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Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Abschlusspräsentation 17. Mai 2010.

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Präsentation zum Thema: "Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Abschlusspräsentation 17. Mai 2010."—  Präsentation transkript:

1 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Abschlusspräsentation 17. Mai 2010

2 2 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

3 3 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

4 4 Datengrundlagen - Hydrologie Grundwasserdaten: –107 amtliche Grundwasserpegel –Datenreihen 1997 bis 2004 –Messintervall hauptsächlich wöchentlich Abflussdaten Ill Niederschlagsdaten –5 amtliche Messstellen –Datenreihen 2000 bis 2006 Grundwassernutzungen –Bewilligte Konsensmengen –Tatsächlich entnommene Mengen als Tages-, Wochen- Monats- oder Jahreswerte

5 5 Datengrundlagen - Landnutzung Flächennutzung und Flächenwidmung Gefährdungspotentiale –Autobahn, Bahntrasse –Tankstellen –Deponien und Altstandorte

6 6 Datengrundlagen - Landnutzung

7 7 Grundlagen – Hydrogeologische Verhältnisse Fläche: ca. 50 km² Geologisch: Flyschzone und nördliche Kalkalpen Felssohle bis 150 m unter Talniveau zusammenhängender Grundwasserkörper durch Felsrippen in drei Becken unterteilt

8 8 Grundwassermodell Walgau Geologie

9 9 Grundwassermodell Walgau Modellaufbau Regional zweidimensional-horizontales Modell: -variable Parameter horizontal -vertikale Inhomogenitäten gemittelt Hydraulische Simulation mit SPRING (2008), Finite Elemente -ca Knoten und Elemente -Automatische (inverse) Kalibrierung -Gemessene Grundwasserstände und In-/Exfiltration -Anpassung k-Werte und Leakagekoeff.

10 10 Grundwassermodell Walgau – Randbedingungen I Direkte Grundwasserneubildung –aus Niederschlag, Verdunstung, Oberflächenabfluss und Flurabstand Randzufluss (Absprache mit Dr. Bertle) –Abschätzung aufgrund Größe, Höhe und Geologie Einzugsgebiet –Anpassung während Kalibrierung

11 11 Grundwassermodell Walgau – Randbedingungen II

12 12 Grundwassermodell Walgau – Randbedingungen III Oberflächengewässer –Großer Einfluss Ill / Giessenbäche auf Grundwasserspiegel –Wasserstände instationär modelliert Grundwassernutzung –Vorhandene Entnahme- und Versickerungsdaten berücksichtigt Baggerseen

13 13 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

14 14 Kalibrierung stationäre Kalibrierung instationäre Kalibrierung

15 15 stationäre Kalibrierung Hydrologie sehr variabel kein stationärer Zustand 11. März 2002 als stationärer Zustand –Mittlerer Wasserstand –Messdaten bei vielen Pegeln -> bessere Kalibrierungsergebnisse

16 16 stationäre Kalibrierung Ergebnisse Mittlerer Fehler Pegelstände: 21 cm Giessenbäche gut modelliert k-Werte zwischen bis m/s

17 17 stationäre Kalibrierung - Ergebnisse

18 18 instationäre Kalibrierung Kalibrierungsperiode: – Anfangs hohe Grundwasserstände niedrige Grundwasserstände am Ende

19 19 instationäre Kalibrierung - Ergebnisse Mittlere Abweichung Pegel: 20 cm Probleme Pegel Modellrand Baggerseen k-Werte 5x10 -4 bis 5x10 -3 m/s

20 20 instationäre Kalibrierung - Ergebnisse

21 21 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

22 22 Validierung neuer Datensatz (Jahr) kalibrierte Parameter

23 23 Validierung Pegel Links Kalibrierung, rechts Validierung blau: beobachtete Werte, rot: modellierte Werte

24 24 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

25 25 Bilanzierung Randzuflüsse ca. 3x so groß wie direkte Neubildung aus Oberflächengewässer ca l/s aus Ill ca l/s Abfluss Walgau zu 90 % als Oberflächenwasser

26 26 Bilanzierung

27 27 Bilanzierung Große Unterschiede zwischen trockenen und nassen Jahren bei der direkten Neubildung und bei Randzuflüssen Nasses Jahr Charakteristisches Jahr Trockenes Jahr

28 28 Bilanzierung – zeitlicher Verlauf der Zu- und Abflüsse

29 29 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

30 30 Trinkwasserversorgung Aufgabe Analyse potentieller Entnahmen an bestehenden Brunnenstandorten ohne/mit Schongebiete Potential bestehende Schongebiete Berücksichtigung Gefährdungspotentiale Auswirkungen auf GW-Spiegel, Giessenbäche und Anströmbereich der Brunnen

31 31 Trinkwasserversorgung Methoden Bahnlinien Bewegung eines Wasserteilchens über die Fließzeit Transport unter invertierter Strömung Wahrscheinlichkeit, dass ein Wasserteilchen innerhalb der gewählten Zeit den Brunnen erreicht, wird ermittelt, Dispersion wird berücksichtigt

32 32 Trinkwasserversorgung – Schutz- und Schongebiete Kriterien für minimale Fließzeit: –Schutzgebiet Zone II: 60 Tage –Schutzgebiet Zone III:6 Monate –Schongebiet:6 Monate Schongebiete im Walgau: –Schongebiet Felsenau0,76 km² –Schongebiet Satteinser Au2,03 km² –Schongebiet Untere Lutz7,56 km² –Schongebiet Tschalenga Au2,56 km² –Fläche Walgau76 km²

33 33 Trinkwasserversorgung – potentielle Entnahme Maximale Menge jedes Brunnens einzeln untersucht übrige Brunnen aktuelle Fördermenge

34 34 Trinkwasserversorgung – potentielle Entnahme

35 35 Trinkwasserversorgung – potentielle Entnahme

36 36 Trinkwasserversorgung – Potential der Schongebiete Maximale Entnahmemenge optimale Brunnenstandorte Rahmenbedingungen: –max. Absenkung: 1 – 1,5 m bei gleichzeitigem Betrieb –6 Monats-Kriterium für Schongebietsgrenzen –Gefährdungspotentiale berücksichtigt –Gute Verteilung der Standorte

37 37 Trinkwasserversorgung – Potential der Schongebiete (Bsp. Untere Lutz)

38 38 Trinkwasserversorgung – Potential der Schongebiete SchongebietKonsensmenge derzeit Potential Untere Lutz55 l/s1.400 l/s Tschalenga Au0 l/s250 l/s Satteiner Au90 l/s800 l/s Frastanz280 l/s380 l/s

39 39 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

40 40 Kühlwassereinleitung Aufgabe Analyse der Auswirkung thermischer Einleitung in den Grundwasserkörper am Beispiel der Fa. Rauch Anlage der Fa. Rauch –5 Entnahmebrunnen –2 Versickerungsschächte –20 Messstellen, an denen die Temperatur täglich gemessen wird

41 41 Kühlwassereinleitung Anlage Fa. Rauch

42 42 Kühlwassereinleitung Modellierung Für Berechnung des Energiemodells ist 3d- Modell erforderlich -> Umwandlung des 2d Modells in ein 3d Modell

43 43 Kühlwassereinleitung Randbedingungen I Strömungsberechnung: –Stationäre Randbedingungen und Modellparameter des 2d Modells werden verwendet –Vertikale k-Werte 10-mal kleiner als horizontale angenommen –Entnahme- und Versickerungswerte der Fa. Rauch ab 2004

44 44 Kühlwassereinleitung Randbedingungen II Wärmetransport: –Konstante Wassertemperatur bei allen Modellzuflüssen 10°C bei Randzuflüssen und Neubildung, 8°C in Vorflutern –Rückgabewasser Fa. Rauch: tatsächliche Pumpmenge und tatsächlicher Temperaturverlauf

45 45 Kühlwassereinleitung Ergebnisse

46 46 Kühlwassereinleitung Ergebnisse

47 47 Kühlwassereinleitung Ergebnisse Gemessene Werte tendenziell tiefer als modellierte (Messung erfolgt in Bohrloch, Mischtemperatur wird gemessen) Tendenzen erkennbar, Rückgang Ende 2005 mit Zeitverschiebung abgebildet Grundwassertemperatur reagiert sehr schnell auf veränderte Versickerungsmengen

48 48 Kühlwassereinleitung Schlussfolgerungen großer Einfluss im Nahbereich der Versickerungsschächte auf GW-Temperatur Temperaturerhöhung beschränkt sich auf den oberen Bereich Veränderung der Kühlwassermenge wirkt sich schnell auf die GW-Temperatur aus

49 49 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

50 50 Nassbaggerungen Aufgabe Einfluss Baggerseen auf Grundwasserkörper Wärmeaustausch Grundwasser / Baggersee mittels 2d und 3d Modellierung Änderungen im Grundwasserfluss durch Verfüllung von Baggerseen

51 51 Nassbaggerungen Baggerseen BaggerseeFläche [ha] Tiefe [m] Volumen [m³] Satteinsersee2, Galinasee5, Gr. Beschlingersee5, Kl. Beschlingersee1, Hilti & Jehle See5, Tschalenga See7,

52 52 Nassbaggerungen Ergebnis 2D Modellierung

53 53 Nassbaggerungen 3D-Modellierung Einführung von Randbedingungen für –Strömungsberechnung –Wärmetransport

54 54 Nassbaggerungen Ergebnis 3D Modellierung – Wasseraustausch

55 55 Nassbaggerungen Ergebnis 3D Modellierung – Jahresverlauf Jänner Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember

56 56 Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Grundlagen Kalibrierung Validierung Bilanzierung Modellanwendung –Trinkwasserversorgung –Kühlwassereinleitungen –Nassbaggerungen –Retentionsflächen

57 57 Retentionsflächen Aufgabe Im BA03 des Ill Ausbauprojektes ergeben Retentionsflächen Auswirkungen auf GW- Verhältnisse Auswirkungen darstellen bewerten Vergleich HQ100 Projekt / HW 1999

58 58 Retentionsflächen Ausbauprojekt Ill (Werner Consult) Dotation eines Retentionsbeckens bei HQ100 Verbreiterung Ill Höhenlage der Sohle soll verändert werden Wasserspiegel der Ill aus hydrodyn. 2d-Modell als Eingangswerte für das Grundwassermodell

59 59 Retentionsflächen Ausbauprojekt Ill (Werner Consult)

60 60 Retentionsflächen

61 61 Retentionsflächen In Retentionsflächen bei HQ100 –zusätzliche Versickerung –erhöhte Grundwasserneubildung Planungszustand: –Verbreiterung der Ill –Grundwasserspiegel sinkt

62 62 Retentionsflächen

63 63 Retentionsflächen Ergebnisse Nahbereich Retentionsbecken: –Grundwasserstand 1 m höher als 1999 –In 500 m Entfernung GW Spiegel bis zu 0,75 m höher als 1999 Nach wenigen Tagen GW wie 1999 Bereich Giessenbäche GW hoch –höhere Wasserführung in Giessenbächen

64 64 Retentionsflächen Ergebnis

65 65 Zusammenfassung Schongebiete im Walgau sind bedeutendes Potential für die Trinkwasserversorgung, lokale Auswirkungen auf Grundwasserstand und Oberflächengewässer können nicht ausgeschlossen werden Kühlwasserversickerungen und Nassbaggerungen sind immer im Einzelfall zu beurteilen Im Nahbereich von Retentionsflächen Anstieg des GW- Spiegels, Auswirkungen zeitlich begrenzt

66 66 Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit


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