Grundwasserneubildung, Grundwasserabsenkung und Klimawandel aus Sicht eines Bergbautreibenden

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1 Grundwasserneubildung, Grundwasserabsenkung und Klimawandel aus Sicht eines Bergbautreibenden Kamenz, Dr. Ing. Bernd Rechenberger Vattenfall Europe Mining AG Abteilung Geotechnik

2 Grundwasserneubildung, Grundwasserabsenkung und Klimawandel aus Sicht eines Bergbautreibenden Bergbauliche Wasserbilanz Grundwassermodellierung Grundwasserneubildung Fazit Schwarze Elster bei Kleinkoschen 2003, 2006, 2007 und

3 Bergbauliche Wasserbilanz Tagebaue VEM Jänschwalde-Nord Guben Spree Cottbus Jänschwalde Tgb. Cottbus-N. Tgb. Jänschwalde Republik Polen Forst/Lausitz Brandenburg Betriebsfläche Tagebaue Genehmigte Abbaufelder Kohlenfelder, Abbau beantragt Braunkohlenkraftwerke Oxyfuel-Pilotanlage Boxberg R (im Bau) Veredlungsbetrieb Hauptverwaltung Vattenfall Europe Mining & Generation Räumlicher Teilabschnitt II Tgb. Welzow-Süd Sachsen Schwarze Pumpe Hoyerswerda Spremberg Vorranggebiet Nochten Tgb. Nochten Boxberg Weißwasser Tgb. Reichwalde 3

4 Bergbauliche Wasserbilanz - Extreme hydrologische Ereignisse Hochwasser in Cottbus 1930 Der Spreewald hatte im Zeitraum von 1897 bis mal Hochwasser. Niedrigwasser in der kleinen Spree bei Burg

5 Bergbauliche Wasserbilanz Wasserhebung im Lausitzer Revier VE-M-Langfristtagebaue Tagebaustilllegung Ölkrise Alternative Energieträger FB-Technologie Kriegsfolgen Zweiter Weltkrieg Weltwirtschaftskrise Erster Weltkrieg L a u s i t z e r N e i ß e S p r e e S c h w a r z e E l s t e r m³ / s

6 Bergbauliche Wasserbilanz - Beeinflussung der Spree Quelle: LUA Brandenburg; Masterplan Spree Stand

7 Bergbauliche Wasserbilanz % 21 % 7

8 Bergbauliche Wasserbilanz - Wasserhaushaltliche Situation bei Niedrigwasser z.b. (Sommer 2003 und 2006) Spreewaldzuflüsse 6,83 m³/s (MQ 22,8 m³/s) (70 % Grubenwasser) Jänschwalde 1,75 m³/s O N [mm/a]: : : 369 Cottbus 8,46 m³/s (MQ 14,5 m³/s) (50 % Grubenwasser) Schwarze Pumpe 1,8 m³/s Spreewitz 7,6 m³/s (MQ 12,9 m³/s) (35 % Grubenwasser) Kleinkoschen 0 m³/s Schwarze Elster Spree Kringelsdorf 2,8 m³/s 8

9 Bergbauliche Wasserbilanz Bilanzsituation SAW / TW und BW Industriepark Schwarze Pumpe 2009 SAW 355 m³/h Brauchwasser Industriepark TW 725 m³/h 1. Überschuss zur Spree m³/h m³/h 08 0 m ³/ h ³/ h m m ³/ h m ³/h Wasseraufkommen BW Wasseraufkommen SAW (sulfatarm - schwach mineralisiert) (sulfatreich - stark mineralisiert) VEM: m³/h (Welzow) ASG: 0 m³/h VEM: m³/h (Welzow / Nochten) 9

10 Bergbauliche Wasserbilanz Bilanzsituation SAW / TW und BW Industriepark Schwarze Pumpe 2018 SAWSAW m³/h m³/h m³/h TW 725 m³/h 1. Brauchwasser Industriepark Überschuss zur Spree m³/h m³/h 78 0 m ³/ h ³/ h m m ³/ h m ³/h Wasseraufkommen BW Wasseraufkommen SAW (sulfatarm - schwach mineralisiert) (sulfatreich - stark mineralisiert) VEM: m³/h (Nochten) ASG: 360 m³/h VEM: m³/h (Welzow / Nochten) 10

11 Bergbauliche Wasserbilanz Einzugsgebiet Tgb. Nochten / Reichwalde Kraftwerk Schwarze Pumpe 11,27 GWRA Schwarze Pumpe 1,57 Struga Legnitzka 1,48 Pumpstation 1,47 Anlandebecken Anlandebecken West Ost 11,7 Neustadt RS Burghammer Kleine Spree RS Lohsa RS Dreiweibern Spree 1,33 Mühlrose 0,5 0,16 Ableiter Sprey 0,17 0,65 RS Bärwalde Weißer Schöps Breiter Graben Zuleiter Schwarzer Schöps Weißwasser Nochten Stehendes Wasser GWRA Kringelsdorf Rothwassergraben GWRA Tzschelln Wasserhebung Nochten 2,5 Kraftwerk Boxberg 0,32 0,18 Hermannsdorfer See Flutung ab Ende 2012 GA 1 Braunsteichgraben max. 0,9 Braunsteich GA 3 bis 2010 Floßgraben Weißkeißel Tagebau Reichwalde, geplant (2010) Düker unter der Strasse Wasserhebung Reichwalde 2,4 Nordgraben Neiße Bilanzpunkt Durchfluss [m³/s] Gewässerschutzrelevante Punkte Ab- und Einleitungen 11

12 Bergbauliche Wasserbilanz - Natürliches Dargebot im Schwarzen Schöps Anzahl der Tage ohne Eigenwasserführung im Vereinigten Schöps Brücke Kleinwasserkraftanlage Boxberg Jahr Januar Februar März April Mai Juni Juli August September Oktober November Dezember Summe

13 Bergbauliche Wasserbilanz Dargebot vs. Bedarf am KW Boxberg bis 2050 m³/min m³/s Max. KW-Bedarf (80%) zzgl. ökol. Mindestabfluss und Fischzucht Max. KW-Bedarf (80%) zzgl. ökol. Mindestabfluss 1.5 Max. KW-Bedarf (80%) Dargebot aus Sümpfung RW am KW Boxberg 80 1 Mittl. KW-Bedarf (80%) Jan-09 Jan-10 Jan-11 Jan-12 Jan-13 Jan-14 Jan-15 Jan-16 Jan-17 Jan-18 Jan-19 Jan-20 Jan-21 Jan-22 Jan-23 Jan-24 Jan-25 Jan-26 Jan-27 Jan-28 Jan-29 Jan-30 Jan-31 Jan-32 Jan-33 Jan-34 Jan-35 Jan-36 Jan-37 Jan-38 Jan-39 Jan-40 Jan-41 Jan-42 Jan-43 Jan-44 Jan-45 Jan-46 Jan-47 Jan-48 Jan-49 Jan Wassermengen

14 Grundwassermodellierung Physikalische und mathematische Grundlagen der GW-Strömungssimulation Dynamischen Grundgleichung (D ARCY-Gesetz ): v Dar = k f. grad h mit h = Grundwasserspiegelhöhe k f = Durchlässigkeitskoeffizient v Dar = Filtergeschwindigkeit GWNB Massenbilanzgleichung n e. / t + div (. v Dar ) = mit n e = entwässerbare Porosität = Dichte des Grundwassers = Massenstromdichte Partielle Differentialgleichung: div (k f. grad h) = S 0. h / t - Q n e k f Q mit S 0 = spezifischer Speicherkoeffizient = Volumenstromdichte. 14

15 Grundwasserneubildung Verdunstung (ET) Niederschlag (N) N=ET+A+ S A O GW-Neubildung Ungesättigte Bodenzone MQ GW V G Vorfluter A u1 A u2 Gesättigte Bodenzone Einzugsgebiet 15

16 Grundwasserneubildung Ganglinie Messstelle Staakow ,00 64,50 64,00 63,50 63,00 62,50 62,00 61,50 61,00 60,50 60, Messwerte (mnhn) Messdatum Ganglinie Messstelle Lauschürz ,00 75,50 75,00 74,50 74,00 73,50 73,00 72,50 72,00 71,50 71, Messwerte (mnhn) Messdatum

17 Fazit Verdunstung (ET) Niederschlag (N) N=ET+A+ S A O GW-Neubildung Ungesättigte Bodenzone MQ GW V G Vorfluter A u1 A u2 Gesättigte Bodenzone Einzugsgebiet 17

18 Fazit 18

19 Vielen Dank!