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3 Registrier-Nr. 040/ Der vorliegende Bericht umfasst: 1 Titelblatt 1 Blatt Prüfvermerk 36 Seiten Text 10 Anlagen Bearbeiter-Nachweis: Name, Vorname Qualifikation Kapitel Schmidt, Thomas Diplom-Geologe 1-3, Anlagen 1 und 3-7 Bartsch, Maren M.Sc. Geow. 4-7, Anlagen 2, 8 und 9 Grunau, Robert M. Sc. Geow. Anlage 10 Exemplar-Nummer: Auf Vollständigkeit geprüft: Datum Unterschrift geoinform Gesellschaft mit beschränkter Haftung HR B , Amtsgericht Jena Geschäftsführer: Postfach 2064 UST-ID: DE Thomas Schmidt Gera

4 Inhalt 1. Anlass und Zielstellung Wasserwirtschaftliche Aspekte im Bergrechtlichen Planfeststellungsverfahren Beschreibung der Wasserwirtschaftliche Erfordernisse im Diabas-Tagebau Berg Tagebauaufschluss Produkthaldenbewirtschaftung Bauschutt-Recycling-Anlage mit Haldenbewirtschaftung Tagesanlagen mit Versiegelung und Dachentwässerung Periphere Einheiten (Tankstelle, Reifenwaschanlage, Parkplatz) Häusliche Abwässer Ableitung von Wasser Hydraulische Bemessungen und Nachweise Vorbemerkungen Bemessungsgrundlagen Flächenaufteilung Regenspende Regenhäufigkeit Abflussbeiwerte Versickerraten Bemessungen Abflussmengen des Issigbaches Regenabfluss Drosselabfluss Maximalabfluss Abfluss aus dem natürlichen Einzugsgebiet Vereinfachter hydraulischer Nachweis Regenrückhaltebecken (Ab-/)Wassersituation des Betriebsgeländes Vorbemerkungen und Grundlagen Freipumpen des Tagebaus im Frühjahr Einleitmengen aus dem Tagebau im Zeitraum April bis Oktober Seite 1 von 36

5 Anfallende Wässer der Betriebsflächen Versickerung Regenabfluss und Beschickung der Regenrückhaltebecken Stauwasserbildung auf dem Betriebsgelände Schlussfolgerungen für den Tagebau- und Werksbetrieb Gesamtwasserbilanz Rückhalteraum Tagebau Rückhalteraum Produkthaldenfläche Rückhalteraum BSRA-Fläche Rückhalteraum Tagesanlagen Schotterwerk Betonwerk Rückhalteraum Parkplatz Rückhalteraum Speicher Ölabscheider Plausibilitätsbetrachtungen Anträge auf Wasserrechtliche Erlaubnisse Wasserwirtschaftliche Belange Wasserrechtliche Erlaubnis zur Einleitung in den Issigbach Wasserrechtliche Erlaubnis zur Einleitung von Abwasser in den Krebsbach Einleitung von Niederschlagswasser und gereinigtem Schmutzwasser in den Issigbach Beseitigung häuslicher Abwässer des Steinbruches Berg Verlegung des Issigbaches Quellenverzeichnis Seite 2 von 36

6 Tabellenverzeichnis Tabelle 1: Zulässige Regenabflussspende von undurchlässigen Flächen /4/ Tabelle 2: Zusammenfassung der Bemessungswerte Tabelle 3: Drosselabfluss mit dem Ausgangswert A U der Flächen des Betriebsgeländes der Beyer Baustoffe GmbH Tabelle 4: Drosselabfluss mit dem Ausgangswert A Ei der Flächen des Betriebsgeländes der Beyer Baustoffe GmbH Tabelle 5: Einleitungswert e W in Abhängigkeit von der Korngröße Tabelle 6: Errechnete Dimensionen der RRB für die Flächen des Betriebsgeländes mit dem Programm der LfU zum Arbeitsblatt DWA-A Tabelle 7: Verschiedene Pumpzeiten und Pumpdauern für die Prüfung der Einleitmengen in den Issigbach zur Spitzenablaufzeit April Tabelle 8: Einleitmengen von April bis Oktober zum Freipumpen des Tagebaus bei kontinuierlicher Einleitung Tabelle 9: Einleitmengen der Niederschlagswässer der gesamten Betriebsflächen bei kontinuierlicher Einleitung Tabelle 10: Einleitmengen der Niederschlagswässer der gesamten Betriebsflächen bei kontinuierlicher Einleitung mit Niederschlagfang Tabelle 11: Werte für die Versickerung auf den einzelnen Flächen des Betriebsgeländes für Ober- und Unterboden Tabelle 12: Berechnung der Regenabflüsse und Vergleich mit den in vorherigen Abschnitten berechneten Drosselabflüssen Tabelle 13: Gesonderte Berechnung der Regenabflüsse mit und ohne Niederschlagfang und Vergleich mit den in vorherigen Abschnitten berechneten Drosselabflüssen Tabelle 14: Stauwasserbildung im Oberboden auf dem Betriebsgelände Abbildungsverzeichnis Abbildung 1: Einleitstelle (bereits vorhanden) der gehobenen Tagebauwässer in den Issigbach (RW: , HW: ) (Bild vom ) (vgl. Anlage 9) Seite 3 von 36

7 Anlagen Anlage 1 Gewinnungsriss M.: 1:2.000 Anlage 2 Anlage 2.1 Anlage 2.2 Anlage 2.3 Anlage 2.4 Anlage 2.5. Anlage 2.6 Anlage 2.7 Anlage 2.8 Bemessungen Schotterwerk Betonwerk Produkthaldenflächen (versiegelt) Produkthaldenflächen (unversiegelt) BSRA (versiegelt) BSRA (unversiegelt) Parkplatz Niederschlagshöhen Anlage 3 Darstellung der maßgeblichen Betrachtungsflächen M.: 1:2.500 Anlage 4 Darstellung der Vorflutverhältnisse und vorhandene Speicher M.: 1:2.500 Anlage 5 Darstellung der Fläche BSRA und Produktlager (Variante 1) M.: 1:1.500 Anlage 6 Darstellung der Fläche BSRA und Produktlager (Variante 2) M.: 1:1.500 Anlage 7 Anlage 8 Schnitte Tabelle HQ-Statistik Anlage 9 Übersicht GW-Messstellen und Einleitstellen (vorhanden/zukünftig) M.: 1:5.000 Anlage 10 Standortbeurteilung für die Einlagerung von Fremdmaterial Seite 4 von 36

8 1. Anlass und Zielstellung Im Rahmen der Erarbeitung der Antragsunterlagen für das bergrechtliche Planfeststellungsverfahren der erfolgten Abstimmungen zu einem Wasserund Abwasserwirtschaftlichen Begleitplan mit dem Wasserwirtschaftsamt Hof, um die Anforderungen der Wasserbehörde an das Planwerk zu definieren. Im Ergebnis der Beratungen mit dem Wasserwirtschaftsamt Hof, verständigten sich Unternehmen und Behörde auf Grund der Vielschichtigkeit wasserwirtschaftlicher Aspekte im Zusammenhang mit der bergbaulichen Tätigkeit der auf die Erarbeitung eines gesonderten Fachbeitrages Wasserwirtschaft als Anlage zum Rahmenbetriebsplan. 2. Wasserwirtschaftliche Aspekte im Bergrechtlichen Planfeststellungsverfahren Das Bergrechtliche Planfeststellungsverfahren unterscheidet sich in seinem Wesen signifikant von Planfeststellungsverfahren für Bauvorhaben sonstiger Art. Während Bauvorhaben in definierten Geometrien geplant und umgesetzt werden, unterliegen Bergbauvorhaben über deren gesamte Laufzeit stets Unwägbarkeiten hinsichtlich unvorhersehbarer und wechselnder Randbedingungen. Dies begründet sich mit den geologischen und lagerstättenwirtschaftlichen Einflussgrößen, die im Zuge der Rahmenplanung nicht im Detail ermittelt werden sollen und können. Nicht zuletzt spielt der Zeitfaktor bei der Umsetzung des Bergbauvorhabens eine entscheidende Rolle, da sich über mehrere Zehner-Jahre auch der Markt und die Anforderungen an Steine-Erden- Produkte entwickeln und z.t. auch wandeln. Dem Rechnung tragend sieht das Bundesberggesetz im Komplex planungsrechtlicher Erfordernisse abweichend von den sonstigen Bauvorhaben, ein gestuftes Betriebsplanverfahren für Bergbaubetriebe vor. In diesem Kontext gibt der Rahmenbetriebsplan im Sinne des Wortes den Rahmen für das Bergbauvorhaben vor, während Detailplanungen den Hauptbetriebsplänen, welche der Betrieb i.d.r. alle 2 Jahre neu aufstellt, vorbehalten bleiben. Dieses in der Praxis bewährte Verfahren der stufigen Planung trägt dem Umstand Rechnung, dass die Aktualität von Gesetzesvorgaben im laufenden Bergbaubetrieb immer wieder geprüft werden kann. Das gibt allen im Hauptbetriebsplanverfahren beteiligten Behörden stets Gelegenheit, die von ihnen vertretenen Gesetzesinteressen auf aktuellem Stand in das Verfahren einfließen zu lassen. Somit wird klar, dass auch eine Wasserwirtschaftliche Planung, adäquat der Abbauplanung, der naturschutzfachlichen Planungen, der Planung des Geräteeinsatzes u.v.a.m. objektiv einer Dynamik in zeitlicher Dimension unterliegt, die Änderungen zwangsläufig macht. Die nachfolgend vorgelegte Wasser- und Abwasserwirtschaftliche Begleitplanung, wie sie vom Wasserwirtschaftsamt Hof im Bergrechtlichen Planfeststellungsverfahren gefordert ist, kann somit nur den Anspruch auf Rahmenplanung erfüllen. Seite 5 von 36

9 Ausgehend von aktuellen Flächenbedarfen, Flächenverfügbarkeiten und Flächenausstattungen werden Berechnungen und Nachweise vorgenommen, die in ihrer Raumfixierung modellhaft dargestellt werden. Sowohl die Lage als auch die Gestalt von einzelnen Berechnungsobjekten können über die Geltungsdauer des Rahmenbetriebsplanes variieren. Änderungen am Modell bleiben zukünftigen Hauptbetriebsplänen vorbehalten. 3. Beschreibung der Wasserwirtschaftliche Erfordernisse im Diabas-Tagebau Berg 3.1. Tagebauaufschluss Der Tagebauaufschluss ist im Rahmenbetriebsplan in Raum und Zeit hinreichend beschrieben. Das wasserwirtschaftliche Erfordernis, welches sich aus dem Gesteinsabbau ergibt, besteht im Heben und Ableiten von Tagebauwässern. Die anfallenden Tagebauwässer resultieren aus Niederschlägen, die ausschließlich auf der Tagebaufläche auftreffen, aus sich entspannenden, meist temporären schwebenden Grundwässern und beim Aufschluss tieferer Sohlen aus zuströmendem Grundwasser. Zur Gewährleitung trockener Arbeitsebenen im Abbau müssen diese Wässer gehoben werden. Dies geschieht in der Regel während der aktiven Abbausaison, in den Monaten April bis November. In Zeiten der Abbauruhe, Dezember bis März, werden auf lange Sicht die Pumpen abgestellt. Daraus resultieren Spitzen der Abgabe von Tagebauwässern zu Beginn einer jeden Abbausaison. Eine wasserrechtliche Erlaubnis der Unteren Wasserbehörde beim Landratsamt Hof legt die maximale Abgabe von Tagebauwasser an die Vorflut mit m³/a (3,5 l/s, 80 m 3 /d) fest. Umlaufend um den Tagebau existiert ein Grabensystem, welches den Oberflächenabfluss aus dem Tagebauvorfeld fasst. Es ist zu prüfen, wie die Ableitung des Oberflächenabflusses aus dem Tagbauvorfeld schadlos dem Wasserkreislauf zugeführt werden kann. Im Rahmen dieses Beitrages ist weiter zu prüfen, inwieweit diese Abgabemenge den langfristigen Bedarf des Bergbauunternehmens zu decken in der Lage ist Produkthaldenbewirtschaftung Fertigprodukthalden liegen aus ökonomischen Gründen stets auf kurze Distanz zur Aufbereitung. Sie dienen der Bevorratung für den Verkauf, der in Menge und Qualität i.d.r. nicht sicher prognostiziert werden kann. Der derzeitige Standort der Fertigprodukthalden wird aller Voraussicht nach für viele Jahre Bestand haben. Seite 6 von 36

10 Das Wasserwirtschaftsamt Hof geht davon aus, dass an den gelagerten Fertigprodukten (gebrochenes Festgestein) Feinanteile im Mengen anhaften, die der Witterung ausgesetzt mobilisiert werden und über den freien Abfluss in die Vorflut belasten können. Daraus resultiert die Forderung für die Anlage eines dimensionierten Absetzbeckens und eines nachgeschalteten Rückhaltebeckens, bevor die Abgabe des Niederschlagswassers, welches auf die Fertigproduktlagerfläche auftrifft, an die Vorflut erfolgen kann. Hier ist zu planen, wie die Entwässerung der Fertigprodukthaldenfläche einschließlich des Umgangs mit der erwartenden Schwebfracht zu erfolgen hat Bauschutt-Recycling-Anlage mit Haldenbewirtschaftung Auf Basis einer vorliegenden Genehmigung nach BImSchG werden im Bergbaubetrieb der Beyer Baustoffe GmbH nichtgefährliche mineralische Abfälle gelagert und zu zertifizierten, güteüberwachten Verkaufsprodukten aufbereitet. Der Standort, derzeit noch im Tagebau befindlich, wird zukünftig auf eine Fläche außerhalb des Tagebauaufschlusses verlegt. Hier geht das Wasserwirtschaftsamt Hof von einer tagwasserdichten Basisfläche für den gesamten Bereich der Lagerung und Aufbereitung aus. Damit verbunden sind die Anlage von umlaufenden Wasserfassungen (Borden, Rinnensysteme) und die eines dreistufigen Systems aus Absetzbecken mit Ölabscheider, Rückhaltebecken und Versickerungsfläche. Es sind die Anforderungen an den Betrieb einer Bauschuttaufbereitungsanlage mit Lagerhaltung zu untersuchen. Davon abgeleitet ist die Berechnung und Planung von wasserwirtschaftlichen Maßnahmen vorzunehmen, die eine negative Beeinflussung der Vorflut ausschließt Tagesanlagen mit Versiegelung und Dachentwässerung Unter Tagesanlagen fallen aus wasserwirtschaftlicher Sicht versiegelte und teilversiegelte Verkehrsund Stellflächen, Hochbauten mit entsprechenden Dachflächen sowie sonstige Flächen, auf denen der natürliche Wasserhaushalt durch anthropogen Einflüsse unterbrochen oder sonstig beeinflusst ist. Die Anregung des Wasserwirtschaftsamtes Hof, bei dieser Betrachtung das angrenzende Betonwerk der Fa. Beyer auf Grund der räumlichen und aus wasserwirtschaftlicher Sicht funktionalen Zusammengehörigkeit, mit in die Betrachtungen einzubeziehen, wird vom Vorhabenträger aufgenommen. Beide Flächen entlasten ihren Oberflächenabfluss in das gleiche Vorflutsystem. Eine gemeinsame Beurteilung beider Betriebsflächen aus wasserwirtschaftlicher Sicht ist damit zielführend. Seite 7 von 36

11 3.5. Periphere Einheiten (Tankstelle, Reifenwaschanlage, Parkplatz) Die als peripher bezeichneten Einheiten befinden sich sowohl auf der Tagebau- als auch auf der Betonwerks-Seite. Je eine Tankstelle mit Ölabscheider befindet sich im Tagebau und im Betonwerk. Eine Reifenwaschanlage auf Tagebauseite und eine Fahrzeugwaschhalle auf Betonwerk-Seite. Gerätestellflächen sind in beiden wirtschaftlichen Einheiten vorhanden. Der Pkw-Parkplatz auf Tagebauseite ist hinsichtlich seiner Befestigung zu prüfen, ggf. wasserwirtschaftliche Erfordernisse abzuprüfen. Alle peripheren Funktionseinheiten sind nach Vorgabe des Wasserwirtschaftsamtes Hof hinsichtlich ihrer Dimensionierung und Funktionstüchtigkeit zu prüfen Häusliche Abwässer Häusliche Abwässer entstehen ausschließlich im Sozialgebäude auf der Tagebauseite. Diese werden gegenwärtig in einer Kleinkläranlage behandelt. Für die Zukunft ist die Anbindung an den kommunalen Sammler im Rothleitener Weg vorgesehen. Eine wasserwirtschaftliche Betrachtung im Rahmen der Antragsunterlagen für das bergrechtliche Planfeststellungsverfahren ist somit nicht erforderlich Ableitung von Wasser Für die Ableitung von Tagebauwässern und sonstig anfallenden gereinigten Wässern fungiert derzeit das Vorflutsystem des Issigbaches. Auch in Zukunft werden der Issigbach und sein Zufluss Krebsbach diese Wässer aufnehmen. Hier ist die Aufnahmefähigkeit des Vorflutsystems in der Hinsicht zu prüfen, ob mit dem zunehmenden Wasseranfall aus dem Tagebau, die schadlose Ableitung derselben über den Issigbach langfristig realisiert werden kann. 4. Hydraulische Bemessungen und Nachweise 4.1. Vorbemerkungen Im Folgenden werden die Anlagen und Flächen gesondert betrachtet und Entwässerungsszenarien in Bezug auf Starkniederschlagsereignisse behandelt. Aufgrund fehlender Daten des Hochwasserabflusses wurde aus einem statistischen Vergleich mit Fließgewässern ähnlicher Dimension der potentielle Hochwasserabfluss bestimmt. Niedrigwasserabfluss (= 8,5 l/s) und Mittelwasserabfluss (= 60 l/s) des Issigbaches stammen aus dem Gutachten der Helmbrecht Ingenieurgesellschaft 1995 /1/. Seite 8 von 36

12 Der Ablauf erfolgt vollständig in die angelegten Entwässerungssysteme. Die Flächen wurden in Teilräume unterteilt, welche sind: - Tagebau - Bauschutt-Recycling-Anlage - Produkthaldenwirtschaft - Betonwerk - Schotterwerk (Dachflächen, etc.) - Parkfläche Diese beinhalten verschiedene Strukturen (Gebäude, Tankstellen, etc.). Unter der Voraussetzung, dass bei Starkregenereignissen der Vorfluter an seine Kapazitätsgrenze kommt, wäre für den Extremfall der Rückhalt aller auf der Betriebsfläche anfallenden Niederschläge in einem Becken einzuplanen. Der benötigte Regenrückhalteraum wird anhand später definierter Parameter berechnet und ausgegeben. Für die genauere Planung sind für die einzelnen Teilflächen Regenrückhalteräume bemessen worden, auch da sich das Schotterwerk und das Betonwerk auf verschiedenen Straßenseiten befinden. Für die Bemessung der Regenrückhaltebecken sind nur die versiegelten Flächen relevant, von denen der gesamte Niederschlag aufgefangen wird. Für die Produkthaldenwirtschaft und die Bauschutt-Recycling-Anlage wurden zwei Szenarien berechnet. Zum einen, dass die Flächen nicht versiegelt sind. Zum anderen, als wären sie versiegelt, was den Wassermengen entsprechen würde, die anfallen, wenn jegliches Regenwasser auch versickerndes in das Entwässerungssystem geleitet würde Bemessungsgrundlagen Flächenaufteilung Zur Bemessung werden die befestigten (A Ebef ) und unbefestigten (A Eunbef ) Flächen berücksichtigt. Die zu betrachtenden Flächen wurden nach dem aktuellen Risswerk (2016) ermittelt: Befestigte Flächen Betonwerk A Ei = 1,64 ha Schotterwerk A Ei = 0,52 ha Gesamt befestigt A Ebef = 2,16 ha Unbefestigte Flächen Bauschutt-Recycling-Anlage (BSRA) A Ei = 1,03 ha Produkthalden A Ei = 2,41 ha Parkplatz A Ei = 0,05 ha Tagebau A Ei = 26,9 ha Speicher A Ei = 0,2 ha Gesamt unbefestigt A Eunbef = 30,59 ha Seite 9 von 36

13 Regenspende Für die Berechnung der Regenrückhalteräume (RRR) wird die Regenspende eines 5-jährigen Ereignisses r (n=0,2) ermittelt, für die Leitungen und den Drosselabfluss ist ein 1-jähriges Ereignis r (n=1,0) maßgebend. Die Flächen liegen auf den geografischen Koordinaten N ,3 und E ,6 (Gauß-Krüger-Koordinaten: RW: , HW: ). Nach ATV DVWK-A 138 /2/ ist der Wert der Dauerstufe 15 Minuten als erste Grundlage für die Bemessung Rückhaltebecken zu wählen. Gemäß KOSTRA DWD-Atlas 2000 (Niederschlagshöhen und -spenden) beträgt die Regenspende für den Bereich des Steinbruches der : r (15,1) = 116,7 l/s ha (für Rohrleitungen) r (15,0,2) = 184,6 l/s ha (für Regenrückhaltebecken) Das heißt in der Theorie und unter der Voraussetzung, dass sowohl von den 30,59 ha unbefestigten, als auch von den 2,16 ha befestigten Flächen 100% Niederschlag abfließen würde (ohne Beachtung der natürlichen Versickerung, Verdunstung, etc.) müssten rund l/s, also für ein 15 Minuten Regen rund l aufgefangen und zwischengespeichert werden. Da diese Annahme nicht den natürlichen Gegebenheiten entspricht wird nachfolgend eine eingehende Betrachtung durchgeführt Regenhäufigkeit Für verschiedene Versiegelungsgrade gelten Limitierungen, wie oft eine bestimmte Regenmenge überschritten werden darf. Entwässerung von versiegelten Flächen (über Rohrleitungen, Mulden, etc.) (1 Jahr) n = 1,0 Regenrückhaltebecken (5 Jahre) n = 0, Abflussbeiwerte Der Abflussbeiwert, ist ein Begriff aus der Hydrologie und bezeichnet den Quotienten aus dem Teil eines Niederschlagsereignisses, der direkt zum Abfluss gelangt (effektiver Niederschlag) und dem Gesamtniederschlag. Nach ATV DVWK-A 138 /2/, ATV DVWK-A 117 /3/ und DWA-M 153 /4/ gelten folgende mittlere Abflussbeiwerte: Mittlerer Abflussbeiwert der befestigten Flächen Ψ m,bef = 0,9 Mittlerer Abflussbeiwert der unbefestigten Flächen Ψ m,unbef = 0,1 A u stellt den anwendungsbezogenen Rechenwert zur Quantifizierung des Anteils einer Einzugsgebietsfläche im einfachen Verfahren, von der Niederschlagsabfluss nach Abzug aller Verluste vollständig zum Abfluss in ein Entwässerungssystem gelangt /3/. Seite 10 von 36

14 A u = undurchlässige Fläche in ha A u = A Ebef * Ψ m,bef + A Eunbef * Ψ m,unbef (Gleichung 1) So dass sich bei A Ebef = 2,16 ha (ca. 90% des NS geht als effektiver NS in das Entwässerungssystem) und A Eunbef = 30,59 ha (ca. 10% des NS geht als effektiver NS in das Entwässerungssystem) ergibt: A Ubef = 1,944 ha A Uunbef = 3,059 ha A Uges = 5,003 ha Die Werte für die einzelnen Flächen werden an den benötigten Stellen angegeben Versickerraten Spezifische Versickerrate auf bewachsenen Flächen im Straßenbereich Bankette (Schotterbefestigung o.ä.) Rasenmulden Einschnittsböschungen im Lockergestein Sandiger Untergrund und ähnliches 100 l/s ha 100 l/s ha 150 l/s ha 150 l/s ha 300 l/s ha 4.3. Bemessungen Abflussmengen des Issigbaches Für den Issigbach liegen keine Daten zum Hochwasserabfluss vor. Aus verschiedenen regionalen Mittelgebirgsvorflutern wurden solche mit vergleichbarer Größenordnung ausgewählt, die prozentualen Verhältnisse zum Mittelwasserabfluss (MQ) berechnet und das arithmetische Mittel einer Stichprobe gebildet. Die Werte sind in Anlage 8 dargestellt. Den Berechnungen zufolge betragen die Abflusswerte des Issigbaches: MNQ 1 (Mittlerer Niedrigwasserabfluss - berechnet): 0,0013 m³/s (1,3 l/s) MNQ 2 (Mittlerer Niedrigwasserabfluss - Gutachten 1995): 0,0085 m³/s (8,5 l/s) MQ (Mittelwasserabfluss - Gutachten 1995): 0,06 m³/s (60 l/s) MHQ (Mittlerer Hochwasserabfluss - berechnet): 0,78 m³/s (780 l/s) Regenabfluss Die Berechnung des Regenabflusses Q erfolgt mit dem Zeitbeiwertverfahren. =, ψ (Gleichung 2) Mit: Q = Oberflächenabfluss [l/s] rd,n = Regenspende der Dauer D und der Häufigkeit n [l/(s ha)] A E,i = Größe der jeweiligen Entwässerungsfläche [ha] Seite 11 von 36

15 ψ = Zu A E,i gehörender Spitzenabflussbeiwert [-] Damit gilt für den Tagebau und das Betonwerk der. (r (15,1) = 116,7 l/s ha und r (15,0,2) = 184,6 l/s ha) Q 1 = 116,7 l/s ha (2,16 ha 0,9 + 30,59 ha 0,1) = 583,850 l/s Q 2 = 184,6 l/s ha (2,16 ha 0,9 + 30,59 ha 0,1) = 923,554 l/s Drosselabfluss Der rasche Regenwasserabfluss von befestigten, verdichteten oder gesättigten Oberflächen kann die Hochwasserspitze in Oberflächengewässern vergrößern. Mit geeigneten Maßnahmen zum Rückhalten, Speichern und gedrosselten Weiterleiten des Wassers können diese unerwünschten Auswirkungen verringert werden /4/. Zur Vermeidung von Spitzenabflüssen kann für jede einzelne Einleitung in ein oberirdisches Gewässer die Drosslung des Regen erforderlich werden. Drosseleinrichtungen haben die Aufgabe, aus Staueinrichtungen eine vorgegebene Wassermenge pro Zeit abfließen zu lassen. Stauräume wie Flachdächer, Teiche, Gräben, Regenbecken, Staukanäle usw. werden dadurch verzögert entwässert und die Abflussspitze aus einem Einzugsgebiet wird begrenzt. Tabelle 1: Zulässige Regenabflussspende von undurchlässigen Flächen /4/ Typ des Vorflutgewässers Regenabflussspende q r in l/(s ha) Kleiner Flachlandbach b Sp < 1 m, v < 0,3 m/s 15 Kleiner Hügel- und Berglandbach b Sp < 1 m, v 0,3 m/s 30 Großer Flachlandbach b Sp = 1-5 m, v < 0,5 m/s 120 Großer Hügel- und Berglandbach b Sp = 1-5 m, v 0,5 m/s 240 Flüsse b Sp 5 m Nicht begrenzt Kleine Teiche Oberfläche < 20% von A u Einzelfallbetrachtung Teiche und Seen Oberfläche 20% von A u Nicht begrenzt Nach dem Emissionsprinzip ist bei Überschreiten der quantitativen Bagatellgrenzen (vgl. ATV-A 138) an jeder einzelnen Einleitungsstelle die Regenabflussspende von den undurchlässigen Flächen je Typ des Vorflutgewässers zu begrenzen (vgl. Tabelle 1). Für kleine Fließgewässer bedeutet dies, dass die natürliche Abflussspende des ursprünglich unbebauten Gebietes in der Regel nicht überschritten wird. Seite 12 von 36

16 Der Drosselabfluss Q Dr zur Begrenzung der eingeleiteten Abflussspitzen an jeder Einleitungsstelle wird aus der zulässigen Regenabflussspende q r und der undurchlässigen Gesamtfläche A u (gesamt Flächen) ermittelt /4/. Q Dr = q r A Uges in l/s (Gleichung 3) Das bedeutet für den Issigbach (kleiner Flachbach bis kleiner Hügel- und Berglandbach) gilt: Q Dr = 15 bis 30 l/(s ha) 4,711 ha = 70,67 bis 141,33 l/s Dieser Ansatz wird als zu großmaßstäbig angesehen, um eine verlässliche Aussage über den Drosselabfluss Q Dr für das gesamte Gebiet des Tagebaus und des Betonwerkes der zutreffen. Da die Leistung der Drossel eines Regenrückhaltebeckens (RRB) die geometrischen Abmessungen beeinflusst. Nach /2/ berechnet sich der Drosselabfluss Q Dr aus unten stehender Formel. Hierbei wird häufig für versiegelte Flächen als Drosselabflussspende q Dr = 10 l/s ha angenommen, für unversiegelte Flächen 3 l/s ha. Q Dr = q Dr A u (Gleichung 4) Diese Gleichung wurde dazu verwendet um die in der Tabelle 3 aufgeführten Berechnungen (effektiver NS) für jede Teilfläche im Tagebau bzw. Betonwerk der durchzuführen. Dagegen wurde in der Tabelle 4 nicht A u als undurchlässige Fläche in ha der befestigten bzw. unbefestigten Flächen, sondern die jeweilige gesamte Fläche der einzelnen Areale zur Rechnung verwendet, um den höchsten Belastungsgrad zu simulieren (Annahme: alle Flächen sind zu 100% undurchlässig damit werden die Drosselabflüsse größer als dies den natürlichen Gegebenheiten entspricht). Mit diesen maximalen Werten wurden alle weiteren Berechnungen (Dimensionierung der Regenrückhaltebecken) durchgeführt. Q Dr, max = q Dr A Ei (Gleichung 5) Für die Bemessung der RRBs wird weiterhin der Regenanteil der Drosselabflussspende benötigt, der sich zusammensetzt aus: q Dr,R,u = (Q Dr -Q T ) : A u (Gleichung 6) Dabei bezeichnet Q T den Trockenwetterabfluss, der in diesem Fall = 0 l/s beträgt und daher nicht weiter betrachtet wird. Seite 13 von 36

17 Die Ergebnisse der Flächen für Drosselabfluss und Regenanteil der Drosselabflussspende werden in folgender Tabelle 4 dargestellt. Auch wurde in der Tabelle 3 und 4 die Fläche der Bauschutt- Recycling-Anlage und das Areal der Produkthalden sowohl im unbefestigten Zustand, als auch als vollversiegelte Flächen berechnet. Die Tabelle 2 verdeutlicht, alle in die Rechnung eingeflossenen Parameter. Tabelle 2: Zusammenfassung der Bemessungswerte BSRA BSRA mit vollst. Niederschlagfang Produkthalden Produkthalden mit vollst. Niederschlagfang Parkplatz Schotterwerk Betonwerk Fläche [ha] 1,03 1,03 2,42 2,42 0,0549 0,52 1,64 Abflussbeiwert [-] 0,1 0,9 0,1 0,9 0,1 0,9 0,9 A u [ha] 0,103 0,927 0,242 2,178 0,005 0,468 1,476 q Dr [l/s ha] Tabelle 3: Drosselabfluss mit dem Ausgangswert A U der Flächen des Betriebsgeländes der. BSRA BSRA mit vollst. Niederschlagfang Produkthalden Produkthalden mit vollst. Niederschlagfang Parkplatz Schotterwerk Betonwerk Q Dr [l/s] 0,309 9,27 0,726 21,78 0,016 4,68 14,76 Tabelle 4: Drosselabfluss mit dem Ausgangswert A Ei der Flächen des Betriebsgeländes der. BSRA BSRA mit vollst. Niederschlagfang Produkthalden Produkthalden mit vollst. Niederschlagfang Parkplatz Schotterwerk Betonwerk Q Dr, max [l/s] 3,09 10,31 7,26 24,18 0,16 5,2 16,4 q Dr,R,u [l/s ha] 30,93 11,09 30,23 11,10 16,47 11,06 11,16 Die Tabelle 4 ergibt einen gesamt Drosselabfluss von ca. 33 l/s für die Rechnung BSRA und Produkthalden ohne Niederschlagsfang. Für die Rechnung BSRA und Produkthalden mit Niederschlagsfang ergeben sich rund 57 l/s die in den Issigbach abgeführt werden müssten. Diese Methode lässt einen anderen zulässigen Drosselabfluss, als durch die Gleichung 3 errechnet, erkennen. Die Werte aus der Gleichung 3 liegen zwischen 70,67 l/s und 141,33 l/s für einen kleinen Flachbach bis kleinen Hügel- und Berglandbach. Dieses lässt den Schluss zu, dass die errechneten einzelnen Drosselabflüsse Seite 14 von 36

18 der Tabelle 4 (nach Gleichung 5) zur Begrenzung der eingeleiteten Abflussspitzen an den Einleitungsstellen als genügend abgeschwächt anzusehen sind Maximalabfluss An Bächen soll weder an Einzeleinleitungen noch als Summe von mehreren Einleitungen ein maximaler Abfluss Q Dr,max wesentlich überschritten werden. Dies lässt sich annährend erreichen, wenn innerhalb einer Fließstrecke von etwa der 1.000fachen mittleren Wasserspiegelbreite b Sp insgesamt nicht mehr als Q Dr,max eingeleitet wird /4/. Die Laufzeit von einzelnen Abflussspitzen bei Gewitterregen von 10 bis 30 Minuten Dauer ist bei dieser Entfernung in den Bächen so groß, dass eine Überlagerung mit den Abflussspitzen aus weiter unterstrom folgenden Einleitungen unwahrscheinlich wird /4/. Bei Bauvorhaben an Bächen die über die Bagatellgrenzen der ATV-DVWK-M 153 /4/ bzw. des Arbeitsblattes ATV-A 138 /2/ hinausgehen, ist ein maximaler Abfluss Q Dr,max von versiegelten Flächen zu beachten. Er wird über ein Einleitwert e W (Tabelle 5) in Abhängigkeit von Korngröße der Gewässersedimente und dem Mittelwasserabfluss MQ mit folgender Formel berechnet /4/ (Michelbach/Meißner 1999): Q Dr,max = e W MQ 1000 in l/s (Gleichung 6) Mit: e W = dimensionsloser Einleitungswert in Fließgewässer in Abhängigkeit von der Korngröße der Sedimente MQ = Mittelwasserabfluss an der Einleitungsstelle [m 3 /s] Tabelle 5: Einleitungswert e W in Abhängigkeit von der Korngröße. Gewässersediment Einleitungswert e w Überwiegend lehmig-sandig 2-3 Kiesig (< faustgroß) 4-5 Steinig (> faustgroß) 6-7 Damit ergibt sich für den Issigbach: Q Dr,max = 4 bis 5 0,06 m 3 /s 1000 = 240 l/s bis 300 l/s Selbst unter der Voraussetzung der Issigbach ist im Bereich dieser Fließstrecke (ca. 1000fache Strecke der mittleren Wasserspiegelbreite b Sp) überwiegend lehmig bis sandig ergeben sich bei dieser Rechnung 120 l/s bis 180 l/s, die als maximal Abfluss eingeleitet werden können. Der mittlere Hochwasserabfluss (MHQ), welcher bei dem Issigbach bei schätzungsweise 780 l/s (berechnet) liegt, sollte in der Regel nicht überschritten werden. Seite 15 von 36

19 Die in der Tabelle 4 errechneten Drosselabflüsse lassen einen Drosselabfluss von insgesamt rund 33 l/s bis 57 l/s erkennen. Das bedeutet, die mit der Gleichung 5 errechneten Drosselabflüsse sind so gering gewählt, dass eine Schädigung des Issigbaches annähernd ausgeschlossen ist Abfluss aus dem natürlichen Einzugsgebiet Nach dem Leitfaden Immissionsbetrachtung /6/ wurde auf Grundlage der Untersuchungen vom HMUELV im Jahre 2009 (Analyse korrespondierender Pegel- und Niederschlagsdaten) festgelegt, dass für den hydraulischen Nachweis als stationären Abfluss (hydraulische Vorbelastung) Q Gew.,Vorb.,hydraul die unten stehenden Formeln gelten (Gleichung 7 und 8). Q Gew.,Vorb.,hydraul. = 4 MQ = 4 60 l/s = 240 l/s (Gleichung 7) - ein einjährliches Niederschlagsereignis mit einer annähernd 90 %-igen Wahrscheinlichkeit auf einen Gewässerabfluss trifft, der kleiner als 4,0 MQ ist. Q Gew.,Vorb.,hydraul. = 5,5 MQ = 5,5 60 l/s = 330 l/s (Gleichung 8) - ein zweijährliches Niederschlagsereignis mit einer annähernd 90 %-igen Wahrscheinlichkeit auf einen Gewässerabfluss trifft, der kleiner als 5,5 MQ ist Vereinfachter hydraulischer Nachweis Die hydraulische Wirkung von Niederschlagswassereinleitungen kann über die Fließgeschwindigkeit und Sohlschubspannung beschrieben werden. Sie hängt also vom Einleitungs- und Gewässerabfluss sowie der Gewässermorphologie ab. Die Häufigkeit an Einleitungen, welche das Flussbett verändern und Organismendrift verursachen, muss eine gesicherte Wiederbesiedlung ermöglichen /4/ /7/. Vorkriterien - hydraulischen Belastung Die Vorkriterien zur Überprüfung der hydraulischen Belastung gelten als erfüllt, wenn der sogenannte b-wert (A u/a Eo) von 0.01 (bzw. 1%) unterschritten wird. Mit der aus den Strukturdaten ermittelten undurchlässigen Fläche A u von 5,003 ha (vgl. Kapitel 4.2.4) und der an den Einleitstellen ermittelten natürlichen Einzugsgebietsfläche A E0 von ca. 560 ha ergibt sich im vorliegenden Fall ein b-wert der den zulässigen Wert unterschreitet. Somit kann eine Gefährdung durch hydraulische Belastungen annähernd ausgeschlossen werden. Die Fläche des natürlichen, oberirdischen Einzugsgebiet A E0 wurde (schematisch) aus der topographischen Karte entnommen und beinhaltet damit eine gewisse Unschärfe., = = 0,0089 < 0,01 (Gleichung 9) Seite 16 von 36

20 Mit: = befestigte Fläche des urbanen Einzugsgebiet [ha] A E0 = Fläche des natürlichen, oberirdischen Einzugsgebiets [ha] Über die u.g. Beziehung wird dazu der zulässige bzw. tatsächliche Einleitungsabfluss (Q E1,zul) dem einmal jährlich auftretenden, naturnahen Hochwasserabfluss gegenübergestellt. Der Faktor x repräsentiert dabei die ökologisch-gewässerverträgliche Erhöhung des Hochwasserabflusses. Dieser variiert in Abhängigkeit von Gewässertyp und Sohlsubstrat zwischen 0.1 und 0.3. Q E1,zul < 1,0 H q1,pnat + x H q1,pnat A E0 (Gleichung 10) Mit: H q1,pnat = potenziell, natürliche Hochwasserabflussspende, die einmal im Jahr auftritt [l/s km 2 ] = befestigte Fläche des urbanen Einzugsgebiet [ha] A E0 = Fläche des natürlichen, oberirischen Einzugsgebiets [km 2 ] Für den Issigbach ist ein mittlerer Hochwasserabfluss von 780 l/s (0,78 m 3 /s) berechnet worden (vgl. Kapitel 4.3.1). Das oberirdische Einzugsgebiet A E0 beträgt ca. 560 ha (5,6 km 2 ), welches nach einer schematischen Abschätzung der topographischen Karte berechnet wurde. Damit beträgt die potentiell, natürliche Hochwasserabflussspende H q1,pnat ca. 139,29 l/s km 2 /8/. H q1,pnat =!"#$%&'())*+(,-./)) 0 "1234/5)5*,2*6,2) 4/+ 123.*26)6*..* (Gleichung 11) Damit ergibt sich für den Issigbach (nach Gleichung 10): Für x = 0,1 Q E1,zul < 1,0 139,29 l/s km 2, + 0,1 139,29 l/s km 2 5,6 km 2 Q E1,zul < 84,97 l/s Für x = 0,3 Q E1,zul < 1,0 139,29 l/s km 2, + 0,3 139,29 l/s km 2 5,6 km 2 Q E1,zul < 240,98 l/s Zusammenfassend ist festzustellen, dass sich somit nach der Gleichung 3 (vgl. Kapitel Drosselabfluss) maximal zulässige Drosselabflüsse von 70,67 l/s bis 141,33 l/s für den Issigbach ergeben. Für den berechneten maximalen Abfluss in den Issigbach nach Gleichung 6 (vgl. Kapitel Maximalabfluss) ergeben sich Einleitmengen von rund 240 l/s bis 300 l/s. Unter Zuhilfenahme der Gleichung 9 wurde berechnet, dass Abflusshöhen kleiner gleich 84,97 l/s bis 240,98 l/s für den Issigbach hydraulisch vertretbar sind. Dies beweist, dass die mittels Gleichung 4 (vgl. Kapitel Drosselabfluss) ermittelten Drosselabflüsse von ungefähr 33 l/s bis 57 l/s in jedem Fall vertretbar sind und so eine schädliche Beeinflussung des Issigbachs aufgrund der eingeleiteten Wässer fast vollständig auszuschließen ist. Seite 17 von 36

21 Regenrückhaltebecken Das erforderliche Speichervolumen wird aus der maximalen Differenz der in einem Zeitraum gefallenen Niederschlagsmengen und dem in diesem Zeitraum über die Drossel weitergeleiteten Abflussvolumen ermittelt. Das spezifische Volumen kann für den vorgegebenen Regenanteil der Drosselabflussspende aufgrund der Zusammenhänge zwischen Regenspende und Dauerstufe analytisch ermittelt werden. Für die praktische Anwendung ist es jedoch ausreichend, in Abhängigkeit vom vorgegebenen Regenanteil der Drosselabflussspende q DR,r,u das jeweilige spezifische Volumen für die in einer Starkniederschlagstabelle üblicherweise angegebenen Dauerstufen zu errechnen /3/. V S,u = (r D,n q DR,r,u ) D f Z f A 0,06 (Gleichung 12) Mit: V S,u = Spezifisches Volumen, bezogen auf A u [m 3 /ha] r D,n = Regenspende der Dauerstufe D und der Häufigkeit n [l/(s ha)] q DR,r,u = Regenanteil der Drosselabflussspende, bezogen auf A u [l/(s ha)] D = Dauerstufe [min] f Z = Zuschlagsfaktor [-] f A = Abminderungsfaktor [-] in Abhängigkeit von t f, q Dr,r,u und n 0,06 = Dimensionierungsfaktor zur Umrechnung von l/s in m 3 /min Das erforderliche Volumen des RRB wird durch Multiplikation des maximalen spezifischen Volumens V S,u mit der undurchlässigen Fläche A u berechnet /3/ (siehe Anlage 2). Beziehungsweise mit dem Programm der LfU zum Arbeitsblatt ATV-DVWK-A 117 (/3/). Es ergeben sich Dimensionen für die Regenrückhaltebecken wie in Tabelle 6 dargestellt. V = V S,u A Ubef (Gleichung 13) Mit: V = erforderliches Speichervolumen des RRB [m 3 ] V S,u = Spezifisches Volumen, bezogen auf A u [m 3 /ha] A U = undurchlässige Fläche [ha] Seite 18 von 36

22 Tabelle 6: Errechnete Dimensionen der RRB für die Flächen des Betriebsgeländes mit dem Programm der LfU zum Arbeitsblatt DWA-A 117 Fläche Rückhaltevolumen [m³] Entleerungszeit [h] Betonwerk Schotterwerk 133 7,1 75 BSRA 20 1,8 45 BSRA mit vollst. Niederschlagfang 263 7,1 75 Produkthaldenwirtschaft 49 1,9 45 Produkthaldenwirtschaft vollst. Niederschlagfang mit 617 7,1 70 Parkplatz 3 4,4 60 Maßgebende Dauerstufe [min] 4.4. (Ab-/)Wassersituation des Betriebsgeländes Vorbemerkungen und Grundlagen Der Wasserwirtschaftliche Planungsvorschlag (Kap des Rahmenbetriebsplanes) geht von folgenden Eingangsgrößen für die Bemessung der zu hebenden Wässer aus dem Tagebau aus: Fläche der direkt restgewässer-wirksamen Niederschläge (mit Ringwall): Niederschläge: Verdunstung: Grundwasserneubildung: 29,3 ha 841 mm/a 409 mm/a 128 mm/a In der folgenden Berechnung wurden durch die Betrachtung aller dem Tagebau zufließenden Geländeteile insgesamt 29,3 ha als Fläche eingesetzt. Der Grundwasserzustrom kann näherungsweise über die Gebirgskennwerte ermittelt werden. Die Grundwasserführung in den im Abbau stehenden devonischen Gesteinen weisen k f -Werte zwischen 5, und 1, auf. Maßgeblich bei der Bewertung des potentiellen Grundwasserzustroms sind die Erfahrungen aus dem aktuellen Abbau. Das abbaubegleitende Grundwasser-Monitoring hat den Nachweis erbracht, dass ein Absenkungstrichter um den Aufschluss nicht oder auf nur sehr kurze Distanz nachweisbar ist. Die Tagebaustöße erweisen sich über das gesamte Jahr weitestgehend trocken. Lediglich in den aufgeschlossenen Verwitterungsdecken kommt es bei Niederschlägen zu temporärem Zustrom hypodermischer Wässer geringen Umfangs. Derzeit ist im Süden des Tagebaus die unterste Sohle mit 540 m NHN aufgeschlossen. Die Grundwasseroberfläche im Tagebauumfeld des bislang tiefsten aufgeschlossenen Bereichs liegt bei ca. Seite 19 von 36

23 570 m NHN, also 30 m oberhalb der Sohle (z.b. gemessen in GWMS 01/2012 unmittelbar auf der Böschungsschulter zum Kesselbruch). Der wasserwirtschaftliche Planungsvorschlag geht von ca m³/a Grundwasserzustrom in das Tagebaurestloch aus Freipumpen des Tagebaus im Frühjahr Nach der Ruhezeit von 4 Monaten muss der Tagebau vor Beginn der Gewinnungsarbeiten im April freigepumpt werden. Daher ergibt sich eine Spitzenzeit. Die Niederschlagsmengen von November bis April der Wetterstation Lichtenberg, die ähnlichen Jahresniederschlag und Höhenlage wie die Stadt Berg aufweist, wurden summiert und die statistischen Niederschlagsanteile auf den Gesamtniederschlag von 841 mm/a in Berg übertragen. Der Grundwasserzustrom von insgesamt m³/a wurde zu je m³ auf die Gesamtwassermenge, die zu fördern ist addiert. Betrachtet wurden zudem die Grundwasserneubildung, die vollständig von November bis März stattfindet, sowie die Verdunstung, die anteilig mit 30% im Winter und 70% im Sommer angesetzt wurde. Es ergeben sich für November bis März: Niederschlag 398,6 l/m² Verdunstung 122,7 l/m² Grundwasserneubildung 128,0 l/m² Freiwasserneubildung 147,9 l/m² Mit: Niederschlag - Verdunstung - Grundwasserneubildung = Freiwasserneubildung In Tabelle 7 sind Szenarien mit unterschiedlicher Pumpzeit (Variante I: 1 Woche, Variante II: 2 Wochen und Variante III: 3 Wochen mit je 5 Arbeitstagen) und unterschiedlicher Pumpdauer (6 h/d, 8 h/d und 12 h/d) dargestellt. Als Maß wurde die maximale Einleitmenge in den Issigbach Q max = 240 l/s (siehe Kapitel Gleichung 6) verwendet und die möglichen Pumpzeiten und Dauern hervorgehoben. Seite 20 von 36

24 Tabelle 7: Verschiedene Pumpzeiten und Pumpdauern für die Prüfung der Einleitmengen in den Issigbach zur Spitzenablaufzeit April. Einleitmengen zur Spitzenzeit April in den Issigbach Fläche des Tagebaus [m²]: relevante Freiwasserneubildung (Nov- Mrz) [l/m²]: 147,9 Gesamtfördermenge [m³]: , GW-Zustrom gesamt [m³]: Gesamtfördermenge mit GW [m³]: ,7 Variante I Variante II Variante III Pumplaufzeit [d] mit 6 h/d Gesamte Pumpzeit [h]: Einzuleitende Menge [m³/s] 0,45 0,22 0,15 Einzuleitende Menge [l/s] 447,54 223,77 149,18 Variante I Variante II Variante III Pumplaufzeit [d] mit 8 h/d Gesamte Pumpzeit [h]: Einzuleitende Menge [m³/s] 0,24 0,12 0,08 Einzuleitende Menge [l/s] 239,76 119,88 79,92 Variante I Variante I Variante II Variante III Pumplaufzeit [d] mit 12 h/d Gesamte Pumpzeit [h]: Einzuleitende Menge [m³/s] 0,16 0,08 0,05 Einzuleitende Menge [l/s] 159,84 79,92 53,28 Mit: Gesamtfördermenge mit GW [m³] Gesamte Pumpzeit [Sekunden] = Einzuleitende Menge [m³/s] Einzuleitende Menge [m³/s] 1000 = Einzuleitende Menge [l/s] Einleitmengen aus dem Tagebau im Zeitraum April bis Oktober Für den Zeitraum April bis Oktober ergeben sich folgende Berechnungsgrundlagen. Es ergeben sich für April bis Oktober: Niederschlag Verdunstung Freiwasserneubildung 443,21 l/m² 286,30 l/m² 156,91 l/m² Mit: Niederschlag - Verdunstung - Grundwasserneubildung = Freiwasserneubildung Seite 21 von 36

25 Da ein großer Teil der Niederschlagmengen im April abgepumpt werden, ergeben sich geringere Einleitmengen in den Issigbach von April bis Oktober. Es wurde ähnlich Verfahren wie in Kapitel 4.4.2, jedoch wird hier mit einer kontinuierlichen einzuleitenden Menge gerechnet. Tabelle 8: Einleitmengen von April bis Oktober zum Freipumpen des Tagebaus bei kontinuierlicher Einleitung. Einleitmengen Apr-Okt in den Issigbach Fläche des Tagebaus [m 2 ]: relevante Freiwasserneubildung (Apr-Okt) [l/m²]: GW-Zustrom gesamt [m³]: 155, Gesamtfördermenge [m³]: Gesamtfördermenge mit GW-Zustrom [m³]: Pumplaufzeit [d]: , ,63 Kontinuierliche Menge [m³/s] 0, , Kontinuierliche Menge [l/s] 4,513 5,866 Mit: Gesamtfördermenge mit GW [m³] Gesamte Pumpzeit [Sekunden] = Einzuleitende Menge [m³/s] Einzuleitende Menge [l/s] = Einzuleitende Menge [m³/s] 1000 Damit wäre die Gesamtmenge zu hebender Tagebauwässer mit ca m³/a anzusetzen. Diese Menge repräsentiert den maximalen Aufschluss-Zustand zum Ende der Betriebsentwicklung und ist somit als Maximalmenge definiert. Mitbetrachtet werden hier die umliegenden Geländeteile, die ebenfalls in das Tagebaurestloch entwässern und indirekt Tagebauwässer erzeugen. Die limitierte Abgabemenge der Unteren Wasserbehörde deckt nicht den Bedarf des Bergbauunternehmens Anfallende Wässer der Betriebsflächen Die Regenrückhaltebecken dienen vor allem dem Rückhalt des Wassers bei Starkniederschlag. Dennoch muss das jährlich anfallende Regenwasser über das Entwässerungssystem in den Issigbach geleitet werden. Hierzu fallen auf den einzelnen Betriebsflächen unterschiedlich hohe Abwassermengen an. Aus der Bilanz von Niederschläge: Verdunstung: Grundwasserneubildung: 841 mm/a 409 mm/a 128 mm/a ergibt sich eine Freiwasserneubildung (FNB) von ca. 304 mm/a. Seite 22 von 36

26 Tabelle 9: Einleitmengen der Niederschlagswässer der gesamten Betriebsflächen bei kontinuierlicher Einleitung. Kontinuierliche Kontinuierliche Anfallende Wässer Bereich Fläche [m²] Einleitung an Einleitung 285 [m³/a] 365 d/a [l/s] d/a [l/s] BSRA ,10 0,13 Produkthalden ,23 0,30 Schotterwerk ,07 0,09 Parkplatz ,01 0,01 Betonwerk ,22 0,29 Speicher ,02 0,02 Summe ,65 0,84 Wässer aus Tagebau [m³/a] ,82 4,9 Mit: Fläche [m²] Freiwasserneubildung 304 [mm/a] für unbefestigte Flächen (Freiwasserneubildung 304 mm/a 0,001 = 0,304 m/a) Daraus folgt: Fläche [m²] Freiwasserneubildung 0,304 [m/a] = Anfallende Wässer [m 3 /a] Fläche [m²] Freiwasserneubildung 432 [mm/a] für befestigte Flächen (Freiwasserneubildung 304 mm/a 0,001 = 0,432 m/a) Daraus folgt: Fläche [m²] Freiwasserneubildung 0,432 [m/a] = Anfallende Wässer [m 3 /a] Kontinuierliche Einleitung an 365 d/a [l/s]: Anfallende Wässer [m³/a] 1000 = Anfallende Wässer [l/a] Anfallende Wässer [l/a] 365 = Anfallende Wässer [l/d] Anfallende Wässer [l/d] 24 = Anfallende Wässer [l/h] Anfallende Wässer [l/h] 60 = Anfallende Wässer [l/min] Anfallende Wässer [l/min] 60 = Anfallende Wässer [l/sec] Kontinuierliche Einleitung an 285 d/a [l/s]: Anfallende Wässer [m³/a] 1000 = Anfallende Wässer [l/a] Anfallende Wässer [l/a] 285 = Anfallende Wässer [l/d] Anfallende Wässer [l/d] 24 = Anfallende Wässer [l/h] Anfallende Wässer [l/h] 60 = Anfallende Wässer [l/min] Anfallende Wässer [l/min] 60 = Anfallende Wässer [l/sec] Berechnet man diese Werte für die Produkthalden und die BSRA mit Niederschlagfang, also ohne Grundwasserneubildung, ergibt sich folgendes (vgl. Tabelle 10): Seite 23 von 36

27 Tabelle 10: Einleitmengen der Niederschlagswässer der gesamten Betriebsflächen bei kontinuierlicher Einleitung mit Niederschlagfang. Bereich Fläche [m²] Anfallendes Abwasser* [m³/a] Kontinuierliche Einleitung 365 d/a [l/s] Kontinuierliche Einleitung 285 d/a [l/s] BSRA m. Niederschlagfang ,14 0,18 Produkthalden m. Niederschlagfang ,33 0,42 Schotterwerk ,07 Parkplatz ,01 Betonwerk ,22 Speicher ,02 0,09 0,01 0,29 0,02 Summe ,79 Wasser aus Tagebau [m³/a] 1, ,96 5,08 Hierbei muss beachtet werden, dass die Abflüsse der verschiedenen Areale des Tagebaus und des Betonwerks als versiegelte Fläche berechnet wurden. Das bedeutet die gesamte Fläche der einzelnen Areale des Tagebaus (BSRA, Produkthalden, Schotterwerk, etc.) wurden zur Berechnung herangezogen. Es wurde keine Trennung zwischen befestigten und unbefestigten Flächen (A u undurchlässige Flächen ) in Bezug auf die Versickerung vorgenommen. In den Tabellen 9 und 10 wurde im ersten Schritt nur die Freiwasserneubildung (mit Grundwasserneubildung 304 mm/a, ohne Grundwasserneubildung 432 mm/a) in Bezug auf die einzelnen (gesamten) Flächen betrachtet. Das heißt im Umkehrschluss, dass die in der Tabelle 9 und 10 aufgezeigten Werte zu hoch angesetzt sind, da viele Teilbereiche der nicht versiegelt sind und so ein Teil des Niederschlags durch z.b. den Boden gespeichert wird. Weiterhin wird durch die Verbindung zu umliegenden Böden und dem leichten Gefälle, Schichtwasser bzw. Zwischenabfluss stattfinden, der zum Teil verzögert erfolgt und dem natürlichen Abfluss einer unversiegelten Fläche gleichkommt (dazu siehe Kapitel 4.7) Versickerung Ein Großteil der sich auf dem Betriebsgelände befindenden Flächen ist unversiegelt. Hier fallen Versickerungsraten an. Für den Parkplatz, die Produktionsanlagen und die BSRA wird angenommen, dass eine 0,5 m mächtige Grobschotterschicht mit einer durchschnittlichen Durchlässigkeit von 10-2 m/s auf den vorhandenen Unterboden mit einer Durchlässigkeit von 10-6 m/s aufgetragen wird. Seite 24 von 36

28 Es wird von folgenden Versickerungsmengen in Tabelle 11 ausgegangen. Die Werte der letzten Spalte gelten jeweils für die gesamte Fläche. Tabelle 11: Werte für die Versickerung auf den einzelnen Flächen des Betriebsgeländes für Ober- und Unterboden Bereich Fläche [m²] Versickerungsraten auf dem Betriebsgelände Versickerung Oberboden [m³/s] Versickerung Unterboden [m³/s] Versickerung Unterboden [l/s] BSRA ,10 0,010 10,3 Produkthalden ,80 0,024 24,2 Schotterwerk ,09 0,005 5,2 Parkplatz 549 5,49 0,001 0,5 Tagebau* rund 0,148 m³/s (devonische Gesteine) Versickerung rund 148 l/s Speicher ,78 0,002 2,0 Summe ,48 0,040 40,2 * die Versickerung des Tagebaus ist eine eher hypothetische Annahme - devonische Gesteine weisen k f - Werte zwischen 5, bis 1, m/s auf. Der Diabas-Tagebau wirkt daher eher als Wasserstauer/- hemmer Regenabfluss und Beschickung der Regenrückhaltebecken Der Regenabfluss erfolgt auf versiegelten Flächen ungehindert, auf unversiegelten Flächen fließt die Versickerungsrate hinein. Nach den Formeln: Q R = A Ei ψ r (15,n) (Gleichung 14) wird der Regenwasserabfluss ermittelt. Parameter und Ergebnisse sind in Tabelle 12 zusammengefasst. Seite 25 von 36

29 Tabelle 12: Berechnung der Regenabflüsse und Vergleich mit den in vorherigen Abschnitten berechneten Drosselabflüssen Parkplatz Schotterwerk Betonwerk Tagebau* Speicher Fläche [ha] 0,05 0,52 1,64 26,9 0,2 r(n=0,2) [l/s*ha] befestigt/ unbefestigt Abflussbeiwert [-] Versickerung [l/s] Q R Regenabfluss n=0,2 [l/s] 184,6 unbef bef bef unbef unbef 0,1 0,9 0,9 0,1 0,1 0, ,92 86,39 272,47 496,57 3,65 Q DR [l/s] 0,1647 5,2 16,4 80,7 0,6 * die Versickerung des Tagebaus ist eine eher hypothetische Annahme - devonischen Gesteinen weisen k f -Werte zwischen 5, bis 1, m/s auf. Der Diabas-Tagebau wirkt so eher als Wasserstauer/- hemmer. Für die Beschickung der Regenrückhaltebecken ergibt sich auf Seiten des Schotterwerks ein Regenabfluss bei einem stärkeren Regen (5-jähriges Ereignis, Dauer 15 Minuten) von 86,39 l/s. Aufgrund der großen versiegelten Fläche fallen auf Betonwerksseite 272,47 l/s an. Es wird vorausgesetzt, dass die entsprechenden Entwässerungssysteme auf solche Wassermengen ausgelegt sind. In den Bereichen des Tagebaus und des Speichers bilden sich offene Wasserflächen und es ist genügend Platz vorhanden, um entsprechenden Niederschlägen Regenrückhalteräume zu bieten. Die Wasserflächen werden bei Bedarf abgepumpt, so dass kein unmittelbarer Regenabfluss in das Entwässerungssystem bzw. den Issigbach stattfindet. Die BSRA und die Produkthaldenwirtschaft werden gesondert in Tabelle 13 betrachtet, in einer Form mit sowie ohne dass der gesamte Niederschlag aufgefangen wird. Seite 26 von 36

30 Tabelle 13: Gesonderte Berechnung der Regenabflüsse mit und ohne Niederschlagfang und Vergleich mit den in vorherigen Abschnitten berechneten Drosselabflüssen BSRA BSRA mit Niederschlagfang Produkthalden Produkthalden mit Niederschlagfang Fläche [ha] 1,03 1,03 2,42 2,42 r(n=0,2) [l/s*ha] 184,6 befestigt/ unbefestigt unbef bef unbef bef Abflussbeiwert [-] 0,1 0,9 0,1 0,9 Versickerung [l/s] 10,3 0 24,2 0 Q R Regenabfluss n=0,2 [l/s] 19,01 171,12 44,67 402,06 Q DR [l/s] 3,09 10,31 7,25 24,2 Bei beiden Betrachtungen in den Tabellen 12 und 13 erkennt man Differenzen zwischen dem errechneten zulässigen Drosselabfluss der gesamten Fläche und dem Regenabfluss, der bei einem 5- jährigen Ereignis mit der Dauer D = 15 Minuten eintritt. Bei den unversiegelten Flächen ist aufgrund der großen Niederschlagshöhe dennoch von einem natürlichen Spitzenabfluss auszugehen. Wird jeglicher Niederschlag eingefangen wird die Differenz in den meisten Fällen deutlich >100 l/s oder übersteigt Q max = 240 l/s, so dass in jedem Fall Rückhaltebecken nötig sind, die den Abfluss in den Bach drosseln Stauwasserbildung auf dem Betriebsgelände Auf den Arealen der BSRA und der Produkthalden sowie dem Parkplatz wurde eine 0,5 m mächtige Grobschotterschicht aufgetragen, welche die in Kapitel 4.5 beschriebenen Eigenschaften aufzeigt. Der Porenraum des Grobschotters wird nach RAS-Ew /5/ einem (Grob-)Kies nachempfunden und mit 35% angesetzt. Hiermit bieten diese Flächen als Zwischenspeicher ebenfalls Rückhalteräume, da bei einem normalen Niederschlag kein Oberflächenabfluss stattfindet. Hier werden Wässer auf natürliche Weise zurückgehalten und können in die Versickerung des Unterbodens eingehen. Zudem erreichen diese versickerten Wässer den Issigbach meist zeitversetzt und gelangen nicht über das vorhandene Entwässerungssysteme direkt in den Bach. Die Ergebnisse und Kapazitäten der vorhandenen Sickerräume sind in Tabelle 14 dargestellt. Seite 27 von 36