Service Public Die Gesamtsicht bei der Nutzung des Untergrundes

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Josef Baumhauer
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1 Peter Huggenberger Service Public Die Gesamtsicht bei der Nutzung des Untergrundes INTERREG IV A- Projekt «Georg» Teilgebiet Schweiz Angewandte und Umwelt Geologie aug.duw.unibas.ch

2 Service Public - Nutzung des Untergrundes Service public =Gesamtheit der Dienstleistungen, der öffentlichen Hand (Bund, Kantone und Gemeinden) Aufgabe des «Service Public»: Grundversorgung der Bevölkerung mit standardmässiger Infrastruktur sicherzustellen. (Daseinsvorsorge). Bedeutung Untergrund betreffend: Management der verschiedenen Ressourcen (dicht besiedelte Schweiz) Grundwasser, Thermalwasser, Urban Systems (Verkehrsinfrastrktur, Geothermie, Wärmenutzung-Entsorgung Erdbebenvorsorge (Naturgefahren) Endlagerstandorte, CCS, Tiefengeothermie, unkonventionelle Gasvorkommen

3 Nachhaltigkeitsstrategie Untergrund Langfristige Erhaltung der natürlichen Ressourcen (Boden, Wasser, Wald, Luft, Klima, biologische und landschaftliche Vielfalt) und Behebung bestehender Beeinträchtigungen Aktuelle Situation Untergrund: «Change», «Platzverhältnisse» lückenhafte bzw. fehlende Grundlagen für den Vollzug (rechtliche und fachliche Grundlagen) Divergierende Interessen bei der Nutzung des Untergrundes Gesamtsicht? Kenntnisstand Untergrund und Prozesse unvollständig Werkzeuge - Erkennung von Veränderungen Modelle - Nutzungskonzepte

4 Urbane Schweiz Bsp. Wachstum in die Tiefe - Ressourcennutzung des Untergrundes 3D Modelle von urbanen Regionen (Bsp. Basel)

5 Bereitstellung von Grundlagen über Untergrund INTERREG IV A- Projekt «Georg» Teilgebiet Schweiz Angewandte und Umwelt Geologie aug.duw.unibas.ch

Werkzeuge - 3D geologisches Modell des Untergrundes Werkzeug mit vielen Einsatzmöglichkeiten Erdbeben-Vorsorge Klärung von Verstärkungseffekten Detaillierte Grundlage für Risikostudien Geopotentiale

6 Werkzeuge - 3D geologisches Modell des Untergrundes Werkzeug mit vielen Einsatzmöglichkeiten Erdbeben-Vorsorge Klärung von Verstärkungseffekten Detaillierte Grundlage für Risikostudien Geopotentiale Grundlage für Hydrologische Fragestellungen Planungsinstrument für Geothermieprojekte Wärmenutzungskonzept Kanton BL/BS Bauplanung Tunnelbau Angewandte und Umwelt Geologie aug.duw.unibas.ch Grossprojekte

7 Bsp. Region Basel Tectonic setting of «Horst and Graben structures

8 Ausreichende Kenntnisse? Bruchstrukturen BS Bohrung Basel 1 Aufsicht Angewandte und Umwelt Geologie aug.duw.unibas.ch

9 Bruch mit Seismik erkennbar? Integration der neuen Daten Basel-1 Bohrung; Erdbebendaten Blick von SSW - 0 m 6000 m Angewandte und Umwelt Geologie aug.duw.unibas.ch

10 Interpretation von «unsicheren Daten» 2D versus 3D -Seismische Linien, St. Gallen Fault-sticks 2D Seismik Interpretationen von 2D Seismik erwartungsgemäss nicht identisch mit Interpretationen basierend auf 3D Seismik Renee Graf, Proseis, 2013

11 Vertikale Auflösung nimmt mit Tiefe ab Quotient Geschwindigkeit/Frequenz nimmt zu, Wellenlänge nimmt mit zunehmender Tiefe zu, V nimmt mit Tiefe zu Frequenz wird kleiner mit Tiefe Dämpfung der hochfrequenten Wellen

Produktionsbohrung 1547 Meter, Tiefe, 20 l/s Temperatur 65 C, Abkühlung 35 C, Verpressung in 1247 Meter

12 Geothermie Anlage Riehen (BS), eine erfolgreiche Anlage? zwei vertikale Bohrungen. Tiefengrundwasser (Muschelkalkschichten, Trias). Produktionsbohrung 1547 Meter, Tiefe, 20 l/s Temperatur 65 C, Abkühlung 35 C, Verpressung in 1247 Meter Tiefe, hoher Mineralisierungsgrade (18 Gramm/Liter), korrosive Wirkung des Tiefengrundwassers. INTERREG IV A- Projekt «Georg» Teilgebiet Schweiz Angewandte und Umwelt Geologie aug.duw.unibas.ch

13 Grundwasser: geologischer «keyplayer» Hubbert, J. Geol., 1940 Freeze and Witherspoon, Water resour. Res., 1967

14 Hierarchische Grundwasser Fliesssysteme Butscher, C., Huggenberger, P. and Zechner, E. (2011b), Engineering Geology 117(3-4), Annahme: Grundwasserspiegel folgt annähernd Topographie Zerlegung der Topographie in Sinusfunktionen Aus Wellenlängen können hierarchische Zirkulationssysteme abgeleitet werden Eindringtiefe δ = λ(k v /K h ) ½ (Zijl, 1999), Bsp. K v /K h = 0.01 Zijl, W. Hydrogeology Journal (1999) 7 : Komponenten: λ 1 = m, δ 1 = m, λ1 = m, δ1 = m, λ1 = m, δ1 = 618 m, λ1 = m, δ1 = 302 m, λ1 = m, δ1 = 113 m

15 Regionale Grundwasserfliessysteme Überregionales Profil E-E Grundwasserfliessysteme,Thermalquellen Butscher, C., Huggenberger, P. and Zechner, E. (2011b), Engineering Geology 117(3-4), Anisotropie + Störungen + k-werte entsprechend Stratigraphie

16 Link-Wasser-Gestein: Geochemische Prozesse Prozesse, welche für H2S im Malm Grundwasserträger verantwortlich sind: thermische Dekomposition des organischen Schwefels, Pyrit Lösung, bakterielle Reduktion (BSR) (1), und thermochemische Sulfatreduktion (TSR) (2)

17 Fazit Gesamtsicht bei Nutzung des Untergrundes Konflikte zwischen verschiedenen Nutzungen vorprogrammiert Geothermie Förderung nicht konventionelles Gas Prioritäten: Wasser, Geothermie (langfristig Grundwasser und Tiefengrundwasser von grosser Bedeutung für die Schweiz und Europa) Fehlendes Know-how Tiefengrundwasser, Schutzkonzepte fehlen. Prozesskenntnisse über die hydraulisch-felsmechanischen und geochemischen Vorgänge und deren Zusammenwirken fehlen, müssten gezielter entwickelt werden. Beurteilung der Risiken (nationale und internationale Forschung). Fachliche Beurteilung durch Behörden? Transparente projektspezifische Information, grenzüberschreitende Aspekte Fazit: aktueller Kenntnisstand über Prozesse, rechtliche Grundlagen etc. im Zusammenhang mit der Förderung unkonventioneller Gasvorkommen nicht ausreichend für die Erteilung von Konzessionen

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