KIT – Universität des Landes Baden-Württemberg undnationales Forschungszentrum in der Helmholtz-Gemeinschaft
Institut für Angewandte Geowissenschaften – Abteilung Hydrogeologie – Prof. Dr. Nico Goldscheider
www.kit.edu
Hydrogeologie des Oberrheingrabens (ORG)
Übersicht bisheriger Projekte der Karlsruher Hydrogeologie im Oberrheingraben und mögliche Beiträge für ein gemeinsames Forschungsprojekt
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie2
Geologie des Oberrheingrabens
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Walter (1992)
Etwa 300 km lang, 35-40 km breit.
Absenkung des Grabens v.a. im Eozän, Miozän und Pliozän.
Vertikaler Versatz an Störungen bis zu5 km (relative Absenkung).
Bis zu 3 km Sedimentfüllung.
Weltweite Typlokalität für einen tektonischen Graben.
Das Konzept stammt von hier!
Englisch: “tectonic graben”
Karlsruhe: Jürgen H. Illies (1924-1982)
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Geologischer Profilschnitt Oberrheingraben
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
www.oberrheingraben.de
Basis des Grabens aus Granit und Gneis (Grundgebirge), sowie Sedimentgesteinen aus Trias und Jura (Deckgebirge)
Grabenfüllung: Sedimente aus Eozän, Oligozän und Pliozän
Oberste Schichten: Quartäre Kiese und Sande – wichtigste Aquifere
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie4
Gewaltiger Versatz – sanfte Landschaft
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Blick vom Grabenrand bei Ettlingen über die Oberrheinebene (Foto: N. Goldscheider)
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie5
Das westeuropäische Riftsystem
Oberrheingraben ist Teil des westeuropäischen Riftsystems.
Erstreckt sich vom westlichen Mittelmeer bis in die Nordsee.
Eines der größten Riftsystemeweltweit.
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Eisbacher (1991)
Zentraler und südlicher Teil des westeuropäischen Rift-SystemsMit Linien gleicher Krustenmächtigkeit
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Tiefe Struktur des Oberrheingrabens
Ursache: Extension (Spreizung) der Lithosphäre
Regionale Hebung, Ausdünnung der Kruste
Absenkung eines Grabens an Störungen (Abschiebungen)
Vorstufe der Bildung eines Riftsbzw. Ozeans
Geophysik: AsymmetrischeAbscherung der Lithosphäre
Tiefe Struktur ist v.a. für tiefe Geothermie relevant
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Eisbacher (1991), nach Meier (1989)
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Mächtigkeit der Sedimente: Grundwasserleiter
22. März 2011 Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben
www.oberrheingraben.de
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie8
Oberrheinebene bei Karlsruhe
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22./23. März 2011
Oberrheingraben bei Rüppurr / Ettlingen (Foto: N. Goldscheider)
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie9
Modell des ORG in der Region Karlsruhe
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Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie10
Auswahl abgeschlossener und laufender Projekte der KIT-Hydrogeologie im ORG
Tiefe Geothermie, Bruchsal, LOGRO-Projekt, laufendes Projekt
Modellierung der Thermalwasser-Zirkulation
Potential für thermische Grundwassernutzung in Baden-Württemberg, Schwerpunkt Oberrheingraben, EnBW
Lokale Studien zur thermischen Grundwassernutzung
Rastatt, urbane Hydrogeologie, Kanalleckagen
Diverse Deponieprojekte, z.B. Karlsruhe Deponie West, SAD Malsch
Testfeld Merdingen bei Umkirch, viele Tracerversuche im obersten Aquifer (Kies, Sand) des Oberrheingrabens
Diverse Projekte im Zusammenhang mit Trinkwassergewinnung, z.B. mit Stadtwerken Karlsruhe, Rolle von Baggerseen, etc.
Hydrogeologie grundwasserabhängiger Ökosysteme
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Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie11
Grundwasser und tiefe (heiße) Geothermie:LOGRO-Projekt (KIT-Hydrogeologie & Geothermie)
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie12
Hydrogeologie der Thermalquellen von Baden-Baden
1. Modellvorstellung 2. Numerisches Modell
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Cindy Giersch (2006)
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie13
GIS-Atlas Hydrogeologie und oberflächennahe (kalte) Geothermie: Regional
Ziel: Potential für thermische Grundwassernutzung in BaWü.
Auftrag der EnBW an KIT-Hydrogeologie.
GIS-gestützte Geodatenbank.
Darstellung der hydrogeologischen Gegebenheiten, z.B. Tiefenlage und Transmissivität der Aquifere.
Fokus auf Oberrheingraben, da sehr detaillierte Daten vorhanden.
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Marc Ludewig
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie14
Ein Ergebnis: Hydraulische Voraussetzungen für thermische Grundwassernutzung
Sehr gute hydraulische Voraussetzungen
Ungünstige hydraulische Voraussetzungen
22. März 2011 Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie15
Thermische Grundwassernutzung: Lokal
Pilotstudie Hugstetten bei Freiburg:
Neubaugebiet mit 151 Wohneinheiten
7 Entnahmebrunnen (~10°C)
14 Infiltrationsbrunnen (~5°C)
Ziele der Studie:
Simulation der Ausbreitung der Kältefahnen;
Optimierung der Anordnung der Brunnen;
Minimierung der gegenseitigen Beeinflussung.
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
ca. 500 m
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie16
Deponie West: Langjährige Datenreihen zum Bodenwasserhaushalt
Luftbild Lysimeterfeld
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie17
Grundwasser als Trinkwasser
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Wasserspeicher bei Ettlingen, am Grabenrand (Foto: N. Goldscheider)
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie18
Grundwasser als Trinkwasser
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Quelle: Stadtwerke Karlsruhe
Sande und Kiese des ORG: Größter PorenaquiferSüddeutschlands.
Trinkwasser für Millionen Menschen.
Meist aus Bohrbrunnen, teils durch Uferfiltration.
Grundwasserschutz, Grundwasserqualität und Schadstoffe sind Schwerpunkte der KIT-Hydrogeologie.
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie19
Zahlreiche Quellen am Grabenrand
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Hedwigsquelle bei Ettlingen (Foto: N. Goldscheider)
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie20
Ökologisch orientierte Hydrogeologie
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Hunkeler, Goldscheider et al. (2006)
Grundwasserabhängige Ökosysteme
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie21
Geplantes Forschungsvorhaben:Hydrogeologie von Mooren im Oberrheingraben
� Water Framework Directive: Grundwasserabhängige Ökosysteme müssen besonders erfasst und geschützt werden.
� Ein neuer Schwerpunkt der KIT-Hydrogeologie.
� Oberrheingraben: 131 Moore und Anmoore, 3121 ha, davon:� 48 % Niedermoore
� 28 % mineralisch abgedeckte Niedermoore
� 24 % Anmoore und abgedeckte Anmoore (Daten: Raab 1997)
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Bertrand, Goldscheider et al. (in Druck)
Zusammenhang Grundwasser und
Ökosysteme
Angewandte Geowissenschaften, Abt. Hydrogeologie22
Danke für die Aufmerksamkeit
Prof. Dr. Nico Goldscheider – Hydrogeologie Oberrheingraben22. März 2011
Landschaft in der Oberrheinebene bei Rüppurr (Foto: N. Goldscheider)