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Umweltatlas Berlin

02.19 Zu erwartender höchster Grundwasserstand (zeHGW) (Ausgabe 2018)

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Panketal

Für die Entwicklung der zeHGW-Karte im Gebiet des Panketals war anfangs die gleiche Methode wie für die des Urstromtals vorgesehen, nämlich mit Hilfe eines numerischen Grundwassersimulationsmodells. Demzufolge ist für dieses Gebiet zunächst ein gesondertes Grundwassermodell erstellt worden, das im Grundsatz für wasserwirtschaftliche Fragestellungen zur Verfügung steht und auch schon genutzt worden ist. Bereits bei den Arbeiten zu diesem Modell zeigte sich aber, dass die erforderliche Datenlage zur Hydrologie und Hydrogeologie in einigen Bereichen vergleichsweise gering ist. Die Berechnung einer vorläufigen zeHGW-Karte und deren kritische Prüfung führte zu der Bewertung, dass das Modell in diesen Teilbereichen die besonders hohen Qualitätsanforderungen, die an ein zeHGW-Modell zu stellen sind, gegenwärtig noch nicht erfüllt.

Da die anthropogene Beeinflussung des Grundwassers im Panketal anders als im Berliner Urstromtal relativ gering ist, können hier in direkterer Weise gemessene HGW-Werte bei der Entwicklung der zeHGW-Karte berücksichtigt werden. Die zeHGW-Karte für das Gebiet des Panketals umfasst nicht allein das Panketal im engeren Sinne, wie es auf der geologischen Karte von Berlin ausgewiesen ist, sondern auch einen kleinen angrenzenden Teil des Urstromtals. Es handelt es sich hierbei um einen Übergangsbereich zwischen beiden geologischen Einheiten, der hydrogeologisch eher dem Panketal mit seinem relativ gering mächtigen obersten Grundwasserleiter zuzurechnen ist.

Das methodische Vorgehen ist in Hörmann & Verleger (2016) beschrieben und wird hier wie folgt zusammengefasst.

1. Ganglinienanalyse

Alle Ganglinien der Grundwassermessstellen aus dem Archiv der Senatsverwaltung, die im Panketal-Grundwasserleiter (GWL 1.2 nach der Grundwasserleiternomenklatur von Limberg & Thierbach 2002) verfiltert sind (135), wurden auf ihre Eignung für den vorliegenden Zweck untersucht. Dazu zählte insbesondere eine Beurteilung der Grundwasserstände hinsichtlich einer möglichen künstlichen Beeinflussung und etwaiger Datenfehler. Wesentliches Ergebnis dieser Untersuchung war, dass die Grundwasserstände vor 1990 deutlich häufiger und meist auch stärker beeinflusst sind als in der Zeit danach. Eine wesentliche Ursache hierfür ist der Betrieb der Rieselfelder im nördlichen Teil des Panketals, der in den 1980er Jahren eingestellt wurde, und örtlich eine deutliche Anhebung des Grundwasserstands bewirkt hat. Die zur Zeit des Rieselfeldbetriebs gemessenen höchsten Grundwasserstände sind keine zu erwartenden höchsten Grundwasserstände. Im Ergebnis dieser Ganglinienanalyse sind nur Messdaten ab 1990 für die zeHGW-Bestimmung verwendet worden.

2. Festlegung der zeHGW-Werte

Für jede einzelne als geeignet erkannte Grundwassermessstelle ist der höchste Grundwasserstand (HGW) extrahiert worden. Zur Bestimmung des zeHGW wurde der HGW mit einem Zuschlag versehen:

zeHGW = HGW + Zuschlag

Der Zuschlag wurde aufgrund verschiedener Überlegungen zur Abschätzung der Zuverlässigkeit der Erfassung höchster Grundwasserstände festgelegt. Dabei wurden vor allem die Messhäufigkeit und die Dauer der Beobachtung der Grundwassermessstellen berücksichtigt. Der Mindestzuschlag auf den HGW beträgt 0,3 m. Dieser Wert gilt für Messstellen, die den Zeitraum von 2007 bis 2012 durch häufige Messungen gut erfassen. In diesem Zeitraum sind allgemein in Berlin die höchsten Grundwasserstände unter den derzeit herrschenden geohydraulischen Randbedingungen (vgl. zeHGW-Definition) beobachtet worden (s. Beispiel Abb. 5).

HGW-Werte von Grundwassermessstellen, die die Zeit allgemein hoher Grundwasserstände nicht erfassen und/oder eine kleinere Messfrequenz besitzen, sind mit Zuschlägen von 0,5 m bzw. 0,7 m versehen worden.

Abbildung 5
Abb. 5: Beispiel einer Ganglinie aus dem Panketal mit HGW, zeHGW und Zuschlag

3. Berechnung der zeHGW-Karte

Auf der Grundlage von 105 geeigneten Grundwassermessstellen und ihren zeHGW-Werten als Stützpunkte ist die Verteilung des zeHGW ohne Berücksichtigung der Gewässer mit Hilfe des Programmsystems SURFER berechnet und in Form von Linien gleichen zeHGW dargestellt worden. Die Berechnungsmethode ist dieselbe, wie sie bei der aktuellen Grundwassergleichenkarte (Hannappel, Hörmann & Limberg 2007) benutzt wird.

Ferner ist grundsätzlich Folgendes zu bemerken:

Da die zeHGW-Karte für unterschiedliche Fragestellungen zur Verfügung gestellt wird, beinhalten die zu erwartenden höchsten Grundwasserstände keine anwendungsbezogenen pauschalen Sicherheitszuschläge, wie z. B. in den für die Errichtung von Bauwerken relevanten Regelwerken gefordert werden. Die für das Gebiet des Panketals teilweise differenzierten Zuschläge auf den HGW (0,3 bis 0,7 m, s. Methode) wurden lediglich wegen der unterschiedlich guten Erfassung höchster Grundwasserstände und der hier im Vergleich zum Urstromtal relativ hohen natürlichen Amplitude des Grundwassergangs gewählt. Im Urstromtal liegen die der zeHGW-Karte zu entnehmenden Werte mindestens 0,1 m über den höchsten, als maßgeblich bewerteten gemessenen höchsten Grundwasserständen. Ganz überwiegend liegt der zeHGW jedoch erheblich stärker über dem HGW, im Gebiet der Senktrichter der Berliner Wasserwerke im Meterbereich.

Damit handelt es sich also um mit rechnerischen Methoden auf der Basis umfangreicher Daten und einer Vielzahl anderer Informationen ermittelte Schätzwerte des zeHGW, die nach gegenwärtigem Wissenstand auf der "sicheren Seite" liegen – in dem Sinne, dass sie aller Wahrscheinlichkeit nach nicht überschritten werden. Letzteres hat auf der anderen Seite zur Folge, dass sie nicht unbedingt in der angegebenen vollen Höhe eintreten müssen.

Zur Methode der Kartenentwicklung gehört auch die laufende Kontrolle, d.h. der Vergleich mit den aktuellen Grundwasserständen. Eine umfassende Prüfung der Karte, die auf der Datenlage bis 2007 beruht, ist im Jahr 2013 durchgeführt worden, nachdem in den Jahren 2008 und 2011 in Berlin extrem hohe Grundwasserstände registriert worden sind. Sie ergab, dass es auch in diesen äußerst niederschlagsreichen Zeiten nicht zu Überschreitungen dieser zeHGW-Werte gekommen ist.

Teltow-Hochfläche und Nauener Platte

Ab 2013 ist für den Bereich der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte mit der Entwicklung einer zeHGW-Karte begonnen worden. 2017 wurde sie für diese beiden hydrogeologischen Einheiten fertiggestellt und wird hier zusammen mit den zeHGW-Karten für das Urstromtal und das Panketal erstmalig veröffentlicht.

Die Methode der Kartenentwicklung entspricht im Grundsatz derjenigen, die auch bei der Urstromtalkarte angewendet wurde, d.h. die Karte wurde mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodell angefertigt. Wie im Urstromtal war hier die Verwendung eines Simulationsmodells wegen der langen anthropogenen Beeinflussung der Grundwasserstände, vor allem durch die Wasserwerke Beelitzhof, Tiefwerder und Kladow erforderlich. Im Folgenden werden die wesentlichen Unterschiede genannt:

Auf der Basis des vorhandenen vierschichtigen Grundwassermodells für Berlin ist eine weitere vertikale Differenzierung vorgenommen worden. Das Modell ist nun in acht Modellschichten unterteilt. Dies war insofern notwendig, da der hydrogeologische Schichtaufbau auf der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte erheblich komplexer ist als im Urstromtal. Einen Nord-Süd-Schnitt durch das Modell, wie es derzeit für das gesamte Berliner Landesgebiet vorliegt, zeigt die Abbildung 6. Die Modellschichten (Layer) L 1 bis L 6 stehen für den Hauptgrundwasserleiter, der örtlich in die Teilleiter GWL 2.1, GWL 2.2 und GWL 2.3 differenziert ist, die insbesondere in den Hochflächenbereichen durch gering wasserleitende Geschiebemergelschichten hydraulisch voneinander getrennt sind.

Abbildung 6
Abb. 6: Schnitt durch das numerische Grundwasserströmungsmodell für das Land Berlin

Aufgrund der besseren Datenlage hinsichtlich der beobachteten Grundwasserstände ist das Jahr 2001 als Kalibrierungsjahr und das Jahr 2004 als Verifizierungsjahr verwendet worden.

Nach der Kalibrierung und Verifizierung erfolgte die zeHGW-Simulation wie für den Bereich des Urstromtals, wobei für die Plausibilisierung und eine erforderliche Nachkalibrierung des zeHGW-Modells die Daten von rd. 1100 Grundwassermessstellen benutzt wurden.

Die Plausibilitätsprüfung der Karte im Gebiet der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte ergab, dass anders als im Urstromtal auf die gesonderte Ausweisung von Uferstreifen entlang einzelner Gewässer verzichtet werden konnte. Eine nachträgliche Modifizierung der modellberechneten Karte wurde im Wesentlichen nur in einem kleinen Gebiet auf der Nauener Platte westlich von Kladow vorgenommen, wo einer hydrogeologischen Anomalie durch die Ausweisung von Flächen gleicher zeHGW-Werte auf der Basis beobachteter höchster Grundwasserstände Rechnung getragen wurde.

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