Grundwasseruntersuchung und Modellierung Walgau Abschlusspräsentation 17. Mai 2010

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

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

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

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

Datengrundlagen - Landnutzung

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

Grundwassermodell Walgau Geologie

Grundwassermodell Walgau Modellaufbau Regional zweidimensional-horizontales Modell: variable Parameter horizontal vertikale Inhomogenitäten gemittelt Hydraulische Simulation mit SPRING (2008), Finite Elemente ca. 17.500 Knoten und 19.400 Elemente Automatische (inverse) Kalibrierung Gemessene Grundwasserstände und In-/Exfiltration Anpassung k-Werte und Leakagekoeff.

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

Grundwassermodell Walgau – Randbedingungen II

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

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

Kalibrierung stationäre Kalibrierung instationäre Kalibrierung

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

stationäre Kalibrierung Ergebnisse Mittlerer Fehler Pegelstände: 21 cm Giessenbäche gut modelliert k-Werte zwischen 10-4 bis 10-2 m/s

stationäre Kalibrierung - Ergebnisse

instationäre Kalibrierung Kalibrierungsperiode: 11.03.2002 – 31.12.2003 Anfangs hohe Grundwasserstände niedrige Grundwasserstände am Ende

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

instationäre Kalibrierung - Ergebnisse

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Validierung neuer Datensatz (Jahr) kalibrierte Parameter

Validierung Pegel 04.38.03 Links Kalibrierung, rechts Validierung blau: beobachtete Werte, rot: modellierte Werte

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Bilanzierung Randzuflüsse ca. 3x so groß wie direkte Neubildung aus Oberflächengewässer ca. 5.000 l/s aus Ill ca. 3.000 l/s Abfluss Walgau zu 90 % als Oberflächenwasser

Bilanzierung

Bilanzierung Große Unterschiede zwischen trockenen und nassen Jahren bei der direkten Neubildung und bei Randzuflüssen. 1999 ... Nasses Jahr 2001 ... Charakteristisches Jahr 2003 ... Trockenes Jahr

Bilanzierung – zeitlicher Verlauf der Zu- und Abflüsse

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

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

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

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 Felsenau 0,76 km² Schongebiet Satteinser Au 2,03 km² Schongebiet Untere Lutz 7,56 km² Schongebiet Tschalenga Au 2,56 km² Fläche Walgau 76 km²

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

Trinkwasserversorgung – potentielle Entnahme

Trinkwasserversorgung – potentielle Entnahme

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

Trinkwasserversorgung – Potential der Schongebiete (Bsp. Untere Lutz)

Trinkwasserversorgung – Potential der Schongebiete Konsensmenge derzeit Potential Untere Lutz 55 l/s 1.400 l/s Tschalenga Au 0 l/s 250 l/s Satteiner Au 90 l/s 800 l/s Frastanz 280 l/s 380 l/s

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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

Kühlwassereinleitung Anlage Fa. Rauch

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

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

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

Kühlwassereinleitung Ergebnisse

Kühlwassereinleitung Ergebnisse

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

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

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

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

Nassbaggerungen Baggerseen Fläche [ha] Tiefe [m] Volumen [m³] Satteinsersee 2,0 10-13 150.000 Galinasee 5,3 7-20 550.000 Gr. Beschlingersee 5,1 30-35 1.000.000 Kl. Beschlingersee 1,25 13 Hilti & Jehle See 5,4 28-32 500.000 Tschalenga See 7,4 43-50 1.500.000

Nassbaggerungen Ergebnis 2D Modellierung

Nassbaggerungen 3D-Modellierung Einführung von Randbedingungen für Strömungsberechnung Wärmetransport

Nassbaggerungen Ergebnis 3D Modellierung – Wasseraustausch

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

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

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

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

Retentionsflächen Ausbauprojekt Ill (Werner Consult)

Retentionsflächen

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

Retentionsflächen

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

Retentionsflächen Ergebnis

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

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