Überblick zum Maßnahmenbereich Bergbaufolgen (Braunkohle)

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1 Überblick zum Maßnahmenbereich Bergbaufolgen (Braunkohle) Informationsseminar»Umsetzung der WRRL in Sachsen«Bergbaulich beeinflusste Fließgewässer z. B. `Große` Spree zwischen Uhyst und Bärwalde Foto: Herbst Bergbaufolgeseen z. B. Blunoer Südsee Foto: Herbst

2 Ausgangssituation / Belastungen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

3 Partwitzer, Geierswalder, Sedlitzer und Senftenberger See Foto: LMBV Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

4 Auswirkungen eines Braunkohlentagebaus Erhebliche Veränderungen von Fließgewässern Absenkung des Grundwasserspiegels bis unter das Kohleflöz Entstehung von Kippen und Halden (zumeist inhomogen verkippt) Zerstörung des natürlichen geologischen Schichtenaufbaus Entstehung von vertikalen Verbindungen zwischen Grundwasserleitern Intensiver Zutritt von Luftsauerstoff Verwitterung von Pyrit und Markasit in tertiären Kiesen und Sanden Entstehung von Säure, Sulfat und Eisen Je nach Pyritgehalten erfolgt z. T. eine sehr starke Versauerung der Kippen und der entwässerten geologischen Schichten Bildung eines sehr hohen Versauerungspotentials für Grund- und Oberflächenwasser (Seen und Fließgewässer) ph Werte von unter 3,0 sind möglich Entstehung von Bergbaufolgeseen nach Flutung der Restholform und Wiederauffüllung des Grundwasserdefizits Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

5 Auswirkungen der Pyritoxydation Pyritoxydation FeS 2 + 3,5 O 2 + H 2 O Fe SO H + Eisen-II-disulfid Eisen Sulfat - Säure Eisen-II- Oxydation 4 Fe 2+ + O H 2 O 4 Fe(OH) 3 + 8H + Eisenhydroxid setzt sich ab Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

6 Welche chemischen Belastungen können den Auswirkungen des Braunkohlenbergbaus zugeordnet werden? Schwefelsäure ph-wert Belastung Versauerung ph << 6,0 Sulfat sehr hohe Leitfähigkeit Wassernutzung eingeschränkt Eisen Braunfärbung des Wassers Verockerung - > 3,0 mg/l Ammonium Vergiftungswirkung möglich insb. Fischbestand gefährdet Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

7 Bergbaufolgeseen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

8 Belastungen der Standgewässer-Wasserkörper häufig starke chemische Belastungen Standsicherheit der Böschungen Speicher Lohsa II Foto: Herbst Blunoer Südsee 236 mg/l Eisen; 2,6 ph-wert; mg/l Sulfat (2008) Foto: Herbst Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

9 WRRL-relevante Bergbaufolgeseen zur Zeit: WS 3 Seen OS 5 Seen zukünftig: WS 20 Seen OS 23 Seen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

10 zur Zeit WRRL-relevante Bergbaufolgeseen Name des Sees Ökol. Zustand Biol. Zustand Schadstoffe Chem. Größe ph-wert Sulfat Fe. ges. ÖKO-Liste Zustand ha mg/l mg/l Halbendorfer See 3 2 Olbasee 3 2 Olbersdorfer See 3 3 nicht gut (Organozinnv.) nicht gut (Organozinnv.) nicht gut (Organozinnv.) gut 85 3, ,01 gut 56 4, ,62 gut 60 7, ,06 SP Knappenrode 3 3 gut gut 279 8, ,08 SP Lohsa I, RL Friedersdorf SP Lohsa I, RL Mortka 3 3 gut gut 118 8,1 83 0, gut gut 233 8,1 91 0,05 Summe 831 Kulkwitzer See 2 2 gut nicht gut (4.4-DDT) 159 8, ,03 SP Borna 3 3 gut gut 277 8, ,06 SP Witznitz 4 4 gut gut 222 8, ,11 Summe Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

11 West- und Ostsachsen Lageübersicht - Bergbaufolgeseen Nördlich von Leipzig Es entsteht eine Wasserfläche von ca ha Südlich von Leipzig Region Hoyerswerda Südlich Görlitz 20 Seen 23 Seen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

12 bergbaulich beeinflusste Fließgewässer-Wasserkörper (bbb Flg.-WK) Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

13 Belastungen der bbb Fließgewässer-Wasserkörper überw. starke morphologische Belastungen `Große` Spree zwischen Uhyst und Bärwalde 3,4 mg/l Eisen (Zerre, 2009) Foto: Herbst z. T. starke chemische Belastungen Kleine Spree bei Spreewitz 13,9 mg/l Eisen (Spreewitz, 2009) Foto: LD-D Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

14 bbb Fließgewässer in Sachsen Von Lkm bbb Fließgewässerstrecke in Brandenburg, Sachsen-Anhalt, Sachsen und Thüringen sind in Sachsen 966 Lkm (54 %) vorhanden Davon zählen 413 Lkm (ca. 43%) zum WRRL Berichtsgewässernetz 147 Lkm in Ostsachsen davon 116 Lkm 1. Ordnung und 31 Lkm 2. Ordnung 266 Lkm in Westsachsen davon 171 Lkm 1. Ordnung und 95 Lkm 2. Ordnung ca. 6 % der WRRL-relevanten Fließgewässerstrecke In Sachsen weisen insgesamt 55 Fließgewässer-Wasserkörper (Flg.-WK) eine bergbauliche Beeinflussung auf In Ostsachsen sind 17 (11-1. Ord. und 6-2. Ord.) Fließgewässer-Wasserkörper und in Westsachsen sind 38 (18-1. Ord. und Ord.) Fließgewässer- Wasserkörper bergbaulich beeinflusst ca. 10 % aller Wasserkörper in Sachsen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

15 bbb Flg.-WK - morphologischhydrologische Belastungen - OS 86 % 19 % 65 % 77 % Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

16 Ökologischer Zustand bbb Flg.-WK - Ostsachsen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

17 bbb Flg.-WK - Ostsachsen chem. Belastungen WRRL Parameter Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

18 bbv Flg.-WK - Ostsachsen Belastungen indirekt wirkender Parameter Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

19 Anforderungen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

20 Ziele nach dem Braunkohlentagebau Guter ökologischer Zustand bzw. gutes ökologisches Potential und guter chemischer Zustand Herstellung eines sich weitgehend selbst regulierenden Wasserhaushaltes unter Berücksichtigung der ökologischen Bedingungen sowie notwendiger ( 1 Abs. 1 SächsWG) und geplanter Wassernutzungen Die Ziele leiten sich aus gesetzlich verankerten Planungsprozessen (Landesplan, Regionalplan, Braunkohlenplan) und anderen relevanten Gesetzen (Bundesberggesetz, Wasserhaushaltsgesetz, WRRL) ab Diese Ziele werden in Verwaltungsverfahren nach Bundesberggesetz (Abschlussbetriebspläne, Betriebspläne Folgen des Grundwasserwiederanstiegs) und nach Wasserrecht (Planfeststellungsverfahren zur Errichtung von Gewässern) präzisiert und umgesetzt Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

21 Anforderungen an die Wasserqualität in den Bergbaufolgeseen und den bbb Fließgewässern WRRL BUND Sachsen Sachverhalt Fischereiwirtschaft ph-wert > 6,5 Trinkwasser (Uferfiltrat) Betonaggressivität Speicherfunktion für Mindestwasserführung und Hochwasserschutz Anforderung Festlegung von Umweltqualitätsnormen (UQN) und Orientierungswerten (OTW) für ausgewählte Parameter (Chem und Eco Liste; Chemie Tochterrichtlinie) Festlegung von UQN und OTW für ausgewählte Parameter (Oberflächenwasserverordnung) Festlegung von UQN und OTW für ausgewählte Parameter (Sächsische Wasserrahmenrichtlinienverordnung) Sulfat < 240 mg/l Sulfat > 200 mg/l = schwach; > 600 mg/l = mäßig; > mg/l = stark Bewirtschaftungsgrundsätze zw. Brandenburg und Sachsen; Festlegung von Zielwerten für Einleitungen aus den Bergbaufolgeseen in die öffentliche Vorflut Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

22 Umweltqualitätsnormen, Orientierungswerte für braunkohlebergbaubürtige Belastungen nach WRRL Parameter nach WRRL nach OgewV Bewirtschaftungsgrundsätze BB+SN Ausleitkriterien ph-wert 6,5 bis 8,5 6,5 bis 8,5 6 bis 8 Eisen gesamt keine Vorgabe keine Vorgabe Eisen gelöst keine Vorgabe keine Vorgabe Ammonium keine Vorgabe ca. 0,3 Aluminium keine Vorgabe keine Vorgabe Zink (Sediment) 800 mg/kg 800 mg/kg Kupfer (Sediment) 160 mg/kg 160 mg/kg Nickel 20 µg/l 20 µg/l Mangan keine Vorgabe keine Vorgabe Arsen (Sediment) 40 mg/kg 40 mg/kg Sulfat keine Vorgabe keine Vorgabe < 3 mg/l < 1 mg/l < 1,5 mg/l < 1 mg/l < 0,04 mg/l 450 mg/l (P. Wilh.tal) Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

23 Referenzbeispiel Morphologie Typ 15 - Pulsnitz Prallbaum Inselbildung Sturzbaum mit Treibholzverklausung Tiefenkolk Fotos: Herbst Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

24 Maßnahmen Bergbaufolgeseen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

25 Phasen der Entstehung von Bergbaufolgeseen Bergrecht Wasserrecht Herstellung des Gewässers Bergmännische Grundsanierung Bergbaubedingte wasserwirtschaftliche Nachsorge Ziele: Stabilisierung des Zielwasserstandes (Auffüllung Grundwasserabsenkungstrichter) Stabilisierung der Wasserbeschaffenheit Errichten wasserwirtschaftlicher Bauwerke Fluten des Bergbaufolgesees 1. Nachsorgephase bis 15 Jahre 2. Nachsorgephase bis 25 Jahre Basisaufwand zur Gewässerunterhaltung Quelle: LMBV Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen 2030

26 Aktive Flutung Foto: LMBV Aktive Flutung von Bergbaufolgeseen während der Flutungsphase und der Nachsorgephase zur Regulierung der Wasserqualität Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

27 Wiederauffüllung Grundund Oberflächenwasserdefizit nur LMBV Bereich Stand: Stand: ,7 Stand: ,9 4,3 7 5,7 1,1 5,1 2,8 0 4,6 2,9 Auffüllung Lausitz Grund- und Oberflächenwasserdefizit Lausitz Auffüllung Mitteldeutschland Grund- und Oberflächenwasserdefizit Mitteldeutschland Angaben in Mrd. m 3 Quelle: LMBV 25 der 43 WRRL-relevanten Bergbaufolgeseen sind gefüllt = 58 % (Stand: September 2010) Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

28 Maßnahmen zur Beeinflussung der Wasserqualität in Bergbauseen Beispiele : passive In-situ- Maßnahme Grundwasser Aktive In-situ Maßnahme In-Lake-Maßnahme On-site-Anlage Kippe Hydrotechnische Maßnahmen Oberflächenwasser Einbringen von Fremdwasser (OW-Wasser aus Fließgewässer, Speichern, Talsperren oder Grubenwasser aus dem aktiven Braunkohlebergbau) in der Flutungs- und Nachsorgephase Bodenmechanische Maßnahmen GW-Körper Einbringen von Alkalien (OH ) in den Abraum Kalkmilchzugabe bei Rütteldruckverdichtung Hydrochemische Maßnahmen Oberflächenwasser Wasserreinigungsanlagen elektrochemische Wasserbehandlung Grundwasserstrom passive In-situ-Reaktoren aktive In-situ- und Fluidbettreaktoren Seewasserkörper Einbringen von alkalischen Stoffen zur Hydrooxidbildung, Carbonatfällung Einsatz von organischen Materialien zur Anregung der Mikrobiologie (Sulfatreduktion) Natürliche Selbstreinigung (Biologie) Seewasserkörper Mikrobiologie Makrophyten Nahrungskette im See Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

29 Maßnahmen bbb Fließgewässer-Wasserkörper Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

30 Maßnahmen zur Verbesserung der Morphologie Istzustand Referenzzustand Es gelten die gleichen Ziele wie bei den nicht bbb Flg.-WK Für die einzelnen Fließgewässertypen sind zur Renaturierung die gleichen Maßnahmen auch für die bbb Flg.-WK geeignet Es geht um: Erhöhung von Breiten-, Tiefen-, Strömungs- und Substratvarianz sowie weitgehende Vervollständigung eines standortgerechten Ufergehölzstreifens Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

31 Maßnahmen zur Reduzierung der chemischen Belastungen der Fließgewässer-Wasserkörper Art des Eintrages Quelle Ziel Methode / Maßnahme Ort der Behandlung Punkteinleitung aus Grubenwasserreinigungsanlage (GWRA) oder aus einem Bergbaurestsee Regulierung des ph-wertes und des Eisengehaltes Zugabe von basischen Stoffen, wie z. B. Natronlauge, Brantkalk, Dolomit Behandlung erfolgt entweder in einer GWRA oder im Bergbaurestsee Diffuser Eintrag saures, eisen- und sulfatbelastetes Grundwasser Regulierung des ph-wertes und des Eisengehaltes z. B. Unterbindung des Grundwasserzustroms durch abpumpen und dann Zugabe alkalischer Stoffe; Absetzbecken für Eisenhydroxid innerhalb des Flussverlaufes Behandlung z. B. in einer GWRA Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

32 Tzschelln Grubenwasserreinigungsanlage Foto: Vattenfall Anlage des aktiven Bergbaus (Vattenfall) zum Schutz der Wasserqualität in den Fließgewässern, in die eingeleitet wird (Neutralisation und Enteisung) Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

33 Anwendung des Prinzips Strahlquellen und Trittsteine Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

34 Strahlquellen und Trittsteine Strahlquellen und Trittsteine vorzugsweise in den Abschnitten anlegen, die bereits eine relativ gute Strukturqualität aufweisen Strahlquellen haben - stromabwärts eine Strahlwirkung von ca. 3,5 km (Typ 15 2,5 km lang) - stromaufwärts eine Strahlwirkung von ca. 1,5 km Trittsteine haben - stromabwärts eine Strahlwirkung von ca. 1,0 km (Typ 15 0,5 km lang) - stromaufwärts eine Strahlwirkung von ca. 0,5 km (aus: Deuter Rat für Landespflege, Nr. 81, 2008, S. 17) Die ausgewählten Maßnahmen müssen mit den im Maßnahmenprogramm des Hintergrundpapiers aufgeführten Maßnahmen stimmig sein. Die ausgewählten Maßnahmen müssen von der Art und Weise zum vorhandenen Fließgewässertyp passen. Bei der Lagebestimmung der Abschnitte ist das Flächeneigentum zu berücksichtigen Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

35 Morphologische Kennlinie des bbb Flg.-WK Kleine Spree Spreewitz Burghammer Weißkollm Lohsa Jetscheba Kauppa Göbeln Speicher Burghammer Absturz Burg Verteilerwehr Spreewiese Lomschanke Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

36 Vorhandene Restriktionen am bbb Flg.-WK Kleinen Spree Spreewitz Burghammer Weißkollm Lohsa Jetscheba Kauppa Göbeln Braunfärbung, st. Verockerung schw. Verock. Vorhaben LMBV Ausbau Kleine Spree Dichtung muss vorauss. erhalten bleiben Grundwasser Wiederanstieg bis ca Absturz Burg verlegt, Profil verändert gedichtet Verteilerwehr Spreewiese Speicher Burghammer Lomschanke Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

37 Verortung von Strahlquellen und Trittsteinen Kleine Spree Spreewitz Burghammer Weißkollm Lohsa Jetscheba Kauppa Göbeln Braunfärbung, Verockerung Vorhaben LMBV Ausbau Kleine Spree schw. Verock. Dichtung muss vorauss. erhalten bleiben Strahlquell Trittstein Grundwasser Wiederanstieg bis ca Absturz Burg verlegt, Profil verändert gedichtet Verteilerwehr Spreewiese Speicher Burghammer Lomschanke Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

38 Wirkung von Strahlquellen und Trittsteinen Kleine Spree Spreewitz Burghammer Weißkollm Lohsa Jetscheba Kauppa Göbeln Braunfärbung, Verockerung Vorhaben LMBV Ausbau Kleine Spree schw. Verock. Dichtung muss vorauss. erhalten bleiben Strahlquell Trittstein Grundwasser Wiederanstieg bis ca Absturz Burg verlegt, Profil verändert gedichtet Verteilerwehr Spreewiese Speicher Burghammer Lomschanke Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

39 Fazit Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

40 Fazit - 1 Trotz deutlich höherer Belastungssituation gegenüber den natürlichen Flg-WK werden auch bei den bbb Flg.-WK die Ziele der WRRL umgesetzt, ggf. in einem geringeren Tempo Bei der Planung von Maßnahmen ist aufgrund der hohen morphologischen und chemischen Belastungen immer die Frage nach der Verhältnismäßigkeit zu stellen Gerade wegen der vorhandenen höheren Belastungen bei den bbb Flg.-WK ist eine konsequente Anwendung des Strahlquellen- und Trittstein-Prinzips erforderlich, um die Kosten im Rahmen halten zu können Stärkere Nutzung der von BUND und den Braunkohleländern bereitgestellten finanziellen Mittel für den Sanierungsbergbau auch für die Umsetzung der WRRL insbesondere an den bbb Flg.-WK, wo die LMBV gegenwärtig für sich keine Verpflichtungslage sieht Voraussetzung dafür ist, dass genau diese Themen morphologische Renaturierung aller bbb Flg.-WK und Behandlung der stark belasteten Grundwässer, die durch den Grundwasserwiederanstieg hervorgerufen, diffus in die bbb Flg.-WK übertreten im Rahmen des fünften Verwaltungsabkommens zwischen BUND und Braunkohleländern in das Aufgabenspektrum der LMBV aufgenommen werden Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

41 Fazit - 2 Bei den bbb Flg.-WK spielt die z. T. sehr hohe Belastung durch den nicht WRRLrelevanten Parameter Eisen eine entscheidende Rolle, weil dadurch die biologischen Komponenten stark beeinträchtigt werden und ein guter ökologischer Zustand nicht möglich ist Das hohe und langfristig vermutete Nachlieferungspotential an Eisen wird bei Nicht- oder nur teilweiser Behandlung wegen gegebenenfalls unverhältnismäßig hoher Kosten zur Ausweisung von weniger strengen Umweltzielen für die betroffenen bbb Flg.-WK führen Die Bergbaufolgeseen `Badesee Halbendorf` und `Olbasee` haben mehrere Jahrzehnte lang gezeigt, dass eine saure Wasserqualität und eine intensive Erholungsnutzung durchaus miteinander vereinbar sind Voraussetzung ist aber, das die sauren Seen für die sie umgebende Umwelt keine Gefährdung darstellen oder ausüben Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen

42 Erholungsnutzung Bärwalder See Entwicklungspotential Erholungspotential Foto: Herbst Foto: LMBV Januar 2011 Dr. Frank Herbst, Abt. 4 Wasser, Boden, Wertstoffe; Referat 46 Bergbaufolgen