................................................................................ 20 6.2.3 Chemische Analytik ................................................................................................ 20 6.3 Quellfassungen....................................................................................................... 20 6.3.1 Chemische Analytik ................................................................................................ 21 6.3.2 Mikrobiologische Analytik........................................................................................ 21 6.4 Geophysikalische Messungen ................................................................................ 21 6.5 Frühere Untersuchungen ........................................................................................ 21 6.5.1 Flachseismische Messungen .................................................................................. 21 6.5.2 Geoelektrische Messungen .................................................................................... 21 7 Ergebnis der durchgeführten Untersuchungen ........................................................ 22 7.1 Bohrungen .............................................................................................................. 22 7.2 Grundwassermessstellen........................................................................................ 24 7.2.1 Stichtagsmessungen .............................................................................................. 24 7.2.2 Pumpversuche........................................................................................................ 25 7.2.3 Hydrogeochemie .................................................................................................... 26 7.3 Schüttungsmessungen an den Quellfassungen ...................................................... 28 7.4 Grundwasser im Bereich Steinbruch Fohberg......................................................... 28 8 Transport...................................................................................................................... 28 8.1 LKW Transport ....................................................................................................... 29 8.2 Transport mittels Gurtbandförderanlage über Tage ................................................ 29 8.3 Transport mittels Gurtbandförderanlage unter Tage ............................................... 30 Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 9 4 Abraum ......................................................................................................................... 31 10 Geotechnik ................................................................................................................... 32 10.1 Allgemeine Angaben............................................................................................... 32 10.2 Felsmechanische Eigenschaften ............................................................................ 32 10.2.1 Sedimentäres Tertiär (Pechelbronn-Formation) ...................................................... 32 10.2.2 Kontaktmetamorphes Tertiär (Tonsteine)................................................................ 32 10.2.3 Phonolith ................................................................................................................ 33 10.3 Gebirgsklassifizierung ............................................................................................. 33 10.3.1 Sedimentäre und kontaktmetamorphe Tonsteine .................................................... 33 10.3.2 Phonolith ................................................................................................................ 33 10.4 Tunnelvortrieb......................................................................................................... 33 10.5 Wasserhaltung ........................................................................................................ 34 10.5.1 Grundwasserverhältnisse ....................................................................................... 34 10.5.2 Möglichkeiten der Grundwasserabsenkung ............................................................ 35 10.5.3 Setzungen an der Oberfläche ................................................................................. 35 10.5.4 Betonaggressivität .................................................................................................. 36 11 Umweltrelevante und wasserwirtschaftliche Eingriffe und Auswirkungen ............. 36 11.1 Umweltrelevante Eingriffe und Auswirkungen ......................................................... 36 11.1.1 Entfernung der schützenden Deckschichten ........................................................... 36 11.1.2 Qualitativer und quantitativer Eingriff in den Grundwasserkörper ............................ 36 11.2 Wasserwirtschaftliche Nutzung ............................................................................... 37 12 Zusammenfassung ...................................................................................................... 38 12.1 Hydrogeologie ........................................................................................................ 38 12.2 Geotechnik ............................................................................................................. 39 12.3 Schlussfolgerung .................................................................................................... 39 Anlagenverzeichnis ............................................................................................................ 41 Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 1 5 Veranlassung und Aufgabenstellung Die Firma Hans G. Hauri KG Mineralstoffwerke mit Sitz in 79268 Bötzingen, Bergstraße 114, die seit 1964 den Phonolithsteinbruch auf der Gemarkung Bötzingen im Gewann Fohberg betreibt, plant eine Erweiterung des bestehenden Abbaus im Gewann Endhahlen, Gemarkung Bötzingen. Die Gewinnung des Phonoliths im Gewann Fohberg erfolgt auf der Grundlage des zugelassenen Rahmenbetriebsplanes (Entscheidung des damaligen Landesbergamtes Baden-Württemberg vom 29.08.1983). Die Zulassung wurde zuletzt am 13.12.2012 um 29 Jahre bis zum 01.10.2041 verlängert (Az.: 97-4718-561.40/16/18). Für die geplante Erweiterung zur Gewinnung von Phonolith im Gewann Endhahlen ist ein bergrechtliches Planfeststellungsverfahren erforderlich. Die geplante Abbaufläche Endhahlen liegt ca. 1,1 km vom jetzigen Abbau Fohberg entfernt. Zur Weiterverarbeitung des zukünftig gewonnenen Phonoliths im Gewann Endhahlen ist es notwendig, das gebrochene Gestein zu den technischen Aufbereitungsanlagen im Steinbruch am Fohberg zu transportieren. Der Transport soll hierbei über eine Förderbandanlage erfolgen, die in einem zu diesem Zweck aufgefahren Tunnel installiert ist. Alternativ ist eine oberirdische Förderbandanlage geplant, die das Schambachtal quert. Zur Bewertung der hydrogeologischen und geotechnischen Verhältnisse im Untersuchungsgebiete ist im Vorfeld des bergrechtlichen Planfeststellungsverfahrens eine gutachterliche Stellungnahme erforderlich. 2 Verwendete Unterlagen Zur Beurteilung der hydrogeologischen und geotechnischen Verhältnisse im Untersuchungsgebiet standen uns folgende Unterlagen zur Verfügung: /1/ Landesamt für Geologie Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg: Geologische Karte M 1:25.000 mit Erläuterungen Blatt Kaiserstuhl, Freiburg i. Br. (2003) /2/ Landesamt für Geologie Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg: Karte der mineralischen Rohstoffe von Baden Württemberg M 1:50.000 Blatt L7910/L7912 Breisach am Rhein/Freiburg i. Br.–Nord; Freiburg i. Br. (2010) /3/ Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: Wasserschutzgebiete in Bötzingen und Umgebung; Karlsruhe WMS-Dienst (Stand: 08/2012) /4/ Stadt Freiburg i. Br. Umweltschutzamt: Breisgauer Bucht Grundwasser – Stichtagsmessung vom 20.11.2000 Grundwassergleichenplan M 1:20.000; Freiburg (2000). /5/ Gemeinde Bötzingen: Auszug wasserwirtschaftliche Planunterlagen; Bötzingen (2011) /6/ Giese, Grubert & Hübner GbR:„Geomagnetische Untersuchung im Umfeld des Phonolithsteinbruchs der Fa. Hans G. Hauri KG, Bötzingen; Freiburg (2011) Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 6 /7/ Drillexpert: Bohr- und Ausbaudaten der Bohrkampagne 2011-2012 /8/ Terratec Büro für Geologie und Geophysik: Phonolithvorkommen im Gewann „Endhahlen-Bötzingen am Kaiserstuhl“ – Bericht zu den geoelektrischen Untersuchungen, Projekt 970918, Heitersheim (1997) /9/ Terratec Büro für Geologie und Geophysik: Bohrlochmessungen B7 in Bötzingen; Heitersheim (2011) /10/ Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung: Flachseismische Untersuchungen bei Bötzingen, Lkr. Breisgau-Hochschwarzwald – Bericht – (1981) /11/ WST-GmbH: Pumpversuchsdaten und Chemische Grundwasseranalysedaten; Eppelheim (2012) /12/ Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: Wasser- und Bodenatlas (WaBoA) Baden Württemberg (2004) /13/ DWD: Wetterstation Eichstetten: Langjährige Mittelwerte (1961-1990) /14/ R. Treiber: Voruntersuchungen zum Scoping Termin Steinbruch Endhahlen (Gemeinde Bötzingen) Landkreis Breisgau-Hochschwarzwald: Untersuchung im Auftrag von Hans G. Hauri e.K. Mineralstoffwerk, Ihringen (2009) /15/ Hans G. Hauri Mineralstoffwerke K.G.: Antrag auf Verlängerung des bestehenden Rahmenbetriebsplanes für den Phonolith-Steinbruch auf Gemarkung Bötzingen; Bötzingen (2012). /16/ TABERG Ingenieur- und Sachverständigenbüro GmbH & Co.KG: Quellschüttungsmessungen und Schüttungsmessungen Laufbrunnen im Schambachtal; Freiburg (2011-2012) /17/ TABERG Ingenieur- und Sachverständigenbüro GmbH und Co KG: Dokumentation; Grundwasserbeweissicherung im Rahmen der Erkundungsbohrungen zur geplanten Erweiterung des Phonolithabbaus der Fa. Hauri, Bötzingen (2012) /18/ TABERG Ingenieur- und Sachverständigenbüro GmbH und Co KG: Tischvorlage zum Scoping-Termin für das Vorhaben Gewinnung von Phonolith sowie Wiedernutzbarmachung der abgebauten Flächen im Steinbruch Endhahlen; Freiburg (2009) /19/ Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg: Karten zur Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) Baden Württemberg /20/ TABERG Planungsbüro: Antrag auf Zulassung eines Rahmenbetriebsplan für den Phonolith-Steinbruch Gemarkung Bötzingen; Ballrechten-Dottingen (1991) /21/ Hans G. Hauri Mineralstoffwerke K.G.: Antrag auf Zulassung eines Hauptbetriebsplanes nach § 52 des Bundesberggesetzes (BbergG) für den Phonolith-Abbau auf der Gemarkung Bötzingen im Gewann Endhahlen; Bötzingen (1998). /22/ Laborbericht UIS Umweltinstitut synlab GmbH, Ettlingen (2012) /23/ Laufer, H. (1995): Von der Standzeit abhängige Klassifizierung für TBM-Vortriebe nach ÖNORM B 2203. – Felsbau, 13, 433-438 /24/ Chapman, T. G.: Groundwater Flow to Trenches and Wellpoints. o.O. I. Inst. Engrs. Australia, H. 10/11 Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 3 7 Geographische Lage und Morphologie Das Untersuchungsgebiet liegt ca. 1,5 km nordwestlich der Ortsmitte von Bötzingen am südöstlichen Rand des Kaiserstuhls (vgl. Anlage 1.1). 3.1 Lage der bestehenden Abbaustätte Der bestehende Phonolithabbau Fohberg der Hans G. Hauri KG Mineralstoffwerke, Bötzingen befindet sich am Ortsausgang der Gemeinde Bötzingen im NordNordwesten an der L 115 Richtung Vogtsburg (vgl. Anlage 1.1). Abbildung 1: Blick über das Schambachtal vom Fohberg zum Gewann Endhahlen Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 3.2 8 Lage der geplanten Abbaustätte Die zum Abbau vorgesehene Antragsfläche liegt ca. 1,1 km nördlich des in Betrieb befindlichen Steinbruchs Fohberg im Gewann Endhahlen und wird nach Norden durch die Gemarkungsgrenze der Gemeinde Eichstetten begrenzt. Die vorgesehene Rahmenbetriebsplanfläche hat eine Größe von ca. 8,96 ha, die geplante Abbaufläche umfasst ca. 3,56 ha. Innerhalb der Rahmenbetriebsplanfläche ist angrenzend an einen Wirtschaftsweg im westlichen Bereich eine Betriebsfläche vorgesehen, von der aus mit dem Abbau in Richtung Osten begonnen werden soll. Von der südwestlichen Ecke der Antragsfläche aus soll der Rohstofftransport erfolgen (vgl. Anlage 1.3). Der ehemalige Probebetrieb (vgl. Abb. 1) befindet sich ebenfalls an der südwestlichen Ecke der Rahmenbetriebsplanfläche. 3.3 Morphologie Die Morphologie des Schambachtals wird im Wesentlichen geprägt durch die magmatischen Intrusionen im Gewann Fohberg im Süden und Endhahlen im Norden sowie der Eichelspitze im Nordwesten. Das Schambachtal wird von den Hochpunkten Dettenberg (ca. 244 m ü.NN), Fohberg (ca. 318 m ü.NN) und Fuchsbuck (ca. 277 m ü.NN) im Süden und Westen, Eichelspitze (521,3 m ü.NN) im Nordwesten und dem Höhenzug mit den Hochpunkten Endhahlen (335,7 m ü.NN) sowie Buchloch (261,2 m ü.NN) im Norden und Westen umschlossen. Das Schambachtal öffnet sich von Nordwesten nach Südosten mit einem Gefälle von bis zu 2 % in Richtung Bötzingen. Die morphologische Situation zeigt das 2-fach überhöhte Geländemodell (vgl. Abb. 2). Die verwitterungsresistenten magmatischen Intrusionen bilden markante Höhen mit Steilhängen, die im Schambachtal durch die teils erodierten tertiären Ton- und Mergelschichten sowie den quartären Talfüllungen zunehmend verflachen. Die Talform ist anthropogen stark durch Terrassierung der Hänge für Wein- und Obstbau überprägt. Die Hangneigungen liegen im Bereich der Terrassen bei ca. 3-7 %, die Terrassenböschungen haben meist über 100 % Neigung. Im Schambachtal verflacht die Hangneigung auf ca. 2-5 %. Der beigefügte geologische Längsschnitt zeigt das Relief schematisch (vgl. Anlage 8). 3.4 Nutzungen im Untersuchungsgebiet Der Bereich des gesamten Schambachtals sowie die in Anlage 1.3 abgegrenzte Rahmenbetriebsplanfläche Endhahlen wird derzeit intensiv landwirtschaftlich bzw. durch Wein- und Obstanbau genutzt. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 9 Abbildung 2: Morphologie des Schambachtals (2fach überhöht), Blick nach NW 4 4.1 Geologie und Tektonik Geologie Die Geologie im Untersuchungsgebiet zeigt die wesentlichen geologischen Elemente des Kaiserstuhls (vgl. Anlage 1.2). Die Entstehung des Kaiserstuhls hängt eng mit der Entstehung des südlichen Rheingrabens zusammen. Im Spätoligozän fand in Verbindung mit tektonischen Ereignissen der erste plutonische Vorgang statt. Dies war die erste tiefenvulkanische Phase des Kaiserstuhls. Erst zu einem späteren Zeitpunkt im Mittelmiozän öffnete sich für das Magma ein neuer Weg zur Erdoberfläche. Laven stiegen auf und es kam zu Oberflächenvulkanismus. Das Magma konnte parallel zu den vorvulkanischen Störungen durch neue Spalten an die Erdoberfläche gelangen, es kam zu mehreren kleinen Eruptionspunkten. In dieser erdgeschichtlichen Epoche entstanden die Phonolithvorkommen am Fohberg und im Gewann Endhahlen. Diese subvulkanischen Gesteine intrudierten in die tertiären tonigen Sedimente der Pechelbronn-Formation und prägten zusammen mit weiteren vulkanischen Vorgängen im Kaiserstuhl die Morphologie im Untersuchungsgebiet (vgl. Anlage 8). Die heute mächtige Lößüberdeckung entstand während der letzten Eiszeiten aus äolischen Ablagerungen, welche aus den vegetationsfreien Schotterfluren und Rheinebenen ausgeweht und in windgeschützten Lagen sedimentiert wurden. Eine detaillierte Beschreibung der (Lagerstätten-)Geologie und des Mineralbestandes ist aus der Karte der mineralischen Rohstoffe Baden-Württemberg Breisach am Rhein/Freiburg i.Br.-Nord /2/, S. 151-152 zu entnehmen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 10 4.1.1 Magmatisches Tertiär (Phonolithvorkommen) 4.1.1.1 Vorkommen Steinbruch Fohberg Bei dem Phonolithvorkommen am Fohberg handelt es sich um einen subvulkanischen, pilzförmigen Phonolithstock. Dieser hat eine horizontale Ausdehnung von ca. 400 x 600 m, wobei die Tiefenausdehnung nicht bekannt ist. Im Steinbruch der Fa. Hauri KG stehen graue, leicht porphyrische Phonolithe aus einer dichten, makroskopischen nicht auflösbaren Grundmasse mit dunklen und hellen Einsprenglingen an. Durch postvulkanische hydrothermale Überprägung wurden die Minerale des Phonolith (hauptsächlich Feldspatvertreter) in Minerale der Zeolithgruppe umgewandelt. Der Phonolith am Fohberg enthält bis max. 48 % Zeolith. Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. hierzu Pkt. 6) zeigten in den Randbereichen des Phonolithstockes kontaktmetamorph überprägte tertiäre Tonsteine (vgl. Abb. 3). Abbildung 3: Profilschnitt durch den Phonolithstock am Fohberg (aus /2/) 4.1.1.2 Vorkommen Endhahlen Bei dem Phonolithvorkommen im Gewann Endhahlen handelt es sich um eine deckenartige Struktur, die vermutlich der Erosionsrest eines Lavastromes darstellt. Der hier anstehende Phonolith hat eine hellgraue bis grünlichgraue Farbe. Der dichte und porphyrische Phonolith wurde autohydrothermal überprägt. Sekundär entstanden, wie auch im Phonolithstock Fohberg, Zeolithminerale. Das Phonolithvorkommen Endhahlen hat etwa eine Ausdehnung von 450 x 250 m und eine Mächtigkeit von ca. 40 m. Im Liegenden und randlich des Phonolithvorkom- Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 11 mens wurden nach /2/ metamorph überprägte Ton- und Tonmergelsteine erbohrt (vgl. Abb. 4) Im Rahmen der Erkundung des Phonolithvorkommens durch die Fa. Hauri KG wurden 1997 im Gewann Endhahlen durch die Firma Terratec /8/ geoelektrische Untersuchungen durchgeführt. Im Vorfeld der geoelektrischen Erkundung wurden im Bereich des Phonolithvorkommens 4 Bohrungen B1 bis B4 (LGRB Arnum BO 7912/20/986/987/987) abgeteuft (siehe Abb. 4). Anhand dieser Bohrungen wurden die Ergebnisse der geoelektrischen Tiefensondierungen geologisch interpretiert. Die Bohrergebnisse zeigten randlich zum Phonolithvorkommen kontaktmetamorphe Tonsteine. Abbildung 4: Profilschnitt durch die Phonolithdecke im Gewann Endhahlen (aus /2/) 4.1.2 Kontaktmetamorphes Tertiär (Tonsteine) Sowohl in den Randbereichen des Phonolithstockes am Fohberg als auch im Kontaktbereich Tongestein/Phonolith im Gewann Endhahlen konnten kontaktmetamorphe (niederdruck-hochtemperaturmetamorphe) Tonsteine nachgewiesen werden. Die im Rahmen der geoelektrischen Untersuchungen der Fa. Terratec 1997 /8/ genutzten Bohrungen B1 bis B4 zeigen im Gewann Endhahlen metamorphe Tonsteine, bzw. gebrannte Tonsteine (vgl. Anl. 14). Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. Pkt. 6) zeigten in Bohrung B11/12 verschieden kontaktmetamorphe und vermutlich hydrothermal überprägte Ton- und Tonmergelsteine der Pechelbronn-Formation, mit einer Mächtigkeit von 12,80 m. Im direkten Kontakt zur Phonolithintrusion sind die Tongesteine hochgradig kontaktmetamorph überprägt, grau und sehr fest (vermutlich Hornfels). Darüber nimmt der Metamorphosegrad mit zunehmender Höhe ab. Das Gestein besitzt ein teils schiefriges Gefüge, ist teils stark zerrüttet und stellenweise verbraunt. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 12 4.1.3 Polygene Pyroklastite und essexitisch-theralithische Ganggesteine Die Nordwestflanke des Schambachtales am Fuchsbuck wird von verschiedenen Pyroklastiten aufgebaut. Diese liegen meist unter unterschiedlich mächtiger Lößüberdeckung. Die polygenen Pyroklastite, wie z. B. Tephrite liegen nach den Erläuterungen zur geologischen Karte Kaiserstuhl /1/ den Unteren Pechelbronn-Schichten auf und könnten daher im östlichen Kaiserstuhl die ältesten vulkanischen Gesteine darstellen. Den pyroklastischen Ereignissen müssen Lavagüsse und subvulkanische Ereignisse vorausgegangen sein. Als Ganggesteine sind Phonolithe und Tinguaite eingeschaltet. Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. Pkt. 6) zeigten in Bohrung B08/12 unter 10,50 m Lößüberdeckung bis in 30 m Teufe Tephrite. Damit kann dieser Tephrit vermutlich als eine der o.g. älteren Lavadecken interpretiert werden. Weiter im Nordwesten stehen darüber hinaus essexitisch-theralithische Ganggestein in dichtgescharten Gängen an. 4.1.4 Sedimentäres Tertiär (Pechelbronn-Formation) Die Ton-/Tonmergel- und Mergelsteine der Pechelbronn-Formation im Untersuchungsgebiet folgen direkt unter den Löß-Lößlehmschichten. Die Pechelbronn-Formation entstand in wechselnd marinen, brakischen bis limnischen Milieus. In den hangenden Partien sind sie verwittert und teilweise umgelagert. Die Gesteine bestehen meist aus grauen, festen bis sehr festen, teilweise geschichteten oder laminierten, kalk- bis stark kalkhaltigen, lagenweise bituminösen Ton- und Mergelsteinen mit Einlagerungen von Fasergips. Lagenweise können Sandstein- oder Kalksteinbänkchen eingeschaltet sein. Die Tonmergelschichten sind meist stark geklüftet und stellenweise wasserführend. Ferner konnten Gipslaugungshorizonte beobachtet werden. Die lithofaziellen Grenzen innerhalb der Tonmergelschichten sind fließend ohne eindeutige Leithorizonte zu einer genaueren Grenzziehung. Das Schichteinfallen wechselt je nach Tiefenlage zwischen 0 und 30°. Dies kann als das Abgleiten von sedimentären Rutschschollen in Folge der Intrusion von Vulkaniten (Phonolithe) und Hebung der vorhandenen Gesteine interpretiert werden. Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. Pkt. 6) zeigten über der Phonolithintrusion am Fohberg nur geringmächtig ausgebildetes nichtkontaktmetamorphes tertiäres Pechelbronn (B11/12: 2,2 m). In den Tallagen des Schambaches als auch an der Talflanke Richtung Gewann Endhahlen wurde dagegen die Basis der Pechelbronn-Formation durch Bohrungen nicht erreicht. 4.1.5 Sedimentäres Quartär (Löß-/Lösslehm - Abschwemmmassen) Die im Untersuchungsgebiet auftretenden Löß-/Lösslehm sind ein äolisches, eiszeitliches Sediment, welches von den Schotterflächen der Rheineben ausgeweht wurde und in windgeschützten Bereichen abgelagert wurde. Das Alter der verschiedenen Lößgenerationen lässt sich nicht nachweisen. Der Löß ist meist ockerfarben, kalkhaltig und feinsandig. Lagenweise sind Lösskindel und Schneckenreste vorhanden. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 13 Der liegende Teil der Lößschichten ist meist als Lösslehm ausgebildet. Dabei handelt es sich um ein meist umgelagertes, verwittertes, steif bis halbfestes Lößsediment mit wechselnden Feinsand- und Tonanteilen. Stellenweise sind Gerölle der morphologisch höher liegenden Festgesteine eingelagert. Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. Pkt. 6) zeigten Hinweise auf reliktische Böden zwischen Löß und Lösslehm. Weiterhin treten quartäre Abschwemmmassen im Bereich des Schambachtals auf, die aus umgelagerten Lösssedimenten des Materials der Talflanken bestehen. 4.2 Tektonik Das Untersuchungsgebiet ist, wie der gesamte Kaiserstuhl, tektonisch von der Grabentektonik des Oberrheingrabens als auch von tertiärem Vulkanismus geprägt. Die Phonolithvorkommen Fohberg und Endhahlen sowie die essexitisch-theralithischen Ganggesteine intrudierten in die sedimentären Ablagerungen des Tertiärs. Durch den Aufstieg der phonolithisch/essexitischen Magmen und der damit verbundenen Hebung des Fohbergs, Endhahlens, des Fuchsbucks und der Eichelspitze sind die tertiären, sedimentären Schichtfolgen in ihrer Lagerung gestört und generell als Schollen von den entstandenen Höhenzügen abgerutscht. Dies zeigt sich besonders in den teils unterschiedlichen Beträgen des Schichteinfalles der PechelbronnFormation. Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. Pkt. 6) zeigten anhand der lithologischen Zusammensetzung der tertiären Schichten insbesondere in den Bohrprofilen B5/11, B6/11 und B7/11 gestörte Lagerung mit teils gering ausgeprägter Klüftigkeit. Geophysikalische Bohrlochmessungen an B7/11 zeigten zusätzlich im Bereich der tertiären Schichten eine weitere Richtung des Schichteinfallens von 10°-50° Richtung NNE. Dieses Schichteinfallen ist der Grabentektonik durch die Bildung des Oberrheingrabens zuzuordnen und nicht durch die Rutschung/das Gleiten von Hangschollen bedingt. Die magmatischen Gesteine unterlagen nach Ihrem Aufstieg und dem vollständigen Abkühlen in ihrer weiteren geologischen Entwicklung keinen großräumigen tektonischen Prozessen. Auf dieser Grundlage ist davon auszugehen, dass die Gesteine nur abkühlungsbedingte Klüftigkeiten aufzeigen. Von Störungen mit größeren Versatzbeträgen ist nicht auszugehen. Die quartären Lösssedimente überlagern die tertiären Schichten und die magmatischen Gesteine im Untersuchungsgebiet. Gleiches gilt für die Abschwemmmassen im Bereich des Schambachtals. Eine ausgeprägte Tektonik ist in den quartären Lößsedimenten nicht zu erkennen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 5 5.1 14 Hydrogeologie Oberflächengewässer - Grundwasserscheiden Das Schambachtal wird von dem ganzjährig wasserführenden Mühlenbach (oder Schambach) entwässert (vgl. Anl. 1.3). Er entwässert ein Gebiet von etwa 1,4 km². Vorfluter des Mühlenbaches ist die Alte Dreisam. Die oberirdische Wasserscheide des Mühlenbaches verläuft entlang der unter Punkt 3.3 beschriebenen Höhenrücken (vgl. Anlage 3). 5.2 Grundwassereinzugsgebiet und Grundwasserfließrichtung Die Grundwassereinzugsgebiete im Untersuchungsgebiet sind in Anlage 3 dargestellt. Die Morphologie prägt die Lage der Grundwasserscheiden und die lokalen Grundwasserfließrichtung. Hauptgrundwasserscheiden sind die aus der Morphologie erkennbaren Höhenzüge. Die Größe des Einzugsgebietes wurde aus dem Digitalen Geländemodel mit 1 m Gitterweite (DGM1) mit 1,457 km² berechnet (vgl. Anlage 3). Die generelle Grundwasserfließrichtung in den quartären Lößsedimenten folgt weitestgehend der Oberflächenmorphologie. Die Grundwasserfließrichtung in den tertiären Ton- und Mergelsteinschichten wird lokal von den unterschiedlich ausgeprägten grundwasserführenden Schichten sowie den unterschiedlichen Kluftrichtungen geprägt. Grundsätzlich ist davon auszugehen, dass die generelle Grundwasserfließrichtung der Morphologie des Schambachtals folgend nach SE Richtung Vorfluter Alte Dreisam gerichtet ist. 5.3 Grundwasserbilanz Für das Untersuchungsgebiet wurden die Niederschlagsdaten (N) der Wetterstation Eichstetten (215 m ü.NN) des Deutschen Wetter Dienstes DWD /13/ angesetzt. Danach beträgt der Niederschlag im Mittel 800 mm/a (1961-1990) an der Station Eichstetten. Nach Abzug von Verdunstung (V) und Oberflächenabfluß (Ao) entsprechend der Wasserhaushaltsgleichung wird im Wasser- und Bodenatlas BadenWürttemberg WaBoA /12/ nach N = A + A + mit: = = = = ℎ ß ß ℎ ℎ( ("# $ ) $ ) eine Grundwasserneubildung von durchschnittlich 100 mm/a angegeben. ARMBRUSTER (2002) kam auf Grundlage einer detaillierten Bilanzierung des Bodenwasserhaushaltes für den Zeitraum 1961-1990 auf eine mittlere Grundwasserneubildung von 103 mm (3,3 l/s x km²) /1/. Anhand der oben genannten Grundwasserneubildung wurde auf Basis der durchgeführten Quellschüttungsmessungen an den Quellsammelschächten F1-F4 im Rah- Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 15 men der Beweissicherung /17/ folgende theoretische Quelleinzugsgebietsgrößen ermittelt (vgl. Anl. 3.2): F1: 0,17 km² F2: 0,07 km² F3: 0,04 km² F4: 0,02 km² Die theoretisch über die Wasserbilanz der Quellsammelschächte ermittelten Einzugsgebiete der Quellfassungen im Löß sind teils deutlich kleiner als die aus dem DGM1 errechneten oberflächlichen Einzugsgebiete. Daraus lässt sich ableiten, dass die unterirdischen Einzugsgebiete der Quellen aufgrund der unterschiedlichen Ausprägung des genutzten Grundwasserleiters in den Löß-/Lößlehmschichten wesentlich kleiner sind als die theoretisch möglichen. 5.4 Wasserwirtschaftliche Nutzungen Im Nordwesten des Schambachtals sind 5 Quellfassungen (QF1-QF5) mit Quellsammelschächten in den wasserwirtschaftlichen Unterlagen der Gemeinde Bötzingen /5/ dokumentiert. Da es sich dabei um historische Unterlagen handelt und an der Geländeoberfläche keine Hinweise auf die Lage der Quellfassungen festzustellen waren, konnte die genaue Lage nicht geklärt werden. Die gefassten Quellen werden drei Quellsammelschächten F1, F2 und F3 zugeführt (vgl. Anlage 1.3). Der Zusammenhang zwischen den Quellfassungen und den Quellsammelschächten mit wasserwirtschaftlicher Nutzung ist in Abbildung 5 schematisch dargestellt. Aus den Unterlagen der Gemeinde Bötzingen geht hervor, dass die Quellfassungen QF1 und QF2 im Quellschacht F1 zusammenlaufen. Der Quellsammelschacht F2 wird von den Quellfassungen QF3 und QF4 gespeist während F3 nur aus Quellfassung QF5 gespeist wird. Das gesammelte Wasser aus F1 fließt F2 zu. Das in F2 gesammelte Wasser wird über eine Leitung talabwärts geführt und speist dort mehrere Laufbrunnen. Bei Bedarf kann Wasser aus F2 dem Sammelschacht F3 des Schambachhofs zugeleitet werden. Der Überlauf aus F3 fließt in den Mühlenbach. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 16 QF3 QF1 QF4 QF2 QF5 F1 F2 F3 Bötzingen [Laufbrunnen] Schambachhof [Eigenwasserversorgung] Mühlenbach Abbildung 5: Schematische Darstellung Zusammenhang Quellfassungen und Quellsammelschächte im Schambachtal (Erläuterung im Text) Etwa 60 m südwestlich des Schambachhofes wird von den Besitzern des Schambachhofes eine weitere Quellfassung QF6 genutzt. Auch deren Lage ist nicht im Gelände bestimmbar. Sie speist den Auslauf F4 am Feuerlöschbecken des Schambachhofes (vgl. Anl. 1.3). Im Oberen Schambachtal ca. 700 m nordwestlich existiert ein weiterer Laufbrunnen Br.1 (vgl. Anl. 1.3). Im Unteren Schambachtal ca. 350 m südöstlich des Schambachhofes befindet sich die Weingartenquelle (ca. 226 m ü.NN), die den Weingartenbrunnen speist (vgl. Anlage 1.3). Bei Begehungen des Schambachtales konnten keine weiteren Quellaustritte beobachtet werden. Das Wasser aus den Quellsammelschächten F1 und F2 wurde ehemals von der Gemeinde Bötzingen zur Trinkwasserversorgung genutzt. Die Trinkwassergewinnung aus diesen Quellen wurde nach Angaben des Wassermeisters Herr Brenn, Gemeinde Bötzingen wegen mangelnder Wasserqualität eingestellt. Das in F1 und F2 gesammelte Wasser wird heute zur Beschickung von Laufbrunnen genutzt. Die Trinkwasserversorgung der Gemeinde Bötzingen erfolgt seit 2012 über zwei Tiefbrunnen im Gewann Erlenschachen und Ketschwald. Die Quellfassung QF5 wird z.Zt. von der Familie Höfflin, Schambachhof zur Eigenwasserversorgung genutzt. Ebenso wird der Quellauslauf F 4 mit der Quellfassung QF6 von Familie Höfflin zur Speisung des hofeigenen Löschwasserreservoirs genutzt. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 17 Eine landwirtschaftliche Nutzung des Weingartenbrunnen und des Laufbrunnen Br.1 ist nicht bekannt. Die Laufbrunnen wurden zu touristischen Zwecken errichtet. 5.5 Wasserschutzgebiete Das Untersuchungsgebiet liegt außerhalb amtlich festgesetzter Wasserschutzgebiete. Die nächsten, rechtskräftig festgesetzten Wasserschutzgebiete liegen nordwestlich des Untersuchungsgebietes (vgl. Anlage 3): 5.6 • WSG Nr. 315092 Vogtsburg OT Weiler „Kirchentalquellen“ (ca. 1,1 km westlich des geplanten Abbaus Endhahlen) • WSG 315152 Eichstetten „Ofen-, Koli-, Römerquellen“ (ca. 500 m nördlich des geplantem Abbaus Endhahlen). Hydrogeologische Einheiten Wie unter Punkt 4 bereits erläutert sind im Untersuchungsgebiet folgende Schichtfolgen anzutreffen die im Folgenden kurz hydrogeologisch charakterisiert werden. 5.6.1 Magmatisches Tertiär (Phonolithvorkommen) Die Grundwasserführung der schwach geklüfteten magmatischen Gesteine (Phonolithe und Essexite) ist gering. Wasserwegsamkeiten bestehen lediglich entlang von Klüften im Gestein und in aufgelockerten Verwitterungsbereichen. Der Bericht des LUBW zur Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) /19/ klassifiziert die das magmatische Tertiär als hydrogeologische Einheit „Junge Magmatite“ und damit als überwiegend Grundwassergeringleiter mit lokal geringer Grundwasserführung auf Klüften oder Schichten. Die Phonolithe sind nach /19/ generell als Kluftgrundwasserleiter mit Durchlässigkeitsbeiwerten von kf =1x10-6 bis 1x10-7 m/s anzusprechen. 5.6.2 Kontaktmetamorphes Tertiär (Tongesteine) In den kontaktmetamorphen Gesteinen am Rande der Phonolithvorkommen ist die Grundwasserführung als gering einzustufen. Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. Pkt. 6,7) zeigten anhand der Bohrung B11/12 Grundwasser in kontaktmetamorphen Tongesteinen bei 29,30 m u.GOK in einem aufgelockerten, stark geklüfteten Horizont. Die Auswertung eines Kurzpumpversuches in der Grundwassermessstelle B11/12 ergab nur ein geringer Durchlässigkeitsbeiwert von kf = 9,25 x 10-7 m/s. 5.6.3 Polygene Pyroklastite und essexitisch-theralithische Ganggesteine Über die hydrogeologischen Charakteristika der polygenen Porphyre und essexitischtheralithischen Ganggesteine liegen keine weiterführenden Untersuchungen vor. Allgemein werden diese Gesteine als geringergiebige Kluftgrundwasserleiter angesprochen. 5.6.4 Sedimentäres Tertiär (Pechelbronn-Formation) Das sedimentäre Tertiär (Pechelbronn-Schichten), das im Untersuchungsgebiet im Bereich des Schambachtals unter dem überdeckenden Löß/Lösslehm auftritt, ist als Kluftgrundwasserleiter anzusprechen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 18 Erkenntnisse aus den 2011/2012 durchgeführten Bohrungen (vgl. Pkt. 6,7) zeigten, dass das in den Klüften zirkulierende Grundwasser gespannt bzw. artesisch ist. Zusätzlich können durch geringmächtige zwischengeschaltete Sandstein- bzw. Gipsbänkchen lokal grundwasserleitende Schichten in den Tonmergelschichten ausgebildet sein. Generell zeigen die Ton- und Mergelsteine eher geringe Durchlässigkeiten. Der Pumpversuch an B10/12 ergab eine Durchlässigkeitsbeiwert von kf = 1,43 x 10-7 m/s. Die im Verhältnis erhöhten Durchlässigkeiten in B05/11 mit einer ermittelten Durchlässigkeit von kf = 2,3 x 10-5 m/s deuten darauf hin, dass B05/11 Anschluss an eine vermehrt klüftige Zone abgeteuft wurde. Die Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EU-WRRL) /19/ klassifiziert die hydrogeologische Einheit des „Tertiär im Oberrheingraben“ als überwiegend Grundwassergeringleiter ohne nennenswerte Grundwasserführung. Die Pechelbronn-Schichten sind daher generell als Kluftgrundwasserleiter mit Durchlässigkeitsbeiwerten von kf =1x10-5 bis 1x10-7 m/s anzusprechen. 5.6.5 Sedimentäres Quartär (Löß und Lösslehm) Die Löß- und Lößlehmschichten im Untersuchungsgebiet sind allgemein als Porengrundwasserleiter mit einer geringen Durchlässigkeit anzusprechen. Wegen des hohen Porenvolumens kann der Löss allerdings große Mengen Wasser speichern. Wenn durch warmzeitliche Bodenbildung und Verlehmung wasserstauende Schichten entstanden sind, sammeln sich dort Sickerwässer und treten an die Oberfläche aus. Diese Art Abfluss wird auch als Interflow bezeichnet. Die Lößschichten stellen eine eigenständige grundwasserführende Schicht dar. Die Quellen, die an stauenden Schichten innerhalb des Löß oder am Übergang zum Festgestein austreten, zeigen meist ein typisches Schüttungsverhalten. Ist der Boden nach längeren Trockenzeiten nicht wassergesättigt, so kann bei Niederschlag eine größere Menge Niederschlagswasser im Boden gespeichert werden und die Quellen reagieren mit zeitlicher Verzögerung auf ein Niederschlagsereignis. Ist der Boden nach länger anhaltenden Niederschlägen oder bei Starkniederschlag gesättigt und die nutzbare Feldkapazität überschritten, so reagieren die Quellen praktisch verzögerungsfrei mit einer starken Zunahme der Schüttungsmengen. Dieses oben beschriebene typische Verhalten der Quellschüttungen und der damit verbundene Verlauf der Grundwasserganglinien konnte anhand der 2011/2012 durchgeführten Messreihen von TABERG ISB /16,17/ im Rahmen der Beweissicherung an den Quellen im Schambachtal (vgl. Anlage 8) sowie anhand der Grundwasserstandsmessungen an der in den Lößsedimenten ausgebauten Grundwassermessstelle B06/11 ebenfalls bestätigt werden. Der Schüttungsquotient der Quellen, welche aus Lößsedimenten entspringen, liegt im Bereich Kaiserstuhl zwischen 0,1 und 0,25 und ist damit höher als beispielsweise Schüttungsquotienten von Hangschuttquellen im Schwarzwald, die meist < 0,1 betragen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 6 6.1 6.1.1 19 Durchgeführte Untersuchungen Kernbohrungen Bohrarbeiten Zwischen dem 07.06.2011 und 22.06.2011 (B05/11, B06/11, B07/11) sowie zwischen dem 24.04.2012 und 24.05.2012 (B08/12, B09/12, B10/12, B11/12) wurden zur Erkundung des Untergrundes im Untersuchungsgebiet insgesamt 7 Bohrungen mit Endteufen zwischen 30 m und 47 m abgeteuft. Die Lage der Bohrpunkte wurde so gewählt, dass ein etwa 400 m breiter Korridor westlich und östlich der geplanten Tunneltrasse abgedeckt wurde. Zusätzlich wurde die Lage der Bohrpunkte vom möglichen Eingriff in die Quelleinzugsgebiete der registrierten Quellfassungen bestimmt. Insbesondere im Schambachtal konnten daher im Nahbereich der geplanten Tunneltrasse aus wasserwirtschaftlichen Bedenken heraus keine Bohrungen abgeteuft werden. Die genaue Lage der Bohrungen ist aus Anlage 1.3 zu entnehmen. Die zugehörigen Bohrprofile und Schichtenverzeichnisse sind in Anlage 4 und 5 beigefügt. 6.1.2 Bohrlochgeophysik An Bohrung B07/11 wurden am 09.06.2011 von der Firma Terratec geophysikalische Bohrlochmessungen durchgeführt. Ziel der Messungen war die genauere Erfassung der Klüfte und Schichtflächen im Gebirge und die Bestimmung ihrer Art, Tiefe und Raumlage. Es wurde neben einem akustischen Bohrlochscan ein Gamma- und Kaliber-Scan durchgeführt. Der entsprechende Bericht der Firma Terratec ist in Anlage 6 beigefügt. 6.2 6.2.1 Grundwassermessstellen Ausbau Insgesamt 3 Bohrungen B05/11, B10/12 und B11/12 wurden im Tertiär zu 2‘‘ Grundwassermessstellen ausgebaut. Eine Bohrung B06/11 wurde im Quartär ausgebaut. Zusätzlich wurden die Bohrungen B10/12 und B11/12 mit provisorischen 0,5‘‘Messstellen im Quartär versehen. Angaben zum Ausbau sind in Tabelle 1 zusammengefasst und in Anlage 4 mit beigefügt. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 20 Tabelle 1: Ausbau Grundwassermessstellen Ausbau Filterstrecke in Stratigrafie / Lithologie Filterstrecke [m u.GOK] B05/11Tertiär 2‘‘, DN50 Tertiär / Tonstein 16,20 – 22,20 B06/11Quartär 2‘‘, DN50 Quartär / Löß 1,20 – 6,20 B10/12Tertiär 2‘‘, DN50 Tertiär / Tonstein 23,00 – 39,00 B10/12Quartär 0,5‘‘ Quartär / Löß 3,00 – 9,00 B11/12Tertiär 2‘‘, DN50 Tertiär / kontaktmetamorpher Tonstein 21,00 – 32,00 B11/12Quartär 0,5‘‘ Quartär / Löß 3,00 – 11,00 Bezeichnung der Bohrung An den Grundwassermessstellen wurden im Rahmen der Beweissicherung von TABERG ISB /16,17/ Grundwasserstandsmessungen durchgeführt. Wöchentliche Grundwasserstandsmessungen werden zusätzlich an dem Betriebsbrunnen der Firma Hauri durchgeführt. Der Betriebsbrunnen erschließt Kluftgrundwasser im Phonolith. Die Ergebnisse der Messungen 2011/2012 sind in Anlage 10.2 zusammengefasst. 6.2.2 Pumpversuche In der Zeit vom 30.07.2012 bis 01.08.2012 wurden von der Firma WST GmbH, Eppelheim /11/ an den Grundwassermessstellen Kurzpumpversuche durchgeführt. Die Ergebnisse der Pumpversuche sind der Anlage 7 zu entnehmen. 6.2.3 Chemische Analytik Während der Durchführung der Pumpversuche wurden an den Grundwassermessstellen Wasserproben entnommen und auf folgende anorganischen Parameter untersucht: pH-Wert, elektrische Leitfähigkeit, Gesamthärte, Nichtkarbonathärte, Karbonathärte, Hydrogencarbonat, Carbonat, Permanganat-Index, Ammonium, Chlorid, Nitrat, Sulfat, Sulfid (gelöst), TOC, DOC, Eisen, Arsen, Blei, Kupfer, Nickel, Calcium, Kalium, Magnesium, Natrium und Kalklösekapazität Die Ergebnisse sind dem Prüfbericht des Labor UIS Umweltinstitut synlab GmbH, Ettlingen (vgl. Anlage 11).zu entnehmen. 6.3 Quellfassungen An den Quellfassungen F1, F2 und F3 wurden zwischen dem 07.12.2011 bis 19.07.2012 zur Grundwasserbeweissicherung während der Bohrarbeiten 2012 (B08/12 – B11/12) Schüttungsmessungen, physikalische Messungen (Temperatur, elektr. Leitfähigkeit, pH-Wert) und begleitende analytische und mikrobiologische Kontrollmessungen durchgeführt /16/. Diese wurden im Rahmen der vom LRA BreisgauHochschwarzwald geforderten Beweissicherung durchgeführt /17/. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 6.3.1 21 Chemische Analytik Am 01.08.2012 wurde an den Quellsammelschächten F1, F2 und F3 durch die Firma WST GmbH, Eppelheim zusammen mit Herrn Brenn, Wassermeister Gemeinde Bötzingen, Wasserproben entnommen und auf die unter 6.2.3 genannten Parameter untersucht. Die Ergebnisse sind dem Prüfbericht des Labor UIS Umweltinstitut synlab GmbH, Ettlingen (vgl. Anlage 11).zu entnehmen. 6.3.2 Mikrobiologische Analytik Die mikrobiologische Analytik im Rahmen der Beweissicherung während der Bohrarbeiten erfolgte durch das Labor der Gesellschaft für Umweltanalytik (GfU) mbH, Ballrechten-Dottingen. Die Ergebnisse sind in durch TABERG ISB in der Anlage 12 tabellarisch zusammengefasst. 6.4 Geophysikalische Messungen Vom 28.02.2011 bis 03.03.2011 führte die Firma Giese, Grubert & Hübner GmbH, Freiburg geomagnetische Messungen zwischen Fohberg im Süden und dem Gewann Endhahlen im Norden durch. Zielsetzung war die Abgrenzung der Verbreitung vulkanischer und sedimentärer Gesteine für eine optimierte Positionierung der durchzuführenden Bohrungen. Das Ergebnis der Messungen ist Anlage 2 zu entnehmen. 6.5 6.5.1 Frühere Untersuchungen Flachseismische Messungen Im Juni 1980 wurden durch das damalige Niedersächsische Landesamt für Bodenforschung (NLfB) flachseismische Untersuchungen zwischen den Phonolithvorkommen Fohberg und Endhahlen durchgeführt /10/. Ziel der Untersuchungen war die Klärung der Fragestellung, ob der Fohberg-Phonolith mit dem Phonolith im Gewann Endhahlen in Verbindung steht. Hierfür wurden 4 flachseismische Profile von NW nach SE im Untersuchungsgebiet ausgeführt. Ein Auszug aus dem Untersuchungsergebnis ist in Anlage 13 beigefügt. 6.5.2 Geoelektrische Messungen Im Jahre 1997 führte die Firma Terratec /8/ im Rahmen von Untersuchungen zum „Phonolithvorkommen im Gewann Endhahlen-Bötzingen am Kaiserstuhl“ geoelektrische Messungen durch. Diese Messprofile sollten Aufschluss über die Ausdehnung des Phonoliths im Gewann Endhahlen geben. Hierzu wurden insgesamt 4 Bohrungen B1/97 bis B4/97 (BO 7912/20/986/987/988) bis in einer Teufe von 31,5 m bis 57 m abgeteuft (vgl. Abb. 4,9). Beispielhaft ist das Bohrprofil der Bohrung B2/97 (BO 7912/986) in Anlage 14 beigefügt. In allen Bohrungen wurde zum Zeitpunkt des Niederbringens der Bohrungen kein Grundwasser angetroffen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 7 7.1 22 Ergebnis der durchgeführten Untersuchungen Bohrungen Die zwei in 2011 und 2012 durchgeführte Bohrkampagnen mit insgesamt 7 niedergebrachten Bohrungen zeigten generell folgende Schichtmächtigkeiten bzw. -abfolge: Tabelle 2: Generelle Schichtmächtigkeiten bzw. -abfolge Geologie/Bohrung Mächtigkeiten [m] B05/11 B06/11 B07/11 B08/12 B09/12 B10/12 B11/12 Löss bzw. Lösslehm 14,2 16,0 11,20 10,50 15,5 8,00 17,4 Verwitterter Tonstein 1,8 9,2 6,8 - 1,4 2,5 2,2 Ton- bzw. Mergelstein ≥ 31,0 ≥ 19,3 ≥ 22,0 - ≥ 13,1 ≥ 38,5 - kontaktmetamorpher Tonstein - - - - - - 12,8 Phonolith - - - - - - ≥ 7,6 Tephrit - - - ≥ 19,5 - - - In den Bohrungen B05/11, B06/11, B07/11, B09/12 und B10/12 wurde generell eine Schichtenfolge aus Löß-/Lösslehm, verwittertem Tonstein und Ton-/Mergelstein angetroffen. Die Mächtigkeit der Löß- und Lößlehmschichten schwankt zwischen 8,0 m (Nordflanke des Fohberg) und 16,0 m (Südflanke Endhahlen). Im Schambachtal wurde in Bohrung B09/12 eine Mächtigkeit von 15,5 m erbohrt. Die Tonsteinverwitterungszone schwankt zwischen 1,4 m bis 9,2 m Mächtigkeit. Die Mächtigkeit war an der Südflanke Endhahlen mit max. 9,2 m deutlich größer als an der Nordflanke des Fohberg mit max. 2,5 m. In den o.g. Bohrungen B05/11, B06/11, B07/11, B09/12 und B10/12 folgen jeweils Festgesteine (Ton- und Mergelsteine) der Pechelbronn-Formation mit Mächtigkeiten von 19,3 m bis 38,5 m. Die Unterkante der Pechelbronn-Formation wurde nicht erbohrt. Die Bohrungen B08/12 und B11/12 zeigten unter Lößüberdeckung von 10,5 m bis 17,4 m und unter geringmächtigen verwitterten Tonsteinen (B11/12, 2,2 m) bis zur erbohrten Endteufe Festgesteine aus Tephrit oder kontaktmetamorphen Tonsteinen und Phonolith. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 23 Besonders in den Festgesteinen der Pechelbronn-Formation wurden vermehrt klüftige Gesteinsabfolgen angetroffen. Der feste Tonstein zeigte darüber hinaus ehemalige horizontale und vertikale Kluftflächen, die sekundär mit Gips bzw. Fasergips verheilt sind. Diese Gipse wurden zu einem späteren Zeitpunkt teilweise durch zirkulierende Grundwässer wieder gelöst, wie Lösungsrückstände in der Bohrung B07/11 bzw. Lösungsprozesse in den Bohrungen B05/11, B07/11 und B10/11 zeigen. Bei der Ansprache der Bohrkerne wurden lagenweise Karsthorizonte (Karbonate) angesprochen, die im geologischen Längsschnitt (vgl. Anlage 8) an den Bohrprofilen markiert sind. In der Bohrung B09/12 wurden vermehrt Anzeichen einer tektonischen Beanspruchung der Pechelbronn-Formation festgestellt. Hier wechselt das Schichteinfallen je nach Tiefenlage zwischen 5 und 30°. Weiterhin wurden bei 34,4 m Bohrtiefe Harnischflächen beobachtet. Grundwasser wurde in den durchgeführten Bohrungen in verschiedenen Teufen angebohrt. Einen Überblick liefert hierzu Tabelle 3. Tabelle 3: Grundwasser während der Bohrarbeiten (angebohrt) Bohrung B05/11 B06/11 B07/11 B08/12 B09/12 B10/12 B11/12 Grundwasser angebohrt bei [m u.GOK] 18,0 22,0 14,7 16,5 ? (Angabe 19,6 12,5 29,3 Grundwasser angestiegen auf [m u.GOK] 1,02 artesisch ca. +1,0 4,28 0,70 2,54 ? (Angabe 5,24 ? (Angabe unsicher*) unsicher*) Grundwasser gefallen auf [m u.GOK] - - 27,07 10,13 26,02 unsicher*) 2,3 - - *) Bohrmeisterangaben In den Bohrungen B05/11, B06/11, B07/11 und B09/12 an der Südflanke Endhahlen bzw. im Schambachtal wurden innerhalb der Pechelbronn-Formation gespannte Grundwasserverhältnisse angetroffen. In der Bohrung B07/11 wurde während der Bohrarbeiten artesischer Überlauf mit einem Wasserstand von ca. 1,0 m über Geländeoberkante und Schüttungsmengen von bis zu 0,5 l/s dokumentiert. In der Bohrung B08/12 fiel der bei 16,5 m u.GOK angetroffene Grundwasserspiegel nach Abschluss der Bohrarbeiten auf 27,07 m u.GOK. In der Bohrung B10/12 wurde Grundwasser innerhalb der Pechelbronn-Formation angetroffen. Nach Beendigung der Bohrarbeiten wurde ein Grundwasserstand von 6,81 u. GOK gemessen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 24 Bei den Bohrarbeiten an B11/12 wurde bei 29,3 m u.GOK Grundwasser in kontaktmetamorphen Tonsteinen angetroffen. Nach Beendigung der Bohrarbeiten wurde ein Grundwasserstand von 25,87 m u. GOK gemessen. 7.2 7.2.1 Grundwassermessstellen Stichtagsmessungen Die Ergebnisse der Stichtagsmessungen an den 4 ausgebauten Grundwassermessstellen GWM B05/11, B06/11, B 10/12 und B 11/12 sind in tabellarischer und grafischer Form in Anlage 10 dargestellt und werden in folgender Tabelle kurz zusammengefasst: Tabelle 4: Grundwasserstand: Minima, Maxima und Differenzen im Beobachtungszeitraum 07.12.2011 bis 27.08.2012 B05/11 GWM B06/11 Grundwasserstand [m u.GOK] [m ü.NN] Datum [m u.GOK] [m ü.NN] Datum Maximum 0,23 285,05 14.12.2011 4,11 277,02 21.06.2012 Minimum 0,50 284,78 01.06.2012 5,59 275,22 14.12.2011 ∆(&'()&*+) 0,27 1,48 B10/12Tertiär GWM B10/12Quartär Grundwasserstand [m u.GOK] [m ü.NN] Datum [m u.GOK] [m ü.NN] Datum Maximum 10,82 265,83 15.05.2012 8,85 267,80 15.05.2012 Minimum 11,18 265,47 31.07.2012 9,16 267,49 31.07.2012 ∆(&'()&*+) 0,36 0,31 B11/12Quartär B11/12Tertiär GWM Grundwasserstand [m u.GOK] [m ü.NN] Datum Maximum 26,05 249,56 01.06.2012 Minimum 25,94 249,67 21.06.2012 ∆(&'()&*+) 0,11 [m u.GOK] [m ü.NN] Datum Messstelle im Messzeitraum trocken Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 25 Die Grundwasserstände der Grundwassermessstellen zeigten je nach Ausbautiefe und Lage unterschiedliche Befunde. Die in den Ton- und Mergelsteinen der Pechelbronn-Formation hergestellten Messstellen B5/11Tertiär und B10/12Tertiär zeigen gespannte Grundwasserverhältnisse. Die Grundwasserstände liegen mit durchschnittlich ca. 0,35 m und ca. 11,0 m deutlich über den Filterstrecken von 16,20 – 22,20 m u.GOK und 23,00 – 39,00 m u.GOK. Im Beobachtungszeitraum zeigten die Wasserstände während Perioden starker Niederschläge und trockener Witterungsperioden nur verzögerte Wasserstandsänderungen bei geringen Schwankungsbreiten von 0,27 – 0,36 m. Die Messstelle B11/12Tertiär, die in den metamorphen Tonsteinen ausgebaut wurde, zeigte einen ungespannten Grundwasserspiegel bei rund 26,00 m u.GOK mit geringen Grundwasserstandsänderungen von lediglich 0,11 m während des Beobachtungszeitraums. Die in den quartären Lößsedimenten ausgebauten Messstellen B06/11, B10/12Quartär und B11/12Quartär zeigen lageabhängige, teils deutliche Unterschiede. Die provisorisch ausgebauten Messstellen B10/12Quartär und B11/12Quartär liegen an der Nordflanke des Fohberg. B10/12Quartär zeigt ungespanntes Grundwasser ca. 9,00 m u.GOK (Schwankungsbreite 0,31 m u.GOK) während die Messstelle B11/12Quartär im gesamten Beobachtungszeitraum trocken war. Die Grundwassermessstelle B06/11 am Südhang Endhahlen wies dagegen eine deutliche Schwankungsbreite von 1,48 m bei Wasserständen zwischen maximal 4,11 m u.GOK und minimal 5,59 m u.GOK bei ungespannten Verhältnissen auf. Die Messstelle B05/11 reagiert dabei deutlich auf Niederschlags- und Trockenwetterperioden. 7.2.2 Pumpversuche Die durchgeführten Kurzpumpversuche wurden mit der Wiederanstiegsauswertung nach THEIS ausgewertet. Die Ergebnisse sind in Tabelle 5 zusammengefasst. Tabelle 5: Ergebnisse Kurzpumpversuche Grundwassermessstelle B05/11 B06/11 B10/12 B11/12 Aquifermächtigkeit [m] 21,93 (6,00)* 2,8 16,45 7,11 Förderrate [m³/h] 0,198 0,15 0,17 0,15 kf-Wert [m/s] nach THEIS 4,10 x 10 -6 -5 (2,3 x 10 )* 2,43 x 10 -6 1,43 x 10 -7 9,25 x 10 -7 *Berechnung der kf-Werte für unterschiedliche Aquifermächtigkeiten (vor bzw. nach Druckentlastung) Die Ergebnisse zeigen für die quartären Löß-/Lößlehmschichten (B06/11) einen Durchlässigkeitsbeiwert von ca. kf = 2,4 x 10-6 m/s (durchlässig bis schwach durchlässig). Der im Bereich der klüftigen Tonmergelschichten (B05/11) ermittelte Durchlässigkeitsbeiwert lag bei einem kf = 2,3 x 10-5 m/s bis 4,1 x 10-6 m/s (durchlässig bis Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 26 schwach durchlässig). während in den Tonmergelsteinen in B10/12 nur ein kf = 1,4 x 10-7 m/s (schwach durchlässig) zeigte. Ebenso konnte im Bereich der kontaktmetamorphen Tonsteine in B11/12 nur ein Durchlässigkeitswert von ca. kf = 9,3 x 10-7 m/s (schwach durchlässig) ermittelt werden. 7.2.3 Hydrogeochemie In den beprobten Grundwassermessstellen und Quellsammelschächten konnten deutliche Unterschiede festgestellt werden. In den Tabellen 6 und 7 wurden Einzelwerte der durchgeführten Analysen zusammengefasst. Die Ergebnisse der Laboranalytik sind in Anlage 11 beigefügt. Tabelle 6: Grundwasserchemismus Grundwassermessstellen Grundwassermessstelle B05/11 B06/11 B10/12 B11/12 Lf [µS/cm] 975 1291 706 920 Chlorid [mg/l] 41,1 27,1 33,4 60,4 Nitrat [mg/l] 71,9 24,6 4,8 6,7 Sulfat [mg/l] 155 250 107 150 TOC [mg/l] 1,35 2,34 1,09 3,38 DOC [mg/l] 0,89 1,86 0,79 2,92 Tabelle 7: Grundwasserchemismus Quellsammelschächte Quellsammelschacht F1 F2 F3 Lf [µS/cm] 854 927 1138 Chlorid [mg/l] 31,8 28,5 33,7 Nitrat [mg/l] 65,9 49,5 27,1 Sulfat [mg/l] 75,3 102 165 TOC [mg/l] 1,32 1,30 1,70 DOC [mg/l] 0,92 0,90 1,12 Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 27 Die Ergebnisse der chemischen Grundwasseranalytik wurden zum Einen in einem Piperdiagramm und zum Anderen in einem Diagramm von Karbonat- und Nichtkarbonathärte zur Unterscheidung der unterschiedlicher Grundwässer dargestellt (vgl. Anl. 11.2 und 11.3). Bei der Auftragung der Verteilung von Karbonat- und Nichtkarbonathärte (vgl. Anlage 11.2) ist deutlich zu erkennen, dass die Wässer der drei Quellsammelschächte F1, F2 und F3 ähnliche Karbonat- / Nichtkarbonathärteverteilung zeigen. Die ermittelten Werte der Karbonat- / Nichtkarbonathärteverteilung der Quellsammelschächte weichen von den Werten der Grundwassermessstelle B6/11 (Ausbau in den quartären Lößsedimenten) nur geringfügig ab. Deutliche Unterschiede zu den Werten der Quellsammelschächte zeigen dagegen die im Tertiär ausgebauten Grundwassermessstellen. Die Werte der Messstellen B10/12 und B5/11 sind deutlich zu einem höheren Anteil von Nichtkarbonathärte verschoben während die in den kontaktmetamorphen Tonsteinen ausgebaute Grundwassermessstelle B11/12 hin zu einem höheren Gehalt von Karbonathärte verschoben ist. Die Auftragung der Analysewerte in einem Piperdiagram (vgl. Anl. 11.3) zeigt einen Unterschied zwischen den Werten der Quellsammelschächte und den Grundwasser1) 1) ) messstellen. Im Anionendreieck (HCO) / , CO/ , SO3 , Cl ) und in der Gegenüberstellung der Kationen gegen Anionen in der mittleren Raute lassen sich die Messwerte in zwei unterschiedliche Gruppen, die jeweils die Quellsammelschächte und die Grundwassermessstellen repräsentieren zusammenfassen. Lediglich die Messstelle B11/12 weicht in der Raute deutlich von allen anderen Messstellen aufgrund ihres erhöhten Natrium- und Kaliumgehalt bei verringertem Calciumgehalt ab. Im Dreieck der Kationen (Ca16 , Mg 16 , Na6 , K 6 ) zeigen sich keine deutlichen Unterschiede zwischen Grundwassermessstellen und Quellsammelschächten. Alle Messstellen zeigen die für kalkigen Löß und Mergelsteine mit Gipslagen typischen erhöhten Leitfähigkeiten und Lösungsfrachten bzw. Kationen- und Anionenkonzentrationen sowie Wasserhärten (vgl. Tabelle 6,7). Erhöhte Messwerte der Leitfähigkeit und Lösungsfracht zeigt dabei die im Quartär ausgebaute Messstelle B06/12 und das Wasser des Quellsammelschachtes F3. B05/11 zeigt hingegen eine hohe Gesamthärte mit den höchsten Lösungsfrachten aller beprobten Messstellen. Der gemessene erhöhte Nitratgehalt in B05/11 ist möglicherweise durch eine lokale Anreicherung im Grundwasser zu erklären, da alle weiteren gemessenen Nitratwerte deutlich geringere Gehalte aufwiesen. Die Werte für die analysierten Schwermetalle (Fe, As, Pb, Cu, Ni) lagen in allen Messstellen unterhalb der Nachweisgrenze oder waren nur in Spuren nachweisbar. Zusätzlich wurde an den tertiären Grundwassermessstellen (B05/11, B10/12 und B11/12) die Betonangriffsklasse nach DIN 4030 bestimmt. Hiernach können sämtliche im Tertiär angetroffenen Wässer als nicht betonangreifend klassifiziert werden (Anlage 11.4). Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 7.3 28 Schüttungsmessungen an den Quellfassungen Die Ergebnisse der Schüttungsmessungen und begleitenden physikalischen und mikrobiologischen Kontrollmessungen sind in Anlage 8 tabellarisch und grafisch beigefügt. Eine Zusammenfassung der Ergebnisse ist aus Tabelle 8 zu entnehmen: Tabelle 8: Schüttungsmessungen Parameter F1 F2 F3 F4 Br.1 ∅ Schüttung [l/s] 0,53 0,72 0,138 0,064 0,037 Schüttung Minimal (QN) [l/s] 0,41 0,51 0,035 0,057 0,023 Schüttung Maximal (QH) [l/s] 0,67 1,11 0,526 0,079 0,046 Schüttungsquotient QN/QH 0,608 0,462 0,066 0,72 0,49 874 916 1153 917 724 7,42 7,35 7,36 7,30 7,40 ∅ Elektr. Leitfähigkeit [µS/cm] ∅ pH-Wert 7.4 Grundwasser im Bereich Steinbruch Fohberg Nach Angaben des Rahmenbetriebsplanes von 1991 /20/ lag der Grundwasserruhespiegel im Steinbruch Fohberg bei durchschnittlich 234,20 m ü.NN etwa zwei Meter unter der momentanen tiefsten Abbausohle von 236,30 m ü.NN. Die aktuellen Grundwasserstandsmessungen, die zwischen 03.01.2011 und 03.09.2012 am Betriebsbrunnen der Fa. Hauri, der sich auf dem Betriebsgelände befindet, dokumentiert sind, (vgl. Anl. 10.2) zeigten einen durchschnittlichen Grundwasserstand von ca. 234,40 bei einer Schwankungsbreite von 0,9 m Grundwasserstände zwischen 234,85 und 233,95 m üNN (Bezugspunkt OK Brunnenschacht 249 m ü.NN). Damit konnten keine wesentlichen Änderungen des Grundwasserspiegels zwischen 1991 und 2012 festgestellt werden. 8 Transport Für den Transport des gewonnenen Rohstoffes vom Abbau Endhahlen zu den Aufbereitungsanlagen im bestehenden Abbau Fohberg kommen grundsätzlich drei Varianten in Betracht: Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 29 • LKW-Transport • Transport mittels Gurtbandanlage übertägig und • Transport mittels Gurtbandanlage in einem vollständig untertägig aufgefahrenen Tunnel Die momentan vorliegende Abbauplanung wurde auf der Annahme eines Transportes mittels Gurtbandanlage erarbeitet. Dabei wird unterstellt, dass die Bandanlage ca. 10 m unterhalb der geplanten Endabbausohle Endhahlen (+ 296,00 m ü.NN) aufgefahren wird. Die Beschickung der Bandanlage erfolgt über ein sogenanntes Rollloch in der Abbausohle. 8.1 LKW Transport Der Möglichkeit des Massentransportes mittels LKW-Transport über Reb- und Wirtschaftswege wird aus Umweltschutzgesichtspunkten nicht weiter verfolgt. 8.2 Transport mittels Gurtbandförderanlage über Tage Hierbei handelt es sich um eine übertägige Gurtbandförderanlage. Der Ausgangspunkt ist an der nördlichen Abbauwand im Steinbruch am Fohberg in einer Höhe von 252,00 m ü.NN. Der geplante Tunnel durchfährt den Fohberg auf eine Länge von ca. 170 m Phonolithgesteine, ca. 25 m kontaktmetamorphe tertiäre Tonmergel und ca. 130 m quartäre Löß-Lehmschichten. Der Tunnelausgang liegt im Schambachtal an der nördlichen Flanke des Fohbergs auf einem Höhenniveau von 275,00m ü.NN (vgl. Anlage 8) und kreuzt dann das Schambachtal bis zum Neuaufschluss Endhahlen im Wesentlichen auf Geländeoberfläche (315,00 mNN). Die Trasse der geplanten Gurtbandförderanlage soll eine direkte Verbindung zum Neuaufschluss im Gewann Endhahlen herstellen. Die Trasse der Bandanlage soll auf ca. 6 m hohen Stützen geführt werden und in diesem Abschnitt eingehaust werden (vgl. Abb. 6). Diese Variante wird einen deutlichen Eingriff in die Umwelt und das Landschaftsbild darstellen und wird Beeinträchtigung von Mensch, Naturhaushalt und Grundwasser bedingen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 30 Abbildung 6: Beispiel für eine Bandanlage im Schambachtal 8.3 Transport mittels Gurtbandförderanlage unter Tage Bei dieser Variante handelt es sich um einen vollständig untertägigen Ausbau eines Transporttunnels. Dabei wird angenommen, dass das geplante Tunnelbauwerk eine Höhe von durchschnittlich 2,5 m aufweist. Ausgangspunkt der geplanten Trasse ist die nördliche Abbauwand im Steinbruch am Fohberg in einer Höhe von 237,00 m ü.NN auf der untersten Abbausohle (Abb. 7). Die Trasse (vgl. Anlage 1.3) durchfährt den anstehenden Phonolith, kreuzt das Schambachtal und läuft auf die Südwest-Ecke des geplanten Abbaufeldes Endhahlen, auf Höhe der dort geplanten Endabbausohle von 296,00 m ü.NN im Abbau Endhahlen zu. Bei dieser Variante wird das Schambachtal in einer Tiefe von durchschnittlich 240 m ü.NN im festen Ton-/Mergelstein mit einer Steigung von ca. 0,5 % unterfahren und steigt dann nach Querung der Talsohle mit einer etwa 13%-Steigung Richtung Rollloch an. Dabei wird die Tunnelfirste ca. 20 m unter der durchschnittlichen Geländeoberkante des Schambaches von 260 m ü.NN zu liegen kommen. Diese Variante zeichnet sich dadurch aus, dass keine Beeinträchtigung von Mensch und Naturhaushalt zu verzeichnen wäre. Aus ökonomischer Sicht sind für das komplette untertägige Auffahren eines Tunnels die höchsten Investitionen für die Realisierung des Rohstofftransportes erforderlich. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 31 Abbildung 7: Standort des geplanten Tunnelportals ( Abbausohle bei 237 m ü.NN) 9 Abraum Die Abraumüberdeckung liegt im Bereich des Abbaufeldes Endhahlen im Durchschnitt bei ca. 1,0 bis 1,5 m, steigt aber an der Südwest-Ecke bis auf ca. 9,5 m an, während die Rohstoffmächtigkeit gerade in diesem Bereich ihren Minimalwert von ca. 11 m aufweist. Ansonsten steigt die Phonolithmächtigkeit entsprechend dem Anstieg des Geländes nach Norden auf Werte um 40 m (mit der genannten Abraumüberdeckung von ca. einem Meter) an. Der Oberboden, der zur Vorbereitung des Abbaues in der geplanten Aufschlussfläche entfernt werden muss und in einem Volumen von ca. 20.000 m³ anfällt, wird per Planierraupe und Radlader abgeschoben und vor Ort bis zur Verwendung für die Rekultivierung zwischengelagert. Der über dem Rohstoff verbleibende Abraum von ca. 115.000 m³ wird abgetragen und südwestlich der Abbaufläche transportiert. Dort werden mit diesem Material, unterhalb der Abbaufläche zwei neue Rebterassen mit einer nutzbaren Fläche von 2,16 ha angelegt. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 10 32 Geotechnik 10.1 Allgemeine Angaben Mit der vorgesehenen Tunneltrasse werden Gesteinsschichten mit sehr unterschiedlichen boden- und felsmechanischen Eigenschaften angeschnitten. Den längsten Teil der Tunneltrasse mit einer Strecke von ca. 650 m nehmen tertiäre sedimentäre Tonund Mergelsteine der Pechelbronn Schichten ein. Des Weiteren werden am Anfang des Tunnels vom geplanten Tunnelportal bis ca. 0 +300 m tertiäre Phonolithgesteine durchfahren. Der Tunnel endet an der Sohle des Rolloches am Rand des geplanten Phonolithabbaus Endhahlen. Im Kontaktbereich zwischen Phonolith und Pechelbronn Schichten werden über eine Länge von etwa 50 m im südlichen Abschnitt kontaktmetamorphe Tonmergel der Pechelbronn-Formation durchörtert. 10.2 Felsmechanische Eigenschaften 10.2.1 Sedimentäres Tertiär (Pechelbronn-Formation) Die sedimentären Tonmergel stellen nach DIN 4022 ein nichtkörniges, dichtes Gestein dar. Sie besitzen schlechte Kornbindung; ein Abrieb von Gesteinsteilchen mit den Fingern ist möglich. Der Härtegrad ist als gering zu bezeichnen; Schicht- oder Kluftflächen lassen sich mit dem Fingernagel ritzen. Die Tonmergel sind stark kalkhaltig. Sie weisen darüber hinaus über die gesamte Schichtmächtigkeit unregelmäßig Einschaltungen von Fasergips mit Stärken von 1 bis mehreren Zentimetern auf. Die Einschaltungen weisen durchschnittliche Abstände von 1 bis mehreren Dezimetern auf. Die Fasergipslagen wirken sich erschwerend auf die Lösbarkeit aus, da die Fasergipslagen durch hohe Zähigkeit geprägt sind. Die Tonmergel weisen meist eine dünn- bis mittelbankige Schichtung auf. Bohrlochmessungen in Bohrung B07/11 haben ein Schichteinfallen von 10° bis 50° nach NNE gezeigt (Grabentektonik). Neben der Schichtung weisen die Tonmergel auch eine ausgeprägte engständige bis mittelständige Klüftung mit Kluftabständen von wenigen Zentimetern bis mehreren Dezimetern auf. Nach den Bohrlochmessungen fallen die Klüfte ebenfalls mit 10° bis 60°, gehäuft mit 15° bis 30° in Richtung NNE ein. Die Kluftflächen sind überwiegend wellig und weisen raue Oberflächen auf. Das Kaliberlog in Bohrung B07/11 zeigte einen Bohrdurchmesser von 150 mm. Es wies innerhalb der Tonmergel deutliche Ausbrüche in der Bohrlochwand auf. Die Ausbrüche erstreckten sich über Bohrlochstrecken bis zu 1,5 m; die Abstände der Ausbrüche waren unregelmäßig; sie betrugen zwischen 80 cm und 2,3 m bei Ausbruchweiten von 167 mm bis 223 mm (vgl. Anlage 6). 10.2.2 Kontaktmetamorphes Tertiär (Tonsteine) Kontaktmetamorphe Tonmergel wurden nur in Bohrung B11/12 in einer Tiefe von 19,60 m bis 32,80 m u.GOK aufgeschlossen. Eine Körnung ist nicht festzustellen; nach DIN 4022 ist das Gestein als „dicht“ zu bezeichnen und besitzt gute Kornbindung. Das Gestein ist mit einem Messer gut ritzbar und besitzt somit nach DIN 4022 den Härtegrad 3. Nach dem Salzsäuretest ist das Gestein als stark kalkhaltig einzustufen. Ungestörte Bohrkerne weisen lagenweise angeordnete blasenförmige Lösungserscheinungen mit Durchmessern bis zu 2 cm auf. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 33 Die kontaktmetamorphen Tonmergel sind in den Hangendbereichen tektonisch stark beansprucht. Der Bohrkern weist bis in eine Tiefe von 27,60 m u.GOK stark zerkleinertes Bohrgut auf. Zusammenhängende Bohrkerne wiesen maximale Längen von 30 cm auf. In tieferen Lagen weist der Bohrkern Klüfte mit Kluftabständen von wenigen Zentimetern bis wenigen Dezimetern auf. Die Klüfte sind überwiegend geöffnet und weisen rostige Kluftbeläge auf. Die Kluftflächen sind rau und wellig bis leicht getreppt. Die Kluftoberflächen weisen eine Neigung von 5° bis 30° auf. 10.2.3 Phonolith Phonolithgesteine wurde nur in Bohrung B11/12 erreicht. Er besitzt feinkörniges Gefüge und gute Kornbindung. Die Gesteinsoberfläche ist mit dem Messer schwer ritzbar, woraus sich nach DIN 4022 ein Härtegrad von 5 ergibt. Innerhalb des Phonoliths ist keine Schichtung erkennbar. Klüfte treten in Abständen von durchschnittlich 20 bis 80 cm auf; sie sind damit als mittelständig bis weitständig zu bezeichnen. Sie sind teils verheilt, teils offen und weisen Neigungswinkel von 5° bis 25° bei uneinheitlichem Einfallen auf. 10.3 Gebirgsklassifizierung 10.3.1 Sedimentäre und kontaktmetamorphe Tonsteine Wie die Bohrlochversuche gezeigt haben, ist sowohl innerhalb der sedimentären, als auch der kontaktmetamorphen Tonmergel aufgrund tektonischer Beanspruchung mit Zonen mit gebrächem Fels zu rechnen. Deshalb sind die Tonmergel in Gebirgsklasse IVa, örtlich auch IVb nach LAUFER /23/ einzustufen. Bei dieser Einstufung sollte eine maximale Abschlagstiefe von maximal 2,5 m nicht überschritten werden. Nach jedem Ausbruchvorgang ist eine Sicherung vorzunehmen. Die Sicherung erfolgt durch 1-lagig oder 2-lagig bewehrten Spritzbeton mit einer Stärke von 10 bis 15 cm. Die Firste und die Ulmen sind rückzuverankern. Wegen des überwiegenden Einfallens der Schichten in Richtung Tunnelvortrieb ist eine zusätzliche Ortsbrustsicherung nicht erforderlich. 10.3.2 Phonolith Der Phonolith kann als standfest bis nachbrüchig bezeichnet werden. Aufgrund seiner mittel- bis weitständigen Klüftung ist er in Gebirgsklasse I, örtlich auch in Gebirgsklasse II einzustufen. Ein Vollausbruch ist möglich; die Abschlagstiefen sollten bei 3 – 4 m liegen. Im Bereich von Störungszonen kann je nach Kluftausrichtung eine Verankerung der Firste und z. T. auch der Ulmen erforderlich werden. 10.4 Tunnelvortrieb Der Vortrieb des Tunnels kann grundsätzlich sowohl mit konventionellem Vortrieb als auch mittels Teilschnitt- oder Tunnelvortriebsmaschinen erfolgen. In den Phonolithen ist wegen deren hoher Zähigkeit bei Einsatz von Teilschnitt- und Tunnelvortriebsmaschinen mit erhöhtem Verschleiß zu rechnen. Deshalb wäre in diesem Abschnitt ein konventioneller Vortrieb mittels Sprengen zu bevorzugen. Die Tonmergel stellen ein leicht bohrbares Gestein dar. Auch wenn sich die eingelagerten Fasergipslagen negativ auf den Verschleiß auswirken, wäre der Einsatz von Teilschnitt- oder Tunnelvortriebsmaschinen zu befürworten. Da innerhalb der Tonmergel regelmäßig und auch über längere Strecken gebräche Abschnitte auftreten, sollte für den Vortrieb eine Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 34 Schildmaschine gewählt werden, bei dem die Vortriebsmaschine und das Personal durch ein röhrenartiges Schild geschützt sind. 10.5 Wasserhaltung 10.5.1 Grundwasserverhältnisse Sowohl in den metamorphen als auch in den sedimentären Tonmergeln wurden im ungestörten Zustand Durchlässigkeitsbeiwerte in einer Größenordnung von 1,4 x 10-7 m/s bis 9,3 x 10-7 m/s ermittelt. In Bereichen stärkerer Klüftigkeit nimmt der Durchlässigkeitsbeiwert auf bis zu 2,3 x 10-5 m/s zu. Die Tonmergel sind somit nach DIN 18130 als schwach durchlässig, in Störungszonen als durchlässig einzustufen. Die Grundwasservorkommen liegen in sehr unterschiedlichen Tiefen mit begrenzter flächenhafter Ausdehnung. Eine hydraulische Verbindung zu den quartären Grundwasservorkommen innerhalb der Lößschichten, die als Trink- und Brauchwasserbrunnen genutzt werden, besteht nicht. Nach den Ergebnissen der Bohrkernaufnahmen und der geophysikalischen Bohrlochbefahrung wurden für die geklüfteten Bereiche eine durchschnittliche Aquifermächtigkeit von 2 m für die überschlägige Berechnung des Grundwasserandrangs angenommen, da davon auszugehen ist, dass in den gestörten Bereichen nur Teile des Grundwasserleiters erschlossen werden und die Gesamtmächtigkeit des Aquifers durch das Bauwerk nicht erschlossen wird. Die Berechnungen erfolgten nach HERTH-ARNDTS in Tabelle 9 mit unterschiedlichen Längen des angenommen zu entwässernden Tunnelabschnittes /24/ nach: Q=(0,73+0,27? @Aℎ B )? ?(H 2 Aℎ1 ) ? D @ C Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 35 Tabelle 9: Berechnung des Bergwasseranfalls nach HERTH-ARENDTS Mächtigkeit des Aquifers (unbeeinflusst) H [m] 2,0 2,0 6,0 6,0 Mächtigkeit des Aquifers (abgesenkt) h [m] 0 0 0 0 Absenkbetrag s [m] 2,0 2,0 6,0 6,0 Länge des Tunnelabschnittes L [m] 40 100 40 100 Wasserdurchlässigkeit Kf [m/s] Reichweite der Absenkung R [m] Anfallende Wassermenge Q [m /s] Anfallende Wassermenge Q [l/s] 3 2,3 x 10 -5 28,8 1,28 x 10 2,3 x 10 -5 28,8 -4 0,13 3,20 x 10 0,32 2,3 x 10 -5 86,3 -4 3,84 x 10 0,38 2,3 x 10 -5 86,3 -4 9,59 x 10 -4 0,96 Daraus ergibt sich ein rechnerisch ermittelter Wert zwischen 0,13 und 0,32 l/s, der etwa den Förderraten bei den durchgeführten Pumpversuchen entspricht. Bei einer angenommen Aquifermächtigkeit von 6 m würde sich dementsprechend ein Wert von zwischen 0,38 und 0,96 l/s für den zu erwartenden Grundwasserandrang ergeben. 10.5.2 Möglichkeiten der Grundwasserabsenkung Bei der oben geschilderten Grundwassersituation ist der Grundwasserandrang nur gering. Da der geplante Tunnel in der aktuellen Version ein durchgehendes Gefälle in Richtung Süden zum Tunneleingang aufweist, kann das Grundwasser durch eine mitlaufende Ulmendrainage aufgenommen und drucklos abgeleitet werden. (Bei dieser Variante ist auf möglichst durchgehenden Kontakt der Drainage zum anstehenden Fels zu achten. Die Drainagerohre sind in ein Mörtelbett aus auslaugarmem Mörtel zu betten. Seitlich der Rohre wird eine flach zum Rohr geneigte Einlauffläche ausgebildet. Oberhalb des Mörtelbettes ist eine ausreichen dimensionierte Sickerpackung aus sandreichem Kiessand anzuordnen. Unter der Sohlabdichtung des Tunnels ist eine Flächendrainage in einer Stärke von 20 cm anzuordnen, die ebenfalls an eine durchlaufende Drainage anzuschließen ist.) 10.5.3 Setzungen an der Oberfläche Da eine hydraulische Verbindung zu den oberflächennahen quartären Grundwasservorkommen nicht festgestellt werden konnte, sind Setzungen an der Oberfläche durch die Entwässerung des Gebirges während der Baumaßnahme nach aktuellem Kenntnisstand auszuschließen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 36 10.5.4 Betonaggressivität Chemische Einwirkungen auf den bei der Baumaßnahme einzusetzenden Beton durch die anzutreffenden tertiären Grundwässer sind nach den durchgeführten Analysen (Betonangriffsklasse nach DIN 4030) nicht zu erwarten da die analysierten Wässer als nicht betonangreifend klassifiziert werden. 11 Umweltrelevante und wasserwirtschaftliche Eingriffe und Auswirkungen 11.1 Umweltrelevante Eingriffe und Auswirkungen Die während der Bau- und Betriebsphase umweltrelevanten Eingriffe in den Untergrund werden nachfolgend beschrieben: 11.1.1 Entfernung der schützenden Deckschichten Die ersten für das Schutzgut Grundwasser relevanten Eingriffe sind das Entfernen der Vegetation (Landwirtschaftliche Nutzungen wie Wein- und Obstanbau) und der Abtrag bzw. die Verlagerung des Oberbodens. Dort, wo die Deckschichten entfernt werden, wird die Schutzwirkung bzw. Filterwirkung an der Oberfläche des quartären Grundwasserkörpers aufgehoben. Dies könnte bauzeitlich in einem kurzen Zeitraum zu Beginn der Auffahrung der Lagerstätte zur Freisetzung und/oder Abschwemmung von Trübstoffen und anthropogenen Verunreinigungen führen. Aufgrund der Ergebnisse der Bohrungen von 1997 im Bereich des geplanten Neuaufschlusses Endhahlen ist davon auszugehen, dass durch die Entfernung des Abraummaterials im Bereich Endhahlen keine Störung der Schutzwirkung der Deckschichten im gesamten Einzugsgebiet Schambachtal zu erwarten ist. In den Deckschichten des geplanten Abbaus Endhahlen wurde kein Grundwasser angetroffen, darüber hinaus befindet sich die Fläche des geplanten Neuaufschlusses morphologisch gesehen randlich der Grenze des oberirdischen Einzugsgebietes des Schambachtals, so dass von den benachbarten Flächen dem geplanten Steinbruch Endhahlen kein Wasser zufließt. Das aus dem Steinbruch Endhahlen abfließende Niederschlagswasser kann auf einer unterhalb gelegenen Rebfläche zurückgehalten werden bzw. versickert. Beim Eingriff durch die Gründung der Fundamente der Stützelemente der übertägigen Gurtförderbandanlage kann es lokal zu Störungen in der Schutzwirkung der Deckschichten kommen. Da die Trasse der Förderbandanlage das Schambachtal im Bereich der Einzugsgebiete der Quellen im Schambachtal queren wird, kann ein bauzeitlicher bzw. permanenter Einfluss auf die Quellen nicht ausgeschlossen werden. 11.1.2 Qualitativer und quantitativer Eingriff in den Grundwasserkörper Die Eingriffsfläche besitzt einen prozentualen Anteil an der gesamten Fläche des Grundwassereinzugsgebietes Schambachtal von ca. 1,5 %. Bei der geringmächtigen Lößüberdeckung des Phonoliths ist eine merkliche Verringerung des quartären Aquifervolumens durch den Eingriff im Gewann Endhahlen auf Grund der relativ geringen Größe der Eingriffsfläche nicht möglich. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 37 Bei dem Eingriff durch den südlichen Teilabschnitt des Tunnels der geplanten übertägigen Gurtbandförderanlage wird bauzeitlich in den quartären Grundwasserleiter auf einer Strecke von 130 m eingegriffen. Damit sind quantitative und qualitative Auswirkungen auf den quartären Grundwasserleiter nicht auszuschließen. Für den geplanten Tunnel der untertägigen Gurtbandförderanlage wird die geplante Tunneltrasse streckenweise zu etwa 1/3 im tertiären Phonolith (Südabschnitt) bzw. 2/3 im tertiären Ton-Mergelstein (Nordabschnitt) geführt. Im Bereich des Phonoliths liegt die Tunnelsohle oberhalb der gesättigten Zone des Grundwasserleiters und durchfährt in den tertiären Ton-Mergelsteinen den Kluftgrundwasserleiter in der gesättigten Zone. Als Folge der Drainagewirkung wird sich der Grundwasserspiegel ohne Abdichtungsmaßnahmen in den tertiären Ton-Mergelsteinschichten absenken. Da das Grundwasser gespannt ist, dürften lokal im Bereich der Südflanke Endhahlen die Absenkbeträge deutlich messbar sein, während an der Nordflanke Fohberg aufgrund der lokal begrenzten Einzugsgebiete und der vorliegenden Ergebnisse der Bohrungen nur mit geringen Absenkbeträgen zu rechnen sein wird. Weitere Berechnungen hierzu sind nach Vorlage der Detailplanung des Tunnels anzustellen. 11.2 Wasserwirtschaftliche Nutzung Da die quartären Grundwässer im Bereich des Schambachtals wasserwirtschaftlicher Nutzung unterliegen, werden bei der Variante der übertägigen Gurtbandförderanlage im Bereich der Tunneltrasse während des bauzeitlichen Eingriffs qualitative und quantitative Auswirkungen auf die genutzten Grundwasservorkommen im Quartär zu besorgen sein. Die zugehörigen oberirdischen Quelleinzugsgebiete werden durch die geplante Baumaßnahme tangiert. Die tertiären Grundwässer im Bereich des Schambachtals unterliegen keiner Wasserwirtschaftlichen Nutzung. Es ist bauzeitlich lediglich von einem verringerten Volumenabstrom der tertiären Grundwässer auszugehen. Diese bauzeitlichen Einflüsse auf die Wasserbilanz im tertiären Grundwasserleiter haben nach Abdichtung des Bauwerks weder oberflächennahe Auswirkungen noch dauerhafte Einflüsse. Eine Auswirkung auf die bestehenden Wasserschutzgebiete im Nahbereich des Untersuchungsgebietes aufgrund der vorliegenden Untersuchungen ist generell nicht zu befürchten. Die genutzten Quellen erschließen oberflächennahes Grundwasser aus dem Quartär. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 12 12.1 38 Zusammenfassung Hydrogeologie Grundsätzlich zeigen die Ergebnisse zusammengefasst eine 2-Schicht-Abfolge: • Quartäre Löß- und Lößlehmschichten mit durchschnittlichen Mächtigkeiten zwischen 8,0 m (Nordflanke des Fohberg) und 16,0 m (Südflanke Endhahlen). Im Schambachtal wurde eine Mächtigkeit von 15,5 m erbohrt. • Tertiäre Tonsteinverwitterungszone mit Mächtigkeiten zwischen 1,4 m bis 9,2 m. Die Mächtigkeit war an der Südflanke Endhahlen mit max. 9,2 m deutlich mächtiger als an der Nordflanke des Fohberg mit max. 2,5 m und tertiäre Festgesteine (Ton- und Mergelsteine) der Pechelbronn-Formation mit Mächtigkeiten von 19,3 m bis 38,5 m. Die Unterkante der Pechelbronn-Formation wurde nicht erbohrt. Lokal wurden unter Lößüberdeckung von 10,5 m bis 17,4 m und geringmächtigen verwitterten Tonsteinen (2,2 m) Festgesteine aus Tephrit oder kontaktmetamorphen Tonsteinen sowie Phonolith angetroffen. Die Auswertung und Interpretation der durchgeführten geophysikalischen Messungen des NLfB /10/ (vgl. Anlage 13) konnte im Wesentlichen durch die durchgeführten Bohrungen bestätigt werden. Die Löß und Lößlehmschichten sind als Porengrundwasserleiter anzusprechen. Grundwasser konnte im Wesentlichen nur in den feinsandigen Abschnitten der oberen Lösssedimente festgestellt werden. Die Aquiferbasis des quartären Grundwasservorkommens wird aufgrund der Ergebnisse der Untersuchungen zwischen 6 – 7 m u. GOK angenommen. Ein zusammenhängender Grundwasserleiter innerhalb der Lösssedimente konnte nicht festgestellt werden, es handelt sich um räumlich eng begrenzte Schichtenwässer mit begrenzten Einzugsgebieten. Die Quellschüttungsmessungen und physikalisch-mikrobiologischen Messungen an den teils noch genutzten Quellen im Schambachtal, die unterschiedliche Schüttungsquotienten und unterschiedliche Messwerte der vor Ort Parameter und der Mikrobiologie zeigen, bestätigen diese Annahme. Im tertiären Kluftgrundwasserleiter wurde der Grundwasserstand lokal ungespannt, gespannt bis artesisch in unterschiedlichen Tiefen angetroffen. Das Grundwasser wurde an der Nordflanke des Fohbergs bei etwa 11 m bzw. 26 m u. GOK im ungespannten Zustand angetroffen, während im Schambachtal bzw. an der Südflanke Endhahlen das Grundwasser in einer Tiefe von 15-22 m u.GOK unter gespannten Verhältnissen angetroffen wurde bzw. artesisch austrat. Ein durchgängiger Grundwasserkörper ist hier nach den vorliegenden Ergebnissen nicht ausgebildet. Die beiden Grundwasserleiter zeigen grundsätzlich unterschiedliches Verhalten. Während der quartäre Grundwasserleiter trotz geringer Durchlässigkeitsbeiwerte deutlich auf Niederschlagsereignisse reagiert, konnte im Beobachtungszeitraum eine Reaktion des generell durchlässigen bis schwach durchlässigen tertiären Grundwasserleiters auf die Niederschläge nicht festgestellt werden. Eine erhöhte Durchlässigkeit ist in den Festgesteinen der Pechelbronn-Formation im Bereich der beobachteten, vermehrt klüftigen Gesteinsabfolgen zu erwarten. Demnach wäre beim Antreffen von Klüften in den tertiären Ton- und Mergelschichten mit erhöhtem Wasserandrang zu rechnen. Hinweise auf zirkulierendes Grundwasser in Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 39 den Ton-Mergelsteinschichten konnten durch die an den Bohrkernen beobachtete Lösungsprozesse bestätigt werden. Die vorliegenden Untersuchungen zeigen deutlich, dass die Laufbrunnen, die Mühlbachquellen (QF1-QF5) und somit der Mühlenbach/Schambach aus den Grundwasservorkommen der obersten Sedimentbedeckung, den Lösssedimenten bzw. den Abschwemmmassen, gespeist werden. Im Kluftgrundwasserleiter der tertiären Schichten zeigten sich gespannte bis artesische Grundwasserverhältnisse, die keine hydraulische Verbindung zum quartären Grundwasserleiter und den genutzten Quellfassungen aufweisen. Für die Variante der untertägigen Tunnelförderstrecke sind bauzeitliche und nach Erstellung des Bauwerks permanente Eingriffe nur in den tertiären Grundwasserleiter erforderlich. Ein Einfluss auf den oberflächennahen quartären Grundwasserleiter wird bei ausreichender Distanz der Basis des quartären Grundwasserleiters von etwa 253,00 m NN zur geplanten Tunnelfirste mit maximal 240,00 mNN (entsprechend 13 m) ausgeschlossen. 12.2 Geotechnik Die Untersuchung und Beurteilung des Untergrundes hat zusammenfassend ergeben, dass aufgrund der vorgefundenen geotechnischen Gegebenheiten eine Realisierung des geplanten Tunnelbauwerkes in den tertiären Schichten grundsätzlich möglich ist. • Aufgrund des relativ kleinen Durchmessers des geplanten Tunnels wird mit nur geringen Ausbrüchen beim Tunnelvortrieb gerechnet. • Die Bohrbarkeit des angetroffenen Gesteins ist im Wesentlichen als gut zu bezeichnen. • Durch das generell flache, in Vortriebsrichtung des Tunnels orientierte nordöstliche Einfallen der Schichten wird von einer stabilen Ortsbrust ausgegangen. • Die Maßnahmen zur Wasserhaltung in den tertiären Mergelschichten werden durch den errechneten Grundwasserandrang von etwa 1,0 l/s als nicht aufwendig eingestuft. 12.3 Schlussfolgerung Zusammenfassend ist festzustellen, dass die Variante der im Wesentlichen übertägig geführten Gurtbandanlage mit einem Teilabschnitt Tunnel im Quartär grundsätzlich • aufgrund des Eingriffs in den oberflächennahen quartären Grundwasserleiter und • des deutlichen Eingriffs in Umwelt und Naturhaushalt des Schambachtals eine Beeinträchtigung des Grundwasserhaushaltes sowie von Umwelt und Natur bedingt. Die Variante des Tunnels mit vollständig untertägig geführter Gurtbandförderanlage wird grundsätzlich aufgrund der vorliegenden Untersuchungsergebnisse keine Beeinträchtigungen von Umwelt und Naturhaushalt bedingen. Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 40 Durch die Führung der Tunneltrasse in den tertiären Mergeln der PechelbronnFormation wird ein oberflächennaher Eingriff in die genutzten, quartären Grundwasserleiter nicht erfolgen. Daher ist der Bau eines Tunnels mit vollständig untertage geführter Gurtbandförderanlage vorgesehen. Weiterhin wird der aufzufahrende Tunnel mit dem Schichteinfallen in nordöstlicher Richtung, beginnend im Steinbruch Fohberg, aufgefahren. Da die quartären Quellfassungen zu schützen waren, konnte keine Bohrungen im direkten Anstrombereich der Quellfassungen im Schambachtal niedergebracht werden. Hierdurch bedingt sind die genaue Lage der Quartär/Tertiär-Grenze und die Lage der potentiell wasserführenden tertiären Karst-/Karbonathorizonte im morphologisch tiefsten des Schambachtals nicht gänzlich geklärt. Es wird daher empfohlen, zusätzlich während der Auffahrung des Tunnels insbesondere in diesem Streckenabschnitt des Tunnels zusätzlich horizontal geführte Vorerkundungsbohrungen durchzuführen, um möglicherweise durch die Bohrungen nicht erfasste lokale Eintiefungen des Quartärs bzw. stärker wasserführende Schichten/Klüfte in der Pechelbronn-Formation zu erkunden. Der geplante Neuaufschluss im Gewann Endhahlen wird auf Grund der vorliegenden Untersuchungen hydrogeologisch bzw. wasserwirtschaftlich keine negativen Auswirkungen haben. Freiburg 20.11.2012 TABERG ISB GmbH & Co. KG Jörg Kramer (Dipl.-Ing.) Peter Druckenbrod (Dipl.-Geologe) Sven Hellbach (Dipl.-Geowissenschaftler) Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA Anlagenverzeichnis Anlage 1 Lagepläne Anlage 1.1 Übersichtslageplan Maßstab 1:25.000 Anlage 1.2 Geologische Karte Blatt Kaiserstuhl Maßstab 1:15.000, LGRB (2003) Anlage 1.3 Lageplan (Bohrungen, Grundwassermessstellen, Quellenfassungen, Quellenschächte, Laufbrunnen) Maßstab 1:5.000 Anlage 2 Geomagnetische Karte, Giese Grubert & Hübner GbR (2011) Anlage 3 Einzugsgebiete und Grundwasserschutzgebieten Anlage 3.1 Einzugsgebiete mit Grundwasserschutzgebieten M 1:10.000 Anlage 3.2 Einzugsgebiete der Quellfassungen M 1:5.000 Anlage 4 Bohrungen Anlage 4.1 Bohrprofile nach DIN 4023 B05/11 B06/11 B07/11 B08/12 B09/12 B10/12 B11/12 Anlage 4.2 Ausbaudaten B05/11 B06/11 B10/12 B11/12 Anlage 5 Schichtenverzeichnisse nach DIN 4022 B05/11 B06/11 B07/11 B08/12 B09/12 B10/12 B11/12 41 Hans G. Hauri KG. Bötzingen, Endhahlen; Hydrogeologisches und geotechnisches GA 42 Anlage 6 Geophysikalische Bohrlochmessungen an Bohrloch B7, Terratec (2011) Anlage 7 Ergebnisse der Pumpversuche Anlage 7.1 Grafische Darstellung der Pumpversuche Anlage 7.2 Pumpversuchsauswertung Anlage 8 Geologischer Längsschnitt A-A‘ M 1:1.000/M 1:500 Anlage 9 Quellschüttungsmessungen Anlage 10 Stichtagsmessungen Anlage 10.1 Grundwassermessstellen Anlage 10.2 Betriebsbrunnen Anlage 11 Hydrogeochemie Anlage 11.1 Prüfbericht UIS inkl. Probenahmeprotokolle Fa. WST Anlage 11.2 Diagramm: Verhältnis von Karbonat- zu Nichtkarbonathärte Anlage 11.3 Piper-Diagramm Anlage 11.4 Auswertungstabelle Betonaggressivität Anlage 12 Tabelle mikrobiologische Laborbefunde Beweissicherung Schambachtal Anlage 13 Auszug aus dem Bericht des Niedersächsisches Landesamt für Bodenforschung Anlage 14 Auszug aus dem Bericht der Firma Terratec 1997
