Das geologische 3D-Modell als Grundlage der Untersuchung ... · 3D Geologie Schichtenfolge Basis...
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Das geologische 3D Das geologische 3D- -Modell als Grundlage der Modell als Grundlage der Untersuchung von Klimawandeleinflüssen auf Untersuchung von Klimawandeleinflüssen auf das Grundwasser der Elbinsel Wilhelmsburg das Grundwasser der Elbinsel Wilhelmsburg Anna-Gesa Meier, Wilfried Schneider Technische Universität Hamburg-Harburg „Geologische 3D-Modellierung als Schlüssel für die Bewirtschaftung des Untergrundes“ LBEG, Geozentrum Hannover 20. Februar 2014
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Das geologische 3DDas geologische 3D--Modell als Grundlage derModell als Grundlage der Untersuchung von Klimawandeleinflüssen aufUntersuchung von Klimawandeleinflüssen auf
das Grundwasser der Elbinsel Wilhelmsburgdas Grundwasser der Elbinsel Wilhelmsburg Anna-Gesa Meier, Wilfried Schneider
Technische Universität Hamburg-Harburg
„Geologische 3D-Modellierung als Schlüssel für die Bewirtschaftung des Untergrundes“
LBEG, Geozentrum Hannover
20. Februar 2014
Urs
ache
Urs
ache
Klimawandel
Klimamodell
Szenarien
Projektion der...
... Meeresspiegel
... Niederschläge
... Temperaturen
Folg
en
Folg
en
Wasserwirtschaft
GW-Modell
Szenarien
Entwicklung der...
... Grundwasserstände
... Entwässerung
... Untergrundtemp.
Anpassung
Anpassung
Entscheidung
Über...
... GW Nutzung
... Landnutzung
MotivationMotivation
20.02.2014 TUHH 2
Hydrostratigraphie Geologisches 3D-Modell
Projekt: KLIMZUG-NORD
Gebiet: Hamburg Wilhelmsburg
Geologische 3D-Modellierung
Grundwasserströmungsmodell (MODFLOW)
Einfluss des Meeresspiegelanstiegs
Fazit
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AgendaAgenda
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KLIMZUGKLIMZUG--NORDNORD
Strategische Anpassungsansätze zum Klimawandel in der Metropolregion Hamburg
Wissenschaft, Wirtschaft und Politik
TUHH WWV:
Quantifizierung der Wirkungs-zusammenhänge
Klimawandel Grundwasser
Definition von Anpassungs-strategien und Gegenmaßnahmen
Metropolregion Hamburg (www.klimzug-nord.de)
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GebietGebiet Hamburg WilhelmsburgHamburg Wilhelmsburg
!Hamburg
15°0'0"E11°0'0"E7°0'0"E
52°0'0"N
48°0'0"N
Legend
Wasser
Marsch
Geest
±
0 5 102.5 Kilometers
Wilhelmsburg
Harburg
Hamburg City
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((HydroHydro)Geologie)Geologie HamburgHamburg
[BAUBEHÖRDE HAMBURG (1983) Fachplan Wasserversorgung Hamburg]
Quartärbasis
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3D Geologie3D Geologie DatengrundlageDatengrundlage
3D Modellierung mit
GOCAD
Bohrp
rofi
le (G
LA
)
18 Profil-schnitte
Datenbank-Datenbank-abfragen
Hydrostratigraphie
Basis & Fehlstellen
Grundwasser-strömungsmodell
(MODFLOW)
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3D Geologie3D Geologie SchichtenfolgeSchichtenfolge
Basis Grobsande (qw)
Basis Feinsande (qh)
Basis Weichschichten (Klei/Torf) (qh)
Basis Auffüllung
Quartärbasis
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WilhelmsburgWilhelmsburg GrundwassergleichenGrundwassergleichen
Mittlere Grundwassergleichen 1997-2007
Einfluss Entwässerung
Grundwasser- strömungsrichtung
Einfluss Entnahmen
Elbe = Randpotential
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MODFLOWMODFLOW Konzept und ModellKonzept und Modell
Aufgehöhter
Bereich
Marsch
Brunnen-
entnahmen
Stationäres Modell
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Einfluss KlimawandelEinfluss Klimawandel ElbwasseranstiegElbwasseranstieg
Änderung Grundwasserpotential Elbe +20 cm
Änderung Grundwasserpotential Elbe +80 cm
Zunahme der Grundwasserpotentiale Anstieg im Zentrum entspricht ca. 30% des Änderungssignals
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Einfluss KlimawandelEinfluss Klimawandel EntwässerungEntwässerung
Nahezu lineare Zunahme der Entwässerungsrate bei stufenweise
Elbwasseranstieg
Eine Erhöhung des Elbwasserspiegels führt zu steigenden Grundwasserpotentialen.
70% Pufferung des Änderungssignals aus der Elbe im Grundwasser durch ein vorhandenes Entwässerungssystem.
„Puffer “ gekoppelt an eine intakte Klei-/Torfschicht!
Zunahme der Entwässerungsrate allein aufgrund erhöhter Grundwasserpotentiale (andere RBG unverändert).
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FazitFazit
Die Zunahme der Entwässerungsraten durch erhöhte Grundwasserpotentiale ist unbedenklich
gering im Verhältnis zu schon derzeit auftretenden Lastfällen (Starkniederschläge = Oberflächenabfluss).
Geologisches Landesamt (GLA) Hamburg als assoziierter Partner
◦ Frau Dr. Renate Taugs
◦ Herrn Jens Kröger
Bundesminesterium für Bildung und Forschung für die Finazierung des Projektes.
Prof. Wilfired Schneider und den Kollgegen
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Vielen Dank!Vielen Dank!
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- FINE -
Vielen Dank für Ihr Interesse!
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3D Geologie3D Geologie Wilhelmsburger RinneWilhelmsburger Rinne
Quartärbasis
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3D Geologie3D Geologie SchichtenfolgeSchichtenfolge
Basis Grobsande (qw)
Basis Feinsande (qh)
Basis Weichschichten (Klei/Torf) (qh)
Basis Auffüllung
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MODFLOW MODFLOW -- RandbedingungenRandbedingungen
Drainage-Zonen nach BAUBEHÖRDE HAMBURG (1998) (Wasserwirtschaftlicher Regionalplan Wilhelmsburg)
Sickerwasserrate verändert nach TETZLAFF ET. AL (2004)
Verwendung von 16 Förderbrunnen 51 Grundwasserbeobach-tungsbrunnen
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Einfluss KlimawandelEinfluss Klimawandel Elbe +20 cmElbe +20 cm
70% Pufferung des Änderungssignals aus der Elbe im Grundwasser durch ein vorhandenes Entwässerungssystem.
„Puffer “ gekoppelt an eine intakte Klei-/Torfschicht!
Ohne Weichschichten Flächenvernässungen
Bodenwasserstände unverändert durch Elbwasseranstieg (in drainierten Bereichen)
Zunahme der Gesamtdrainagerate allein aufgrund erhöhter Grundwasserpotentiale (andere RBG neben Elbe unverändert).
(leichte) Erhöhung des Grundwasseranteils an der Gesamtdrainagerate
Zunahme der Grundlast für das Entwässerungssystem ist jedoch unbedenklich, da immer noch gering im Verhältnis zu schon derzeit auftretenden Lastfällen.
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FazitFazit KlimawandeleinflussKlimawandeleinfluss
43823 Bohrungen bis 20 m ENDT
7496 Bohrungen tiefer als 20 m ENDT
Gebietsgröße etwa 150.59 km² etwa 341 Bohrungen pro km²
Gebiet Moorwerder 37.65 km²; 4836 bis 20m, 296 ab 20m
136 Bohrungen pro km²
Gebiet Hafen 37.65 km²; 15003 bis 20m, 4005 ab 20m
504 Bohrungen pro km²
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WilhelmsburgWilhelmsburg BohrprofildichteBohrprofildichte
KLIMZUGKLIMZUG--NORDNORD EinflussparameterEinflussparameter
Eindeutiger Zusammenhang zwischen Elbwasserständen und Grundwasserpotentialen. Phasenverschiebung der Grundwasserpotentiale als Reaktion auf die Elbwasserstände von einem Tag auf.
Kein eindeutiger Zusammenhang zwischen Tagesniederschlags-summen und Grundwasserpotentialen.
Grundwasser wird nicht wesentlich vom Niederschlag und einer Grundwasserneubildung beeinflusst!
(167m) (2km)
++++++ ++++
+
++
+
+
+
+
+
+
+++
++
++++
+
+
++
+
+
+
+
+
+
+
+
+
+
0 500 1000 2000
0.4
0.5
0.6
0.7
0.8
0.9
1.0
Abstand zum Gewässer [m]
Korrelationsfaktor
R² =0.782
KLIMZUGKLIMZUG--NORDNORD EinflussparameterEinflussparameter
Abnahme der Korrelationskoeffizienten mit zunehmendem Abstand zur Elbe/ elbebeinflusster Gewässer (linearer Zusammenhang). Zunahme anderer Einflüsse (Entwässerung, Dämpfung aufgrund Aquiferpassage).
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Google Street View
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WilhelmsburgWilhelmsburg EntwässerungEntwässerung
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3D Geologie3D Geologie Weichschichten (Weichschichten (qhqh))
[SCHIEBENHÖFER IN KEESEBURG (1989)]
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KlimawandelKlimawandel WirkungszusammenhängeWirkungszusammenhänge
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Einfluss KlimawandelEinfluss Klimawandel ElbwasseranstiegElbwasseranstieg
Zunahme der Grundwasserpotentiale Anstieg im Zentrum entspricht ca. 30% des Änderungssignals
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3D Geologie3D Geologie Weichschichten (Weichschichten (qhqh))
[SCHIEBENHÖFER IN KEESEBURG (1989)]
