Nachhaltige Nutzung von Ressourcen 3D Raumplanung

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1 Urbane Geologie Regio Basel Topics Nachhaltige Nutzung von Ressourcen 3D Raumplanung Wasser Trinkwasser, Landwirtschaft, Ökosysteme Energie Erdwärme Erwärmung - Risiken Gefährdungen, Risiken Prof. Dr. Peter Huggenberger,

2 Aufgaben - Kompetenzen - Vernetzung Forschung und Lehre an der Leistungsauftrag mit den Kantonen (Grundwasser, Deponien, Erdbebenvorsorge, Geothermie etc.) Kompetenzen: Urbane Hydrogeologie Internationale Kooperationen : Interreg, II, III, IV Projekte Hydrogelogie-Boden Hochrhein, Monit, Erdbebenmikrozonierung, GeORG, Ensemble, Kompetenzzentrum Trinkwasser Forschungszusammenarbeiten: Uni Strasbourg, UFZ-Leibzig, MIT- Cambridge, Uni-NE, ETH-Z, Uni Freiburg i.br. Mitglied der Eidg. Geologischen Kommisssion Vizepräsident der Schw. Hydrogeologen, Mitglied Hydrologische Kommisssion (Akademie der Wissenschaften) Prof. Dr. Peter Huggenberger,

3 Adaptives Ressourcenmanagement Wasserressource Randbedingungen (natürlich, anthropogen) Systemprofile Systemanalyse Kurzfristige Ziele Langfristige Ziele Dokumentation / Inventarisierung Randbedingungen (Istzustand) Formulierung Fragestellungen Definition Systemprofile Defizite Analyse Datenlücken Definition / Formulierung kurz- / langfristige Ziele Minimierung Veränderungen Fliessregime Technische Lösungen Baustellensicherheit Einhaltung Gewässerqualitätsstandards Sicherstellung Wasserversorgung Nachhaltige Nutzung Wasserressource Erhaltung natürlicher Fliessregime Wiederherstellung natürlicher Prozesse Ökosysteme Zusätzliche Grundwassernutzung Konzepte - Monitoring - Modellierung - Szenarienentwicklung Prof. Dr. Peter Huggenberger,

4 Data Mining, Instrumente Datenbank/GIS Systeme Modellierungen (Geologie 3D, Hydrogeologie, Felsmechanik) Labor und Feldexperimente Prof. Dr. Peter Huggenberger,

5 Daten Geologie Klima (Niederschlag, Luftfeuchte, Temperatur, Globalstrahlung, Wind) Hydrologie (Abflüsse, Fließgewässergeometrien, Einzugsgebiete, Grundwasserneubildung) Boden (Geometrien, Bodenprofile, Nmin-Werte auf ausgewählten Flächen) Landnutzung und Bewirtschaftung (aus Satellitenbildern, statistische Daten) Prof. Dr. Peter Huggenberger,

6 GeoData: Datenbankaufbau GeoData (Bohrdatenbank) Export regelmässig an AUE BS (monatlich) und AUE BL (3-monatig) Geologie Schicht Stratigraphie Lockergesteinsklass. Einbau Rohr Einbau Abstichart Berichte 4449 St. Beilagen St. Bohrungen St. GeORG Parameter Stammdaten Parameterdaten Messung Grundwasserstand SPT / RQT / KF Gesteinsprobe Bohrvorgang Bohrdurchmesser Bohrverfahren Bohrverfahrensart Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

7 GeoData: Eingabe- und Abfragemaske Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

8 3D Modell Region Basel + GeORG Ein Werkzeug Bedeutung grenzüberschreitender Projekte im Hinblick Vorsorge auf die nachhaltige Geopotentiale Entwicklung unserer Wasser- und Energieressourcen Erdbeben-Vorsorge Klärung von Verstärkungseffekten Detaillierte Grundlage für Risikostudien Bauplanung Tunnelbau Infrastrukturbauten Grundlage zur Charakterisierung von Untergrundeigenschaften (3-D GIS) Grundlage für Hydrologische Fragestellungen (Ressourcenschutz) Prof. Dr. Peter Huggenberger Planungsinstrument für Geothermieprojekte Wärmenutzungskonzept Kantone BL/BS CO 2 -Speicherung 3D Raumplanung!!

9 3D Modell Region Basel + GeORG Projektrahmen Modellgebiet Modellgebiet GeORG area of the 3D-model Modellgebiet BFE 30 km x 20 km (x 6 km) Prof. Dr. Peter Huggenberger,

10 Datenmanagement Prof. Dr. Peter Huggenberger,

11 Datentypen Konstruktion Prof. Dr. Peter Huggenberger,

12 3D Modell Region Basel + GeORG Geol. Horizonte perspektivischer Blick von SW Prof. Dr. Peter Huggenberger,

13 Geol. Horizonte Prof. Dr. Peter Huggenberger,

14 Volumenkörper Flächenmodell Test im Gebiet Muttenz - Pratteln Volumenmodell Prof. Dr. Peter Huggenberger,

15 Werkzeuge Abweichung der Fläche Basis Lockergesteine im Vergleich zu neuen Bohrungen (zu milestone Aktualisierung Basisdaten ) Basis Lockergesteine in neuen Bohrungen screenshot aus ArcGis Prof. Dr. Peter Huggenberger,

16 Optimierung Geothermieanlage Riehen Tiefe ~2 km Prof. Dr. Peter Huggenberger,

17 Beispiel Verkehrsführung Prof. Dr. Peter Huggenberger,

18 Prof. Dr. Peter Huggenberger,

19 Beispiele Strassentunnel in urbanem Gebiet (A2/A7- Basel) Nutzungskonflikte Bestehende Geothermieanlagen können durch Tunnelbauzwerke beeinflusst werden. 200m Prof. Dr. Peter Huggenberger,

20 Prof. Dr. Peter Huggenberger,

21 Beispiele GOCAD geologisches 3D-Modell Überführung in Hydro-geologische 3D Grundwassermodelle Modellierung von Grundwasserfliessystemen GMS Modflow Hydro-geologisches parametrisiertes 3D-Modell Produkt (AUG 2009) Prof. Dr. Peter Huggenberger,

22 Technologiefolgen? Risiken der untiefen Geothermie und Folgerungen für f r die Bewilligungspraxis Prof. Dr. Peter Huggenberger,

23 Einleitung A U umfasst Flussebenen Siedlungsgebiete liegen zumeist in Flussebenen Viele Interessenten können keine Erdwärmesonde installieren Bewilligungspraxis basierend auf A U ist restriktiv CH Prof. Dr. Peter Huggenberger,

24 Einleitung Entwicklung realisierte Erdwärmsondenanlagen im Kanton Basel-Landschaft Erfahrungen der letzten Monate/Jahre: Photo: W. Engesser, LGRB Risiken ausgehend von Erdwärmesondenbohren auch ausserhalb A U möglich. Prof. Dr. Peter Huggenberger,

25 Einleitung Differenziertes Erdwärmenutzungskonzept Förderung der Erdwärme (weniger restriktiv) Risiko-orientiert Konkrete Regelung für Nutzung der untiefen Geothermie Berücksichtigung der regionalen und lokalen geologischen Verhältnisse Prof. Dr. Peter Huggenberger,

26 Gewässerschutzbereich A U Auswirkung Bewilligung in A U mit speziellen Auflagen: Bsp. Unteres Birstal, Gemeinden Münchenstein, Arlesheim, Reinach (Darstellung Kriterien A U und Schutzzonen). Prof. Dr. Peter Huggenberger,

27 Gewässerschutzbereich A U Auswirkung Bewilligung in A U mit speziellen Auflagen: Bsp. Unteres Birstal, Gemeinden Münchenstein, Arlesheim, Reinach (Darstellung Kriterien A U und Schutzzonen). Prof. Dr. Peter Huggenberger,

28 Erwärmesondenkarte BL Überblick der Methodik und Ergebnisse Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

29 M Temperaturregime Basel-Stadt o t i v a t i o n ( K l i m a ä n d e r u Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

30 Vorgehen Erfassung Istzustand Wie war die Entwicklung zum aktuellen Zustand Kalibrierung mit Zeitreihen und Kalibrierung mit Annahmen / Daten zur historischen Stadt-/ Nutzungs-Entwicklung Erinnerungsvermögen unterschiedlicher Aquiferzonen (Massenflüsse und thermische Budgets, Fliessgeschwindigkeiten, Aufenthaltszeiten) Potentielle Entwicklungsszenarien Climate Change Grundwasser-/Wärmenutzung Infrastruktur-/Gebäudeentwicklung Methoden Tiefenorientierten Grundwassertemperaturmessungen Wärmetransportmodellierung Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

31 Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

32 2010 Januar Mai September Rahmen Februar Juni Oktober März Juli November April August Dezember Prof. Dr. Peter Huggenberger,

33 Wiese Revitalisierung: Entwurf E2 und daraus abgeleitete Berechnungen und Szenarien Prof. Dr. Peter Huggenberger,

34 Ausgangsmodell F2 ohne Berücksichtigung von Entwurf 2 GW-Anreicherung m 3 /d Grundwasseranreicherung m 3 /d 0m 3 /d GIS_Forum Grundwassermodellierung 4. Mai 2011 Wiese Vital 29. April 2011 Prof. Dr. Peter Huggenberger,

35 Optimierung Geothermieanlage Riehen Transfer von Basisdaten - digitalisierte 2D Profile Modellgeometrien - Geol. 3D Schichtenmodell 5 geol. Horizonte & 8 Verwerfungen know how - Regionale Geologie - 3D Modellierung Riehen 1+2 Details in: Charakterisierung des geothermischen Reservoirs Riehen: 3D Struktur und Tracer-Test Philip Klingler, Masterarbeit Uni-Neuenburg (2010) 4 x 4 km Prof. Dr. Peter Huggenberger,

36 Beispiele Optimierung Geothermieanlage Riehen Kooperation mit Prof. E. Schill, Uni Neuenburg Schwarzwald Oberrheingraben Dinkelberg Riehen Jura Prof. Dr. Peter Huggenberger,

37 Raumplanung - Nutzungskonflikte Bestehende Geothermieanlagen können durch Tunnelbauzwerke beeinflusst werden. Strassentunnel in urbanem Gebiet (A2/A7- Basel) Prof. Dr. Peter Huggenberger,

38 Erdwärmenutzungskonzept Kriterien für Bewilligung Bewilligungskriterium Grundwasserschutzzonen und areale (S1 S3) Wärmenutzung durch EWS unzulässig (A) Belastete Standorte (inkl. Bauschutt und Inertstoffmaterial) Standorte mit konkurrierender Nutzung (z. B. unterirdische Anlagen) Ausserhalb Siedlungsgebieten Karstgebiete (St. Ursanne Fm., Oberer Muschelkalk) Gebiete mit Gefahr des Gebirgsquellens und der Subrosion (Gipskeuper, Anhydritgruppe) Gewässerschutzbereich A U Gebiete mit Kalk- und Dolomitsteinformationen Grundwasserstockwerksbau, gespanntes Grundwasser oder stark mineralisiertes Grundwasser Gebiete mit geogenen Risiken (Rutschgebiete, Ölschiefer, Gasaustritte, Gebirgsquellen, Subrosion) Gebiete mit ungenügendem geologischen Wissen Einflussbereich von Mineral- und Thermalquellen Übrige Gebiete unzulässig (A) unzulässig (A) unzulässig (A) unzulässig (A) unzulässig (A) mit speziellen Auflagen zulässig (B) mit speziellen Auflagen zulässig (B) mit speziellen Auflagen zulässig (B) mit speziellen Auflagen zulässig (B) mit speziellen Auflagen zulässig (B) mit speziellen Auflagen zulässig (B) mit Standardauflagen zulässig (C) Prof. Dr. Peter Huggenberger,

39 Erwärmesondenkarte BL Bearbeitungsregionen Zu bearbeitende Fläche Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

40 Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,

41 Wärmenutzungskonzept Pilotprojekt Berücksichtigung verschiedener Parameter Übereinanderlegung von Parameterlayern Zonen mit verschiedenen Attributen als Entscheidungsgrundlage für zukünftige GW-Nutzung GIS-Applikation Rahmen Prof. Dr. Peter Huggenberger,