Geologie-, Bau- & Umweltconsult Beratende Geologen und Geotechniker BDG/DGG/DGGT

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1 Geologie-, Bau- & Umweltconsult In der Asbach Alfter T (0228) F (0228) info@gbu-consult.de Geohydrologische Beurteilung Projekt: BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse Projekt-Nr.: 110/07/04 Projektbearbeiter: U. Kania M. Rumi L. Volz Auftraggeber: WGZ Immobilien + Treuhand Roostrasse Koblenz Datum: 31. August 2004

2 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Inhaltsverzeichnis 0 PROJEKT UNTERLAGEN LAGE GEOGRAPHISCHER, GEOLOGISCHER & HYDROLOGISCHER ÜBERBLICK Geographischer Überblick Geologischer Überblick Hydrologischer Überblick ÖRTLICHE SITUATION Schichtenfolge Wasserführung im Baugrund VERSICKERUNG Wasserdurchlässigkeit Sickerversuch Versuchsergebnisse Beurteilung SCHLUSSBEMERKUNGEN von 13

3 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Anlagen: 1 Ausschnitt aus der Topographischen Karte 1:25.000, Blatt Godesberg 2 Ausschnitt aus der Geologischen Karte 1:25.000, Blatt Godesberg 3 Übersichtslageplan M = 1: Bohrprofile n. DIN Protokolle der Versickerungsversuche VS von 13

4 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August Projekt Unser Büro wurde mit Datum vom von der WGZ Immobilien + Treuhand GmbH, Roonstraße 7, Koblenz, mit der Erstellung eines Geohydrologischen Gutachtens zum BV Wachtberg Berkum, B Plan Nr.: Alte Gasse beauftragt. Auf Basis aller Aufschluss- und Laborergebnisse sind die geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse im Hinblick auf die Versickerungsfähigkeit des Untergrundes am unmittelbaren Projektstandort darzustellen und zu erläutern. Zum Zeitpunkt der Bearbeitung lag eine detaillierte Planung nicht vor. Auf Grundlage des ATV Arbeitsblattes A138 und entsprechend 51a LWG NRW wurde gestützt auf fünf im Gelände durchgeführte Versickerungsversuche die Wasserdurchlässigkeit kf-wert der Bodenschichten ermittelt und beurteilt. 1 Unterlagen Zum Zeitpunkt der Erstellung des Gutachtens lagen unserem Büro folgende Planunterlagen vor: Übersichtslageplan M = 1 : 2500 Benutzt wurden darüber hinaus folgende Karten: Topographische Karte, Blatt 5307 Bad Godesberg, Maßstab 1: Geologische Karte, Blatt 5307 Bad Godesberg, Maßstab 1: Bodenkarte Nordrhein-Westfalen, Blatt Bonn, Maßstab 1: Ingenieurgeologische Karte NRW, Blatt Bonn, Maßstab 1: von 13

5 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August Lage Das ca. 7 ha große Gelände liegt am Südwestrand von Wachtberg Berkum nordwestlich der Alten Gasse zwischen der K58 Wachtbergring und der Oberdorfstraße. Im Nordwesten schließt das Gebiet an eine größere Ackerfläche an. Im Südosten wird das Erschießungsgebiet begrenzt durch ein vorhandenes bzw. geplantes Wohngebiet. Die mittlere Höhe über NN beträgt etwa 253 m. Die Geländemorphologie zeigt eine Gefälle in nördlicher Richtung. Die nächste Vorflut bildet ein parallel südlich der Rathausstraße zu Tal fließender Bach. Abb. 1 3 Geographischer, Geologischer & Hydrologischer Überblick 3.1 Geographischer Überblick Die Untersuchungsfläche liegt im südlichsten Teil des naturräumlichen Raumes der Köln- Bonner Bucht. Diese bildet, begrenzt durch den Anstieg zur Eifel im Westen (Steilrand zur Ville) und durch das Bergische Land mit Siebengebirge im Osten, den südlichen Teil des jungen tektonischen Senkungsgebietes der Niederrheinischen Bucht. 5 von 13

6 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Die Morphologie des Naturraumes der Kölner Bucht wird durch den Gebirgsaustritt des Rheins bei Bonn-Bad Godesberg und der sich nach Norden verbreiternden Flussterrassenlandschaft des Rheins sowie der lokalen Nebenflüsse geprägt. Im Untersuchungsgebiet herrscht eine mittlere Reliefenergie und somit ein hügeliges und zertaltes Landschaftsbild vor. 3.2 Geologischer Überblick Das untersuchte Gelände liegt im südlichen Teil der Niederrheinischen Bucht. Diese greift keilförmig, als Ausläufer des norddeutschen Flachlandes tief nach Süden in das Rheinische Schiefergebirge hinein und trennt das rechtsrheinische Bergische Land von der linksrheinisch gelegenen Nordeifel. Abb.1: Strukturübersicht der Niederrheinischen Bucht Den südsüdöstlichen Teil der Niederrheinischen Bucht bildet tektonisch gesehen die Kölner Scholle, in der auf dem Grundgebirge aus unterdevonischen Schiefern und Grauwacken, mitteldevonischen Sandsteine, oberdevonischen Kalksteinen und Schiefern bis zu 400 m mächtige tertiäre und quartäre Lockersedimente lagern. Die aus Lockersedimenten des Tertiär und Quartär gebildeten Deckschichten im USG wurden morphologisch durch die wechselnden Kalt- und Warmzeiten, mit einhergehender Hebung des Rheinischen Schiefergebirges im Pleistozän, geprägt. Zeugnisse dieser landschaftsprägenden Abläufe sind die Terrassenbildungen mit ihren Verebnungsflächen und Geländekanten. 6 von 13

7 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Im Pleistozän (Eiszeitalter) führte der Wechsel ausgeprägter Kalt- und Warmzeiten, in Verbindung mit der fortdauernden Hebung des Rheinischen Schiefergebirges zur Ablagerung der verschiedenen Terrassen des Rheins. Die Terrassensedimente sind Ablagerungen der Zwischeneiszeiten, der sog. Warmzeiten (MORDIZOL 1951). Sie bestehen überwiegend aus Sanden und Kiesen, die zum Teil oberflächennah verlehmt sein können. In den Kaltzeiten lagerte sich der aus den Schotterfluren herausgeblasene Feinkornanteil oft in mehreren Generationen übereinander als Löß oder Flugsand ab. Nach Umlagerungsprozessen, durch Bodenkriechen oder Abschwemmungen entstand zum Teil Schwemmlöß. Der Löß ist im oberen Bereich der Bodenschichten durch Entkalkung und Verwitterung zu Lößlehm umgewandelt. Auf Hängen mit geringerer Lößmächtigkeit ist der Anteil an Verwitterungsderivaten der unterlagernden Gesteine (Schichten) deutlich erhöht. Es handelt sich dann um Hanglehm. 3.3 Hydrologischer Überblick Für ingenieurgeologische Fragen ist im allgemeinen nur das oberste Grundwasserstockwerk von Bedeutung, das Sande und Kiese der Niederterrasse und der Auenbereiche, sowie der rechtsrheinischen Jüngeren Mittelterrasse umfasst. Diese Schichtenfolge wurde auf der Untersuchungsfläche nicht angetroffen/erbohrt. Grundwasser wurde zum Zeitpunkt der Untersuchungen nicht angetroffen. 4 Örtliche Situation 4.1 Schichtenfolge Nach Ausweis der geologischen Karte und auf der Grundlage der Bodenaufschlüsse kann der Schichtenaufbau wie folgt beschrieben werden: Unter der ca cm starken Mutterbodendeckschicht (Ackerboden) folgen Schluffschichten (Löß und Lößlehm) mit örtlich tonigen und steinigen Beimengungen, die aufgrund des hohen Wassergehaltes und eines mittleren Wasserbindevermögens eine steif weiche und weiche Konsistenz auf- 7 von 13

8 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 weisen. Bodenentwicklungsgeschichtlich dokumentieren diese Schichten die sog. Parabraunerde In Tiefen ab ca. 1,80 m wurden hierunter die zu Ton verwitterten Felsschichten des Rheinischen Schiefergebirges erbohrt, deren Verwitterungsgrad mit zunehmender Tiefe abnimmt und die dann in kompakter plattiger und bankiger Form anstehen. 4.2 Wasserführung im Baugrund Freies Grundwasser wurde zum Zeitpunkt der Untersuchungen nicht angetroffen. Wasser in Form von Schichtenwasser wurde während der Bohrarbeiten in allen Bohrung in Tiefen zwischen 2,30 m und 3,20 m angetroffen. Die hohen Wassergehalte deuten darauf hin, dass vor allem nach den niederschlagsreichen Monaten mit vermehrtem Schichtenwasservorkommen im gesamten Bereich der Untersuchungsfläche gerechnet werden muss. Dies bestätigen auch Untersuchung aus Projekten, die im nahen Umfeld des B - Plan Gebietes durchgeführt wurden. Ursache hierfür sind Inhomogenitäten, die teils durch Materialunterschiede, teils durch Trenn/Schichtflächen hier insbesondere der Übergang vom Schluff zum Ton - bedingt sind. Nach Auskunft Ortsansässiger wird das Ackergelände über Dränagestränge entwässert. Die Wasserspende ist niederschlagsabhängig. 5 Versickerung 5.1 Wasserdurchlässigkeit Die Durchlässigkeit des Sickerraumes ist die wesentliche quantitative wie auch qualitative Voraussetzung für das Versickern von Niederschlagswasser. 8 von 13

9 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Die Durchlässigkeit der Lockergesteine hängt maßgeblich von ihrer Korngröße, Kornverteilung und Lagerungsdichte ab, bei bindigen Böden entscheidend auch vom Gefüge und der Wassertemperatur und wird durch den Durchlässigkeitsbeiwert (kf-wert) in der Maßeinheit m/s ausgedrückt. 5.2 Sickerversuch Zur Erkundung der Wasserdurchlässigkeit des Untergrundes wurden fünf Versickerungsversuche zur Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwertes nach USBR Earth Manual durchgeführt. Hierzu wurden 5 Rammkernsondierung bis in 5 m Tiefe abgeteuft und der Schichtenaufbau aufgenommen. Die Versickerungsbohrungen wurden mit einem Durchmesser von 60 mm bis zu einer Endteufe von 2,00 m bzw. 3,00 m niedergebracht. Das Bohrloch wurde mit einer PVC-Vollrohrgarnitur bis in Tiefen von 1,0 m bzw. 1,5 m unter Geländeoberkante (GOK) ausgebaut und mit einer Quelltonabdichtung zur Oberfläche hin versehen. Nach einer ausreichenden Sättigungszeit (45 min) wurde durch Befüllen des Standrohres die Sickerrate pro Zeiteinheit gemessen. Auf der Grundlage dieser Sickerrate lässt sich der k f -Wert (Durchlässigkeitsbeiwert) als bestimmende Kenngröße für die Aufnahmefähigkeit des Untergrundes für Niederschlagswasser berechnen. Der Profilaufbau der Rammkernsondierung/Versickerungsbohrung ist dem Schichtenverzeichnis nach DIN 4022/4023 in der Anlage 4 zu entnehmen. 5.3 Versuchsergebnisse Die Auswertung erfolgte nach USBR Earth Manual. Der nach dem Gesetz von DARCY für die Bodenschicht ermittelte k f -Wert liegt bei: 9 von 13

10 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Tab. 1: kf-werte: Versuch Bodenart Tiefe (m) kf-wert VS 1 1,50 2,30 4,5 x 10-7 m/s VS 2 1,50-2,00 3,7 x 10-7 m/s VS 3 Schluff, sandig, tonig, steinig 1,50-3,00 6,6 x 10-7 m/s VS 4 1,50-3,00 3,7 x 10-5 m/s VS 5 1,50-3,00 3,7 x 10-7 m/s Nach DIN sind die Bodenschichten im Bereich der Versickerungsversuche als schwach durchlässig zu klassifizieren (sh. Tabelle 2). Tab. 2: Durchlässigkeitsbereiche in Abhängigkeit vom Durchlässigkeitsbeiwerte (nach DIN , 1998) Kf-Wert (m/s) Unter 10-8 Bereich sehr schwach durchlässig 10-8 bis 10-6 schwach durchlässig Über 10-6 bis 10-4 Über 10-4 bis 10-2 Über 10-2 durchlässig stark durchlässig sehr stark durchlässig 5.4 Beurteilung Voraussetzung für die Versickerung ist nach 51a LWG eine hinreichende Durchlässigkeit des Untergrundes/Bodens. Als Grenz-Durchlässigkeitsbeiwert für die Wasseraufnahme ist von einem kf-wert 5,0x10-6 m/s auszugehen, damit eine ausreichende Versickerung im Sinne des 51 a LWG erzielt wird. 10 von 13

11 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Die Anforderungen an die Durchlässigkeit des Untergrundes für eine Versickerungseinrichtung werden nach 51 a LWG nicht erfüllt. Eine Versickerung über Versickerungsmulden kann demnach nicht in Betracht kommen. Versickerungsmulden sind flache (max. Tiefe 0,50 m), meist mit Gras bepflanzte Bodenvertiefungen, in denen das zulaufende Regenwasser kurzzeitig zwischengespeichert werden kann, um dort an Ort und Stelle in den Untergrund zu versickern. Die Anwendungsgrenze einer Versickerungsmulde kann prinzipiell erweitert werden, wenn die realtiv geringe Versickerungsrate einer Mulde durch ein vergrößertes Speichervolumen ausgeglichen wird. Dies kann z.b. durch ein Mulden - Rigolen - Element erfolgen. Als Grenz-Durchlässigkeitsbeiwert nach ATV-DVWK Arbeitsblatt A138 ist für ein solches System von einem kf-wert 1,0 x 10-6 m/s auszugehen. Diese Anforderungen werden an den untersuchten Stellen ebenfalls nicht erfüllt. Insgesamt wird von einer Versickerung in den Lehmdeckschichten aus folgenden Gründen abgeraten: geringe Durchlässigkeit der anstehenden Bodenschichten jenseits der Anforderungen von 51 a LWG und ATV-DVWK Arbeitsblatt A138 erhöhte Gefahr von Schichtwasserbildung auf den unterlagernden, undurchlässigen Tonschichten bei konzentrierter Einleitung von Wasser durch die Versickerungsanlage Gefahr der Beeinträchtigung von Gebäuden, die evtl. auf den Tonschichten gründen, auf denen sich das Wasser staut Eine Versickerung in den Tonschichten scheidet ebenfalls aus, da hier die Durchlässigkeiten um eine bis zwei Zehnerpotenzen ungünstiger ausfallen, als in den Lehmdeckschichten. Die Felsschichten bieten als Versickerungsräume lediglich Spalten und Klüfte, deren Aufnahmefähigkeit aufgrund örtlich schwankender Verwitterungsprozesse engräumig stark differiert. In Bereichen, die für Versickerungsanlagen in Frage kommen sind sie in der Regel zudem mit Verwitterungsprodukten (Ton, Schluff) gefüllt, so dass die Wasserdurchlässigkeit hier mit den Tonschichten vergleichbar ist. Darüber hinaus kann der erforderliche Sohlabstand zwischen Versickerungsanlage und Grundwasser von > 1 m je nach Tiefenlage der Sohle u.u. nicht eingehalten werden. 11 von 13

12 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August Schlussbemerkungen Dieses Gutachten ist von unserem Auftraggeber oder dessen Vertreter allen am Projekt maßgeblich Beteiligten vollständig zur Kenntnis zu bringen. Änderungen in den Grundlagen und vom Gutachten abweichende Bauausführungen bedürfen der Überprüfung und der Zustimmung. Der Bericht gibt den Kenntnisstand vom 31. August 2004 wieder. GBU Geologie-, Bau- & Umweltconsult Beratende Geologen und Geotechniker Bonn, den 31. August 2004 Dipl.-Geol. M. Rumi (Geschäftsführer) U.Kania (Geschäftsführer) 12 von 13

13 Geologie-, Bau- & Umweltconsult Geohydrologische Beurteilung BV Wachtberg - Berkum B Plan Nr.: Alte Gasse 31. August 2004 Anlagen 13 von 13

14 Ausschnitt aus der Topographischen Karte Anlage: 1 Projektnummer: 110/07/04 Projekt: Alte Gasse, Wachtberg - Berkum Bearbeiter: Pa. GBU Geologie-, Bau- & Umweltconsult

15 Ausschnitt aus der Geologischen Karte Anlage: 2 Projektnummer: 110/07/04 Projekt: Alte Gasse, Wachtberg - Berkum Bearbeiter: Pa. GBU Geologie-, Bau- & Umweltconsult Rumi, Knüpfer & Partner

16 RKS/VS 2 RKS/VS 4 RKS/VS 1 RKS/VS 5 RKS/VS 3 Legende:...Rammkernsondierung RKS und Versickerungsversuch VS Projektnummer: 110/07/04 Alte Gasse, Wachtberg - Berkum Lageplan Maßstab: Bearbeiter: 1:2500 Datum: Pa. Anlage: GBU Geologie-, Bau- & Umweltconsult Beratende Geologen und Geotechniker 3 T: F:

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22 BV B - Plan "Alte Gasse" Az.Nr.: Anlage Nr.: 110/07/ Versickerungsversuch - Nr.: VS 1 Untersuchungsdatum : h = Mittellage des Wasserspiegels über GOK 30 cm a = Tiefe der Verrohrung 150 cm A = Länge unverrohrtes Bohrloch 80 cm H = Bohrlochsohle 220 cm Tu = e = Tiefe Wasserspiegel bis Grenze der untersuchten Schicht, bzw. Hang- oder GW-Horizont Abstand von Sohle Bohrloch bis Grenze der untersuchten Schicht, bzw. Hangoder GW-Horizont 250 cm 10 cm 2r = Bohrlochdurchmesser 6 cm r = 1/2 Bohrlochdurchmesser 3 cm a ) Versickerte Wassermenge Q: 1590,0 cm³ in 670 sec Die Wartezeit betrug: b ) Auswertung nach USBR Earth Manual (1974) 45 min H / TU = 220 / 250 = 0,88 TU / A = 250 / 80 = 3,1 maßgebend: Formel I Formel II X Formel I : K = Q Cu x r x H A / H = / = H / r = / = 23 = Cu K = = cm/sec x x = m/sec Formel II : K = 2 Q (Cs + 4) x r (Tu + H - A) A / r = 80 / 3 = 26,7 86 = Cs 4,75 K = = 4,51E-05 cm/sec ( ) x 3 x r x ( ) = 4,51E-07 m/sec