Wechselwirkungen zwischen Baggerseen und Grundwasser · 2018. 4. 25. · Landesamt für Geologie,...

Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau

1

Informationen 10

Wechselwirkungen zwischenBaggerseen und Grundwasser

Ergebnisse isotopenhydrologischer und hydrochemischerUntersuchungen im Teilprojekt 6 des Forschungsvorhabens

„Konfliktarme Baggerseen (KaBa)“

Bearbeiter: BRUNO BERTLEFF

HANS PLUM

JOACHIM SCHUFF

WILLIBALD STICHLER

DIETHARD H. STORCH

CHRISTIAN TRAPP

Freiburg i. Br. 2001


2

Informationen 10

ISSN 0940-0834

Herausgeber: Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-WürttembergAlbertstraße 5, D-79104 FreiburgTelefon (0761) 204-4375, Fax (0761) 204-4438E-Mail [email protected] http://www.lgrb.uni-freiburg.de

Beorbeiter: Dr. B. BERTLEFF, Dr. H. PLUM, Dipl.-Ing. J. SCHUFF, Dr. W. STICHLER, Priv.-Doz. Dr. D. H. STORCH &Dr. CH.TRAPP

Redaktion: Priv.-Doz. Dr. DIETHARD H. STORCH

Satz, Gestaltung: HEIKE MERKT & ANGELIKA HERR

Druck: Poppen & Ortmann KG, Unterwerkstraße 5, D-79115 Freiburg

Februar 2001


3

Informationen 10

Vorwort

Die Rohstoffgewinnung und langfristige Sicherung der Rohstoffvorkommen und der Schutz des

genutzten und nutzbaren Grundwasserdargebots führen oft zu Konflikten, deren Lösung eine

sachbezogene, fachlich fundierte Beurteilung erfordert. Das Gewinnen von Kies und Sand

berührt daher grundsätzlich wasserwirtschaftlich–hydrogeologische Belange, u. a. auch Fragen

des quantitativen und qualitativen Grundwasserschutzes.

Um differenziertere Strategien entwickeln zu können, die sowohl den Bedürfnissen nach einer

gesicherten Rohstoffversorgung als auch nach einem effektiven Grundwasserschutz Rechnung

tragen, sind umfangreiche Kenntnisse der jeweiligen hydrogeologischen Situation erforderlich.

Das im Rahmen des Projekts „Konfliktarme Baggerseen“ (KaBa) gemeinsam von LfU, LGRB,

GSF und ISTE durchgeführte Forschungsvorhaben hat zum Ziel, dafür die fachlichen Grundla-

gen zu liefern.

Die hier vorgestellten Ergebnisse vor allem isotopenhydrologischer und hydrochemischer Un-

tersuchungen belegen die komplexen Wechselwirkungen zwischen Baggerseen und Grund-

wasser.

Die Ergebnisse des Projekts dienen einer Versachlichung der Diskussion und sind Anregung zu

weiteren wissenschaftlichen Untersuchungen zu diesem Thema, die bereits begonnen haben.

Prof. Dr. H. Schneider

Präsident des Landesamts für Geologie,Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg


4

Informationen 10

Blick auf den Waldsee im Landkreis Emmendingen, Fläche 2,5 ha, mittlere Tiefe 5 m Foto: Trapp


5

Informationen 10

Kurzfassung

Die komplexen Wechselwirkungen zwischen Baggerseen und dem Grundwasser wurden nach einer Aus-wahl aus rund 100 Baggerseen an acht repräsentativen Baggerseen untersucht. Ziel der Untersuchungenwar, die Veränderungen der Grundwasserbeschaffenheit bei der Baggerseepassage qualitativ und quantita-tiv zu erfassen und die wichtigsten Einflussfaktoren zu ermitteln. Zur Beurteilung der Auswirkungen desKiesabbaus auf das Grundwasser sind neben Kenntnissen der limnologischen Verhältnisse auch fundierteKenntnisse der jeweiligen hydrogeologischen Situation erforderlich.

Die ausgewählten Baggerseen und das Grundwasser oberstromig und unterstromig der Seen wurden mithydrogeologischen, isotopenhydrologischen und hydrochemischen Methoden untersucht. Der Untersuchungs-zeitraum erstreckte sich über rund zwei Jahre. Der Messumfang beinhaltete Vorortparameter (T, LF, O2, pH-Wert), hydrochemische Analytik (Gesamthärte, Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn, NH4, Cl, SO4, HCO3, NO3, H2SiO3sowie die Spurenstoffe P, Pb, Al, Cr, As und bei einem See F) und Isotopengehaltsbestimmungen (2H, 18O).Von diesen Parametern wurden Vertikalprofile, Zeitreihen und flächige Verteilungen an Stichtagen gemes-sen. Organische Substanzen und die mikrobiologische Beschaffenheit des See- und Grundwassers gehör-ten nicht zum Untersuchungsumfang.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind, getrennt für die einzelnen Baggerseen, in acht separaten Berich-ten ausgewertet und umfassend dokumentiert.

Anhand der Isotopengehaltsbestimmungen konnten für das Grundwasser unterstromig der jeweiligen Bag-gerseen die Seewasseranteile bestimmt werden. Die mit Hilfe der Isotopendaten ermittelten Abstands-geschwindigkeiten liegen zwischen 0,5 und 2 m/d und zeigen eine gute Übereinstimmung mit den aus denhydraulischen Kennwerten abgeschätzten Geschwindigkeiten. Die mittleren Aufenthaltszeiten des Grund-wassers in den Seen liegen zwischen < 0,7 und 8,7 Jahren.

In Bezug auf die untersuchten hydrochemischen Parameter zeigen die Ergebnisse, trotz der unterschiedli-chen Trophiezustände der untersuchten Baggerseen, keine nachhaltigen negativen Auswirkungen der Seenauf das unterstromige Grundwasser. Auswirkungen auf die Temperatur und die Sauerstoff-Konzentrationendes Grundwassers sind auf den direkten Nahbereich beschränkt. Weiterreichende Auswirkungen auf dieGrundwasserbeschaffenheit infolge der Baggerseepassage sind eine Teilenthärtung, bei oxidierendenGrundwasserverhältnissen die Verringerung der Nitrat-Konzentrationen, in geringerem Umfang der Sulfat-Konzentrationen, sowie bei reduzierenden Grundwasserverhältnissen ein Rückgang der Eisen- und Man-gan-Konzentrationen. Unter bestimmten Randbedingungen kann ein Baggersee somit als effektive Stoff-senke wirken und zu einer Verbesserung der Grundwasserqualität führen. Diese Befunde stimmen übereinmit den Ergebnissen anderer, bisher durchgeführter Studien zu diesem Thema.

Bei der Bewertung der Ergebnisse ist zu berücksichtigen, dass die untersuchten Seen nicht alle der mögli-chen Randbedingungen abdecken. Somit gelten diese Aussagen nur unter den folgenden Einschränkungen:

– Bei stark erhöhten Schadstofffrachten in der Staub- oder Niederschlagsdeposition sind negative Auswir-kungen auf die See- und eventuell auch auf die Grundwasserqualität denkbar. Ein entsprechend starkerAnstieg ist derzeit jedoch nur im Rahmen von Katastrophenszenarien vorstellbar und würde sich in glei-cher Weise auf jedes uferfiltrierte Grundwasser auswirken (z. B. Schadstofffreisetzung nach einem Chemie-unfall).

– Ein massiver Schadstoffeintrag durch belastete oberirdische oder oberflächennahe Randzuflüsse undoberirdische Fließgewässer kann zu einer nachhaltigen Verminderung der Seewasserqualität und damitauch der Qualität des unterstromigen Grundwassers führen.

– Alle untersuchten Seen werden nur für Freizeit und Angelsport genutzt bzw. noch zur Kiesgewinnungbetrieben. Die Beurteilung der Auswirkungen anderer Nutzungen war nicht Gegenstand der Untersu-chungen.

– Keiner der untersuchten Baggerseen ist stockwerksübergreifend angelegt. Durch eine hydraulische Ver-bindung getrennter Grundwasserstockwerke (so vorhanden) besteht grundsätzlich die Möglichkeit nega-tiver Auswirkungen auf die Grundwasserbeschaffenheit durch eine Verlagerung von geogen belastetenGrundwässern in höhere und von anthropogen belasteten Grundwässern in tiefere Stockwerke.


6

Informationen 10

– Die Grundwasserfließgeschwindigkeiten im Umfeld der untersuchten Seen sind mit Werten bis 2 m/drelativ gering. Bei höheren Fließgeschwindigkeiten, wie sie im Alpenvorland z. T. nachgewiesen wurden,können sich auch die unterstromigen Auswirkungen über größere Entfernungen erstrecken.

Als wichtige Voraussetzungen für die Anlage von Baggerseen sind im Hinblick auf den Grundwasserschutzzu nennen:

– Anlage des Baggersees unter Berücksichtigung der Grundwasserfließverhältnisse.– Gestaltung der Baggerseemorphometrie nach limnologischen Erfordernissen.– Bei hydrochemischen Kontrasten kein stockwerksübergreifender Abbau.– Bei ordnungsgemäßer Kiesgewinnung, Kiesaufbereitung und Kiesverarbeitung ist ein Eintrag von

grundwassergefährdenden Substanzen im Gefolge der Kiesgewinnung nicht zu erwarten. BesonderesAugenmerk ist jedoch auf den Einsatz von Hilfsstoffen, wie z. B. Flockungsmitteln, zu richten.

– Schutz vor belasteten oberirdischen Zuflüssen.– Umweltverträgliche Folgenutzungen, die nicht mit größeren Einträgen von eutrophierungsrelevanten Stoffen

oder Schadstoffen in den Baggersee verbunden sind.– Keine Einlagerung von Fremdmaterial in Baggerseen.

Insgesamt zeigen die durchgeführten Untersuchungen im Grundwasser unterstromig der Baggerseen füreinzelne Parameter Veränderungen, die aufgrund der geringen Reichweite der Beeinflussung nicht als nach-teilig zu beurteilen sind. Einzelne Parameterveränderungen können hinsichtlich der Grundwasser-beschaffenheit sogar positiv beurteilt werden.

Summary

Complex lake–groundwater interactions in dredging lakes (artificial groundwater lakes in gravel pits) were thesubject of a research program in the last few years. Among 100 lakes, a totality of eight lakes was selectedfor detailed investigations. These eight lakes represent various geometric properties (ratio of water surface todepth of lake) as well as lakes with various hydraulic connection to the groundwater flow system. The detectionof qualitative and quantitative changes in groundwater hydrochemical composition during lake passages andtheir controlling factors was the aim of the study. The evaluation of gravel mining impacts on downgradientgroundwater requires a sound understanding of the individual hydrogeological and limnological situation.

The eight lakes as well as upgradient and downgradient groundwater were studied by means of geohydraulic,isotope and hydrochemical techniques. The study covered a period of two years. In general, all measuringpoints were sampled on a monthly basis. Sampling locations of special interest provided weekly data. Themeasured characteristics of the groundwater included physico-chemical parameters (temperature, conductivity,oxygen, pH-value), chemical parameters (Ca, Mg, Na, K, Fe, Mn, NH4, Cl, SO4, HCO3, NO3, and H2SiO3), traceelements (P, Pb, Al, Cr, As, and only for one lake F), and stable isotopes (2H and 18O). Organic substancesand the microbiological quality of lake water and groundwater were not subject of the study.

The results of the investigations have been comprehensively documented in eight separate reports.

The rate of lake water in downgradient groundwater could be determined on the basis of stable isotopecontents. Additionally, mean groundwater flow velocities between 0,5 and 2 m/d could be derived from stableisotope contents. These values match the data estimated from hydraulic calculations. The mean residencetimes of water in the lakes range between <0,7 and 8,7 years.

Despite various trophic conditions in the lakes, the results of hydrochemical investigations carried out showno lasting negative impact on downgradient groundwater quality. Impact on groundwater temperature andoxygen content is restricted to the downgradient aquifer areas in close proximity to the lakes. Impact ondowngradient groundwater quality beyond the close proximity can be identified: Oxidizing aquifer conditions


7

Informationen 10

force the decrease of nitrate and partially of sulfate, reducing aquifer conditions lead to a decrease of iron andmanganese contents. In general, total dissolved solids in groundwater are reduced after the lake passage.Under certain boundary conditions the lakes represent a mass sink for the investigated dissolved solids inupgradient groundwater and improve downgradient groundwater quality. Our findings match the results ofother, comparable studies.

Looking at the evaluation of the results, it has to be taken into account that the lakes studied do not representall possible natural boundary conditions. Our statements are only valuable under the following restrictions:

– High contaminant loads in atmospheric depositions and precipitation can lead to a negative impact on lakewater quality and possibly groundwater quality. The release of serious contaminant loads is restricted todisaster scenarios. In any way they would affect any groundwater derived from bank filtration (e. g.contaminant release after an accident).

– Massive contaminant loads in upgradient groundwater and inflowing surface waters can strongly reducelake water quality and thus also the downgradient groundwater quality.

– All lakes studied are subject to recreational use, fishery, and gravel exploitation respectively. The evaluationof impact by different uses was not subject of this study.

– Although being partially situated in multi-layer aquifer systems, no lake studied penetrates confining layersbetween individual aquifers. Principally, the penetration of confining layers between individual aquifers caninduce the upward migration of naturally contaminated or the downward migration of anthropogenicallycontaminated groundwater and thus, having a negative impact on groundwater quality in circulation systems.

– Mean groundwater flow velocities in the vicinity of the lakes studied are about 2 m/d and can be declaredas relatively low. Higher flow velocities induce longer downgradient distances of impact.

The results of the investigation reported here indicate that it is possible to provide effective groundwaterprotection when the gravel pits are being carefully positioned and developed. Important prerequisites are:

– The lake must be set up with respect to the local groundwater flow situation.– The lake´s shape must be designed due to limnological requirements.– The lake must not penetrate confining layers in case of hydrochemical contrasts between individual aquifers.– Gravel exploitation, preparation, and processing have to be performed according to the rules. In this case

an input of contaminants is not to be expected. Special attention has to be paied to substances harmful togroundwater, e. g. flocculation agents.

– The lake must be protected against contaminant loaded superficial influx.– After gravel exploitation the lake shall be used in a way that ensures no or few input of nutrients into the

lake water.– No dumping of offsite material into a lake.

In general, the investigations in downgradient groundwater show changes in the concentrations of particularparameters. Due to the limitation of this impact to areas in close proximity to the lakes these changes are notevaluated harmful to groundwater quality in the downgradient aquifer. Changes in particular parameters can beevaluated as a benefit for downgradient groundwater quality.


8

Informationen 10

Inhalt

Seite1 Einleitung und Zielsetzung ....................................................................................................... 10

2 Bisheriger Kenntnisstand ......................................................................................................... 11

3 Grundlagen für die Untersuchung von Baggerseen ................................................................. 123.1 Hydraulische Grundlagen......................................................................................................... 123.2 Hydrochemische Grundlagen................................................................................................... 123.2.1 Einflussfaktoren ........................................................................................................................ 123.2.2 Kalk-Kohlensäure-System ........................................................................................................ 123.2.3 Redox-Reaktionen ................................................................................................................... 133.2.4 Biochemische Prozesse ........................................................................................................... 133.3 Isotopenhydrologische Grundlagen.......................................................................................... 143.3.1 Isotopenfraktionierung.............................................................................................................. 143.3.2 Mischung zwischen Seewasser und Grundwasser .................................................................. 163.3.3 Verweilzeit und Fließgeschwindigkeit des Grundwassers ........................................................ 163.3.4 Grundwasserzustrom und Mittlere Aufenthaltszeit ................................................................... 17

4 Untersuchungsumfang ............................................................................................................. 194.1 Auswahl der Testseen............................................................................................................... 194.2 Probenahmestellen .................................................................................................................. 194.3 Parameterumfang ..................................................................................................................... 204.4 Untersuchungszeitraum und Beprobungsrhythmus ................................................................. 204.5 Probenahmemodus .................................................................................................................. 22

5 Beschreibung der untersuchten Baggerseen ........................................................................... 235.1 Leissee ..................................................................................................................................... 235.2 Epplesee .................................................................................................................................. 245.3 Waldsee/Hesselhurst ............................................................................................................... 255.4 Binninger Baggersee ................................................................................................................ 265.5 Apostelsee ............................................................................................................................... 275.6 Waldsee/Emmendingen ......................................................................................................... .. 315.7 Bechinger See.......................................................................................................................... 325.8 Alter Vogelbaggersee ............................................................................................................... 33

6 Untersuchungsergebnisse ....................................................................................................... 366.1 Allgemeines .............................................................................................................................. 366.2 Oberstromiges Grundwasser ................................................................................................... 366.2.1 Grundwassertemperatur .......................................................................................................... 366.2.2 Allgemeine hydrochemische Charakteristik ............................................................................. 396.2.3 Calcium, Magnesium, Hydrogenkarbonat, Gesamthärte, pH-Wert .......................................... 396.2.4 Sauerstoff ................................................................................................................................. 416.2.5 Stickstoff, Schwefel .................................................................................................................. 416.2.6 Eisen, Mangan ......................................................................................................................... 426.2.7 Natrium, Kalium, Chlorid .......................................................................................................... 426.2.8 Silizium ..................................................................................................................................... 426.2.9 Spurenelemente ....................................................................................................................... 426.3 Baggerseen .............................................................................................................................. 436.3.1 Grundwasserzustromraten, Mittlere Aufenthaltszeiten ............................................................. 436.3.2 Seewassertemperatur .............................................................................................................. 456.3.3 Calcium, Magnesium, Hydrogenkarbonat, Gesamthärte, pH-Wert .......................................... 45


9

Informationen 10

Seite6.3.4 Sauerstoff ................................................................................................................................. 486.3.5 Stickstoff, Schwefel .................................................................................................................. 486.3.6 Eisen, Mangan ......................................................................................................................... 486.3.7 Natrium, Kalium, Chlorid .......................................................................................................... 496.3.8 Silizium ..................................................................................................................................... 496.3.9 Spurenelemente ....................................................................................................................... 496.4 Unterstromiges Grundwasser .................................................................................................. 506.4.1 Seewasseranteile, Grundwasserfließgeschwindigkeiten .......................................................... 506.4.2 Grundwassertemperatur .......................................................................................................... 526.4.3 Calcium, Magnesium, Hydrogenkarbonat, Gesamthärte, pH-Wert .......................................... 526.4.4 Sauerstoff ................................................................................................................................. 536.4.5 Stickstoff, Schwefel .................................................................................................................. 546.4.6 Eisen, Mangan ......................................................................................................................... 546.4.7 Natrium, Kalium, Chlorid .......................................................................................................... 546.4.8 Silizium ..................................................................................................................................... 556.4.9 Spurenelemente ....................................................................................................................... 55

7 Auswirkungen der Baggerseen auf die Grundwasserbeschaffenheit ....................................... 567.1 Übersicht .................................................................................................................................. 567.2 Eintrag in den Baggersee ......................................................................................................... 567.3 Austausch mit der Atmosphäre ................................................................................................ 577.4 Verlagerung durch Umwälzung ................................................................................................ 577.5 Fixierung von Substanzen ........................................................................................................ 577.6 Stoffabbau ................................................................................................................................ 597.7 Bildung von Stoffen .................................................................................................................. 607.8 Remobilisierung ....................................................................................................................... 607.9 Veränderung der Milieubedingungen........................................................................................ 61

8 Bewertung der Ergebnisse ....................................................................................................... 62

Literatur .................................................................................................................................... 63


10

Informationen 10

1 Einleitung und Zielsetzung

Ziel der isotopenhydrologischen und hydrogeologi-schen Untersuchungen im Teilprojekt 6 des For-schungsvorhabens „ Konflikt arme Baggerseen“(KaBa) ist es, wissenschaftlich fundierte Kenntnis-se über die komplexen Wechselwirkungen zwischenBaggerseen und Grundwasser zu gewinnen. Schwer-punkt der Untersuchungen war, an repräsentativenBaggerseen die Veränderungen der Grundwasser-beschaffenheit bei der Baggerseepassage qualita-tiv und quantitativ zu erfassen und die wichtigstenEinflussfaktoren zu ermitteln. Die Ergebnisse sol-len es u. a. gestatten, die Auswirkungen des Kies-abbaus auf das Grundwasser genauer beurteilenzu können.

Hauptverbreitungsgebiete der Sand- und Kiesvor-kommen sind in Baden-Wüttemberg der Oberrhein-graben und das Alpenvorland. Im Oberrheingrabenwurde im Pleistozän eine z. T. mehrere 100 m mäch-tige Folge von Sanden und Kiesen abgelagert, dieeines der größten zusammenhängenden Grundwas-servorkommen Mitteleuropas birgt. Das Grundwas-ser wird einerseits für den lokalen Bedarf, anderer-seits auch für die regionale Wasserversorgung inzahlreichen Wasserwerken gefördert. Im Alpenvor-land sind als Relikte der pleistozänen Vergletsche-rungen eine große Anzahl räumlich getrennter Sand-und Kieskörper glazifluvialer Entstehung vorhan-den, die in den meisten Fällen ebenfalls sehr guteGrundwasserleiter darstellen.

Die Fragen, die mit Hilfe der Ergebnisse des Teil-projekts 6 beantwortet werden sollen, lassen sichim einzelnen wie folgt formulieren:

– Wie verändert sich das in den Baggersee einströ-mende Grundwasser?

– Welche Prozesse sind für die Veränderungen ver-antwortlich?

– Welchen Einfluss haben das chemische Milieudes oberstromigen Grundwassers und eine an-thropogene Vorbelastung auf die Prozesse imSee?

– Welche Auswirkung hat der Baggersee auf dieQualität des unterstromigen Grundwassers?

– Wie wirken sich die Geometrie und die Anbin-dung des Baggersees an das Grundwasser so-wie die Größe des Grundwasserdurchsatzes aufdie Prozesse im See und die Beschaffenheit desunterstromigen Grundwassers aus?

– Wie wirken sich die hydrogeologischen Faktorenaus?

– Inwieweit lassen sich die gewonnenen Ergebnis-se auf andere Standorte übertragen?

– Welche Schlussfolgerungen lassen sich aus dengewonnenen Erkenntnissen ziehen?

Um diese Fragen zu beantworten, wurden acht re-präsentative Baggerseen hydrogeologisch, isoto-penhydrologisch und hydrochemisch untersucht.Die Testseen wurden so ausgewählt, dass einemöglichst breite Palette an Randbedingungen ab-gedeckt ist. Die Auswahl der Seen und die dazudurchgeführten Vorerkundungen sind in Kap. 4 be-schrieben.

Untersucht wurden das Grundwasser oberstromigund unterstromig der Seen sowie die Baggerseenselbst. Der Beprobungszeitraum erstreckte sichüber rund zwei Jahre. Der Messumfang beinhalteteVorortparameter, chemische Analytik und Isotopen-analytik, gemessen wurden Vertikalprofile, Zeit-reihen und flächige Verteilungen an Stichtagen. Or-ganische Substanzen und die mikrobiologischeBeschaffenheit des See- und Grundwassers gehör-ten nicht zum Untersuchungsumfang.

Limnologische und ökologische Aspekte der Bag-gerseen waren nicht Gegenstand des KaBa-Teil-projekts 6. Sie werden in anderen Teilprojekten be-handelt.

Die Ergebnisse der Untersuchungen sind, getrenntfür die einzelnen Baggerseen, in separaten Berich-ten umfassend dokumentiert (Landesamt für Geo-logie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg2000).


11

Informationen 10

Bereits in den sechziger Jahren begann die Was-serwirtschaftsverwaltung Baden-Württemberg, dieAuswirkungen der durch den Kiesabbau entstande-nen Seen auf den Wasserhaushalt zu untersuchen.Die Ergebnisse finden sich in drei Berichten derLandesanstalt für Umweltschutz Baden-Württem-berg (LfU 1975, 1977, 1981). Daneben gibt es eineVielzahl von Untersuchungen einzelner speziellerFragestellungen zur Wechselwirkung Baggersee/Grundwasser wie auch umfangreiche systemati-sche Studien (WROBEL 1980a, ZIMMERMANN 1988,BARUFKE 1990, ICKS 1990, Österreichisches Bun-desministerium für Land- und Forstwirtschaft 1995).

Im Rahmen des KaBa-Projekts wurden im Auftragder Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Würt-temberg (LfU) Literaturstudien zu den Themen„Nährstoff- und Schadstoffeinträge in Baggerseen“(BOOS 1996) und „Baggerseen und deren Auswir-kungen auf das Grundwasser“ (BOOS & STROHM 1999)erstellt.

In den in der Literatur beschrieben Fallstudien zum

Stoffhaushalt in Baggerseen wurde bei sauerstoff-haltigen Grundwässern im See ein Rückgang der Ni-trat- Konzentration und bei reduzierendem Grundwas-sermilieu ein Rückgang der Konzentrationen vonAmmonium, Nitrit, Eisen und Mangan beobachtet.

Algenbürtige Stoffe, die in größeren Mengen nur inSeen mit großem Algenaufkommen anzutreffen sind,unterliegen unter aeroben Bedingungen währendder Untergrundpassage einem intensiven Abbau,so dass sie im Grundwasser bereits nach einerFließstrecke von nur wenigen Metern nicht mehrnachweisbar sind. Selbst in einem postoxischenoder sulfidischen Hypolimnion besteht bei der Ufer-passage auch für diese Stoffe ein hohes Retentions-vermögen durch Filtrations- und Abbaueffekte (BOOS

& STROHM 1999).

Negative Einflüsse von Baggerseen auf die Quali-tät des unterstromigen Grundwassers, die über einegrößere Entfernung wirksam sind und die Nutzbar-keit des Grundwassers einschränken, sind in derhier aufgeführten Literatur nicht beschrieben.

2 Bisheriger Kenntnisstand

Abb. 1: Hydraulische Verhält-nisse im Umfeld eines Bag-gersees; schematisch

See

Potentiallinien

See

Abs

trom

brei

te

Zustrom

breite

Reichweite derGrundwasser-

aufhöhung

Reichweite derGrundwasser-

absenkung

Stromlinien


12

Informationen 10

3.1 Hydraulische GrundlagenBaggerseen und Grundwasser stehen in einer kom-plexen Wechselbeziehung, da Baggerseen als Grund-wasseraufschlüsse in der Regel über keinen oberirdi-schen Zu- und Ablauf verfügen. Die Menge des zu-und abfließenden Grundwassers wird durch die hy-draulischen Kennwerte des angeschnittenen Grund-wasserleiters, das Grundwassergefälle und den Gradder Kolmation des Sees, d. h. das Ausmaß der Ab-dichtung des Sees gegenüber dem Grundwasserleiter,bestimmt. Die Kolmation wird u. a. stark von derMorphometrie des Sees beeinflusst. Steile Böschun-gen begünstigen den horizontalen Grundwasser-durchfluss, während der Seeboden sich stärker ab-dichtet. Dies ist für solche Baggerseen wichtig, de-ren Tiefe nicht bis auf den Grundwasserstauer reicht.Langfristig ist mit fortschreitender Kolmation eine all-mähliche Abnahme der Durchlässigkeit zu erwarten,die zu einer Verringerung der Durchflussraten führt.

In grober Näherung läßt sich die Austauschrate hy-draulisch mit Hilfe des Gesetzes von DARCY abschät-zen:

Q = kf · i · F

Q – Grundwasserstrom [m3/s]kf – Durchlässigkeitsbeiwert [m/s]i – hydraulisches Gefälle [-]F – durchströmte Fläche [m2]

Nimmt man für diese Abschätzung als durchströmteFläche F nur den Querschnitt des Sees senkrechtzur Grundwasserfließrichtung, bleibt die Veränderungdes Fließbildes durch den Baggersee unberücksich-tigt. Der im Vergleich zum Grundwasserleiter gerin-gere Fließwiderstand im See führt zu einer Fokus-sierung der Fließwege durch den See (Abb. 1). DieBreite des tatsächlich durch den See erfassten Ein-zugsgebiets ist größer als die Breite des Sees, diemit der Querschnittsfläche des Sees berechnete Zu-stromrate somit nur ein unterer Grenzwert. Anderer-seits liefert eine Abschätzung mit dem Durchläs-sigkeitsbeiwert des Grundwasserleiters immer dannzu große Zustromraten, wenn eine Kolmation vorliegt.

Im Vergleich zum speicherwirksamen Hohlrauman-teil des Grundwasserleiters von rund 20–25 % wirktder See mit 100 % als großer Zwischenspeicher fürdas Grundwasser. Innerhalb des Sees können großeDifferenzen in den Aufenthaltszeiten bestehen, wenneinzelne Zonen infolge der Seedynamik in unter-schiedlicher Intensität an der aktiven Umsetzung teil-nehmen.

3.2 Hydrochemische Grund-lagen

3.2.1 Einflussfaktoren

Zur chemischen Beschaffenheit des Grundwasserstragen viele Einflussfaktoren bei. Der Niederschlagund das Wasser aus einem oberirdischen Gewäs-ser, die in den Boden eindringen, enthalten Inhalts-stoffe geogener und anthropogener Herkunft (LfUBaden-Württemberg 1994). Im Untergrund reagiertdas Sicckerwasser mit der Bodenluft und den Kon-taktgesteinen, wodurch im allgemeinen die Gesamtmi-neralisation zunimmt und der typische chemischeCharakter eines Grundwassers entsteht. Beim Über-tritt des Grundwassers in einen Baggersee ändernsich die Randbedingungen von einem weitgehend ge-schlossenen zu einem offenen System, das an derSeeoberfläche mit der Atmosphäre in Kontakt stehtund der Sonneneinstrahlung ausgesetzt ist. Die bio-logischen Vorgänge im See tragen maßgeblich zuden veränderten Randbedingungen bei.

Einige wichtige chemische Prozesse, die die Beschaf-fenheit des Grund- und Seewassers beeinflussen,sind im Folgenden beschrieben. Für weitergehendeInformationen wird auf die entsprechende Fachlitera-tur verwiesen (z. B. BOOS & STROHM 1999, SCHWOER-BEL 1999).

3.2.2 Kalk-Kohlensäure-System

Bei der Passage durch die ungesättigte Zone löstdas Sickerwasser CO2 aus der Bodenluft, das hierim Vergleich zur Atmosphäre etwa um den Faktor10 bis 100 angereichert ist. Dadurch sinkt der pH-Wert und das Wasser erhält ein verstärktes Kalk-Lösungs-Potential.

Lösung von CO 2 CO2(g) + H2O = H2CO3

H2CO3 = H+ + HCO3-

HCO3- = H+ + CO3

2-

Die Löslichkeit von CO2 ist temperaturabhängig. Sieist bei niedrigen Temperaturen größer als bei hohenTemperaturen.

Die in der ungesättigten Zone einsetzende Karbonat-lösung ist die wichtigste Reaktion des Sickerwas-sers in karbonatischen Gesteinen. Als Folge dieserReaktion steigen die Ca-, Mg- und HCO

3-Konzen-

trationen an, ebenfalls die Gesamthärte.

3 Grundlagen für die Untersuchung von Baggerseen


13

Informationen 10

Lösung von Karbonaten

CaCO3 + H+ = Ca2+ + HCO3-

CaMg(CO3)2 + 2 H+ = Ca2+ + Mg2+ + 2 HCO3-

Die Zusammensetzung und die Größe der geogenenKomponente sind u. a. abhängig von der Zeitdauerdes Kontakts (Abstandsgeschwindigkeit bzw. Mittle-re Verweilzeit) sowie der chemischen Zusammenset-zung der Bodengase und des Kontaktgesteins.

Eine umgekehrte Entwicklung kann einsetzen, wenndas Grundwasser in den Baggersee übertritt und CO2

über die Seeoberfläche in die Atmosphäre entweicht.Der CO

2-Verlust führt zu einem Anstieg des pH-Werts

und zu einer Verschiebung des Kalk-Kohlensäure-Gleichgewichts. Es tritt eine Übersättigung des Was-sers in Bezug auf Karbonate ein, die eine Fällungvon Calcit im See nach sich zieht. Diese Prozesseäußern sich in einer Abnahme der Konzentrationenvon Calcium und Hydrogenkarbonat, z. T. auch vonMagnesium, und damit einer Verringerung der Gesamt-härte.

3.2.3 Redox-Reaktionen

Von den Redox-Reaktionen sind die Redox-sensiti-ven Elemente betroffen, wozu u. a. Sauerstoff, Koh-lenstoff, Schwefel, Stickstoff, Eisen und Mangangehören. An den Umsetzungen sind Bakterien in grö-ßerem Umfang beteiligt. Als starkes Reduktionsmit-tel wirkt organischer Kohlenstoff, als starkes Oxida-tionsmittel gelöster Sauerstoff.

Steht organisches Material zur Verfügung, so kön-nen sich u. a. die folgenden Redox-Reaktionen nach-haltig auf die Grundwasserbeschaffenheit auswirken(MATTHESS 1994):

Aerobe Atmung

CH2O + O2(g) = CO2 + H2O

Denitrifikation

5 CH2O + 4 NO3- + 4 H+ = 5 CO2(g) + 2 N2(g) + 7 H2O

Ammonifikation

2 CH2O + NO3- + 2 H+ = NH4

+ + 2 CO2(g) + H2O

Mangan-IV-Reduktion

CH2O + 2 MnO2 + 4 H+ = 2 Mn2+ + 3 H2O + CO2(g)

Eisen-III-Reduktion

CH2O + 8 H+ + 4 Fe(OH)3 = 4 Fe2+ + 11 H2O + CO2(g)

Sulfat-Reduktion

2 CH2O + SO42- + H+ = HS- + 2 H2O + 2 CO2(g)

Methan-Gärung

2 CH2O + CO2(g) = CH4 + 2 CO2(g)

In den quartären Kiesen im Oberrheingraben findetman bereichsweise in größerem Umfang organischesMaterial, ebenso in den Baggerseen im Hypolimnionund verstärkt im Seesediment. Charakteristische Merk-male einer solchen Entwicklung, bei der das organi-sche Material abgebaut wird, sind verringerte bis feh-lende Konzentrationen von O2, NO3 und SO4 sowieerhöhte Konzentrationen von Fe, Mn, NH

4 und H

2S.

Aufgrund der räumlich und zeitlich stark wechseln-den Redox-Bedingungen in den Baggerseen kön-nen reduzierte Spezies, die bei den oben genann-ten Reaktionen entstanden sind, wieder oxidiertwerden. Diese Reoxidation kann dabei sowohl imoxischen Milieu (bei Anwesenheit von gelöstemSauerstoff) als auch im postoxischen bzw.anoxischen Milieu (bei Abwesenheit von gelöstemSauerstoff) erfolgen. Beispiele dafür sind:

Nitrifikation

3 O2 + 2 NH4+ = 2 NO3

- + 8 H+

Sulfidoxidation

2 O2 + HS- = SO42- + H+

Eisenoxidation

O2 + 4 Fe2+ + 6 H2O = 4 FeOOH + 8 H+

Oxidation von Sulfidschwefel durch Nitrat(Denitrifikation durch Sulfid )

5 HS- + 8 NO3- + 3 H+ = 4 N2(g) + 5 SO4

2- + 4 H2O

3.2.4 Biochemische Prozesse

Beim Aufbau von Biomasse werden hauptsächlichdie biologisch relevanten Elemente Phosphor, Stick-stoff, Kohlenstoff, untergeordnet Kalium, Schwefelund Eisen gebunden, Sauerstoff wird freigesetzt.Durch die biologische Sauerstoffproduktion entste-hen in Kombination mit der physikalischen Belüf-tung in weiten Teilen des Sees aerobe Bedingun-gen (PFEIFFER 2000).

Im Zusammenhang mit dem Wachstum von Kiesel-algen wird die gelöste Kieselsäure dem Wasser ent-zogen und zum Aufbau von Kieselskeletten verwen-det.

Beim Abbau von Biomasse wird Sauerstoff gebun-den und u. a. CO

2 freigesetzt. Das Redox-Milieu

verschiebt sich dabei in ein postoxisches bzw. an-oxisches Milieu (DVWK 1988).


14

Informationen 10

Bei eutrophierten Seen können in größerem Um-fang algenbürtige Substanzen entstehen (z. B.Algentoxine), die sich negativ auf die Seewasser-qualität auswirken (BOOS & STROHM 1999).

3.3 IsotopenhydrologischeGrundlagen

3.3.1 Isotopenfraktionierung

Im Wasserkreislauf kommen die Wassermoleküle1H

216O, 1H2H16O und 1H

218O in unterschiedlichen Kon-

zentrationen vor. Die physikalische Ursache dafür istdas unterschiedliche Molekulargewicht und damit derunterschiedliche Dampfdruck der einzelnen Molekül-arten. Bei allen Phasenumwandlungen, z. B. beiKondensations- und Verdunstungsvorgängen, findeteine temperaturabhängige Isotopenfraktionierungstatt, wodurch sich für Untersuchungen des Wasser-kreislaufs die Möglichkeit ergibt, Deuterium (2H) undSauerstoff-18 (18O) als natürliche Tracer zu verwen-den (DINCER 1968, ZIMMERMANN 1969, 1978, STICH-LER & MOSER 1979, MOSER & RAUERT 1980, STICH-LER 1980, GAT & GONFIANTINI 1981, KENDALL &MCDONNELL 1998).

Die Konzentrationen von 2H und 18O werden interna-tional üblicherweise als relative Abweichung gegeneinen definierten Standard (VSMOW: Vienna-Stan-dard Mean Ocean Water) angegeben:

δδδδδ22222H bzw. δδδδδ1818181818O = (RProbe

/RStandard

- 1) · 1000 [‰]

RProbe – 2H- bzw. 18O-Konzentration in der ProbeRStandard – 2H- bzw. 18O-Konzentration im Standard

Die Messgenauigkeiten der Isotopenbestimmungenbetragen für δ2H ± 1,0 ‰ und für δ18O ± 0,15 ‰.

Durch Unterschiede im Isotopengehalt einzelner Nie-derschlagsereignisse wird das Grundwasser signifi-kant markiert. Dadurch können Fließwege verfolgt undFließrichtungen bestimmt werden (STICHLER & HERR-MANN 1983). Die isotopische Zusammensetzung desNiederschlags wird für die Messstationen Karlsruheund Weil am Rhein regelmäßig gemessen. Die δ18O-Werte der monatlichen Niederschlagsproben (Abb.2) zeigen den üblichen Jahresgang mit höherenIsotopengehalten in den Sommermonaten und nied-rigeren Werten in den Wintermonaten, bei einerSchwankungsbreite von etwa ∆∆∆∆∆ δ18O = 7 ‰. DieMessreihen dienen in der vorliegenden Untersu-chung für den Oberrheingraben als Inputfunktionfür das aus dem lokalen Niederschlag gebildeteGrundwasser. Für die beiden Stationen ergeben sichfolgende Mittelwerte für den Niederschlag:

Station Karlsruhe:δδδδδ1818181818O = - 7,95 ‰ δδδδδ22222H = - 55,6 ‰

Station Weil am Rhein:δδδδδ1818181818O = - 8,39 ‰ δδδδδ22222H = - 61,6 ‰

Zwischen den Deuterium- und Sauerstoff-18-Gehal-ten im Niederschlag besteht eine lineare Beziehung,die sich durch die so genannte Niederschlagsgerade(MWL: Meteoric Water Line ) darstellen lässt:

Abb. 2: Jahresgang des 18O-Gehalts in den Niederschlä-gen der Messstationen vonKarlsruhe und Weil am Rhein(Monatsmittel)

-15

-10

-5

0

01.01.95 01.01.96 01.01.97 01.01.98 01.01.99

Datum

δ18O

[‰]

KarlsruheWeil am Rhein


15

Informationen 10

δδδδδ22222H = 8 δδδδδ1818181818O + d

d – Deuterium-Exzess [-]

Für den lokalen Niederschlag der Stationen Karls-ruhe und Weil am Rhein (Monatswerte von Nieder-schlagssammelproben für den Zeitraum 1981 bis ein-schließlich 1999) lautet die Gleichung der Nieder-schlagsgeraden (Abb. 3):

δδδδδ22222H = 8 δδδδδ1818181818O + 8

Da diese δ2H/δ18O-Relation in guter Näherung auchfür die Gebiete der Testseen gültig ist, wird sie in dervorliegenden Untersuchung allgemein als Bezugs-gerade verwendet.

Wird das Grundwasser freigelegt, z. B. durch Bag-gerseen, entstehen durch die Verdunstung an der See-

oberfläche zusätzliche Fraktionierungseffekte. Da dieisotopisch leichten Moleküle bevorzugt in die Atmo-sphäre übertreten, werden die schweren Isotope suk-zessive im Seewasser angereichert, d. h., die δ2H-und δ18O-Werte steigen an. Bei diesem Prozess ver-ändert sich auch das δ2H/δ18O- Isotopenverhältnis unddamit der Deuterium-Exzess. Die Wässer, die bei fort-schreitender Verdunstung eines Ausgangswassersentstehen, liegen im δ2H/δ18O-Diagramm ebenfalls aufeiner Geraden, der so genannten Verdunstungs-geraden (VG; STICHLER & MOSER 1979, GAT & GON-FIANTINI 1981, KENDALL & MCDONNELL 1998). Eineschematische Darstellung dieser Zusammenhänge istin Abb. 4 gegeben.

Das Ausmaß der Fraktionierung steigt dabei mit zu-nehmender Seefläche, die für eine Fraktionierung zurVerfügung steht, an. Dem entgegen wirkt die Vermi-

Abb. 3: δ2H/δ18O-Diagrammder monatlichen Nieder-schläge in den Messstatio-nen Karlsruhe und Weil amRhein von 1981–1999

Abb. 4: Schematisches δ2H/δ18O-Diagramm mit Nieder-schlags- und Verdunstungs-gerade

δ2H = 8 δ18O + 8

-125

-100

-75

-50

-25

0

-15 -10 -5 0δ18O [‰]

δ2 H [‰

]

KarlsruheWeil am RheinNiederschlagsgerade

δ2H = 8 δ18O + 8m = 5

-125

-100

-75

-50

-25

0

-15 -10 -5 0δ18O [‰]

δ2 H [‰

]

Niederschlagsgerade

Verdunstungsgerade


16

Informationen 10

schung mit zuströmendem, isotopisch leichteremGrundwasser. Eine starke Isotopenfraktionierung istentsprechend in Seen mit großer Seefläche, abergeringer Grundwasseraustauschrate zu erwarten.

Weil das abströmende Seewasser infolge Verdun-stung von schweren Isotopen angereichert und da-mit isotopisch markiert ist, läßt es sich unterstro-mig des Sees im Grundwasser verfolgen. Quantita-tiv ermittelt werden können die Vermischung des See-wassers mit vom Seewasser unbeeinflusstemGrundwasser, die Grundwasserfließrichtung und, dain den δ18O-Ganglinien des Seewassers durch denJahresgang auch eine Zeitmarke enthalten ist, Fließ-zeiten und Abstandsgeschwindigkeiten. Die aus denIsotopendaten berechneten Fließzeiten und Fließ-geschwindigkeiten gelten für den nicht sorptivenTransport, da das Wassermolekül selbst markiert istund deshalb einen idealen Tracer darstellt.

3.3.2 Mischung zwischen Seewas-ser und Grundwasser

Die Berechnung von Mischungsanteilen setzt voraus,dass die Größen der mischungsrelevanten Para-meter, hier die δ2H- und δ18O-Werte, für die beidenEndglieder der Mischungsreihe (unbeeinflusstesGrundwasser, Seewasser) bekannt sind. Der pro-zentuale Anteil von Seewasser in einer Grundwas-serprobe kann dann mit Hilfe einer einfachen Mi-schungsformel berechnet werden:

xsw

= (δPr

- δGW

)/(δSW

- δGW

) · 100 [%]

xsw – Anteil von Seewasser in der Grundwasserprobe(%)

δPr – Wert des Parameters (hier Wert δ2H bzw. δ18O) inder Probe

δGW – Wert des Parameters (hier Wert δ2H bzw. δ18O) imunbeeinflussten Grundwasser

δSW – Wert des Parameters (hier Wert δ2H bzw. δ18O) imSeewasser

Für das Seewasser wurden die δ2H- bzw. δ18O-Werteals Mittelwerte der Proben von der Seeoberfläche undaus 2 m Tiefe berechnet, in einigen Fällen zusammenmit den Mittelwerten der Grundwassermessstellen, diezu 100 % Seewasser aufweisen. Die Isotopenkon-zentrationen für das unbeeinflusste Grundwasser wur-den aus den δ2H- bzw. δ18O-Mittelwerten der ober-stromig des Sees gelegenen Grundwassermessstel-len ermittelt. Bei den Wässern aus diesen Messstellenliegen die Exzesswerte meist über d = 8 ‰ (vgl. Kap.3.3.1). Im Vergleich zum Seewasser weist damit auch

der Deuterium-Exzess einen für eine Mischungs-rechnung ausreichenden Kontrast auf.

Angesichts der Messgenauigkeit der Isotopengehalts-bestimmungen und der vorliegenden Unterschiededer Isotopengehalte zwischen See- und Grundwas-ser können prozentuale Anteile von Seewasser imGrundwasser mit einer Genauigkeit von etwa ± 5 %erfasst werden.

3.3.3 Verweilzeit und Fließgeschwin-digkeit des Grundwassers

Die Mittlere Verweilzeit eines Grundwassers (TO ) kannaus dem Vergleich der Isotopenganglinie des Nieder-schlags (input) mit der des Grundwassers (output)mittels Näherungsverfahren abgeschätzt werden. Eswird dabei vereinfachend angenommen, dass derJahresgang der Ganglinien jeweils durch eine Sinus-funktion beschrieben werden kann (STICHLER & HERR-MANN 1982, 1983). Setzt man eine exponentielle Alters-verteilung im Grundwasserleiter voraus, so ergibt sichaus der Dämpfung der Amplitude die Mittlere Verweil-zeit nach folgender Gleichung:

To = 1/(2 π) (f -2 - 1)1/2

TO – Mittlere Verweilzeit [a]1/(2 π) – Periode der Inputfunktion in einem Jahr [a]f – Verhältnis der Amplituden zwischen gedämpf-

ter und ungedämpfter Ganglinie (f = Aout/A inp)A inp – Amplitude der Sinuskurve der Niederschlags-

ganglinieAout – Amplitude der Sinuskurve der Grundwasser-

ganglinie

Als Inputamplitude wird die jährliche Schwankungdes Isotopengehalts im Niederschlag, hier der Mess-station Karlsruhe, verwendet (∆∆∆∆∆δ18O = 7 ‰). Für dasGrundwasser wird der ∆∆∆∆∆δ18O-Wert der jeweiligen δ18O-Ganglinie entnommen. Analog können für diese Ab-schätzung auch die Variationen der δ2H-Werte ver-wendet werden.

Für eine genauere Bestimmung der Fließzeit desGrundwassers im Abstrom eines Baggersees wer-den sogenannte Speicher-Durchfluss-Modelle verwen-det (DVWK 1995). Ausgehend von einer InputfunktionCinp (t), hier die Isotopenganglinie des Seewassers,wird der Transport der isotopisch markierten Grund-wasserpartikel im Aquifer mit Hilfe einer Wichtungs-funktion (τ) beschrieben, die Annahmen über dieAltersverteilung des Grundwassers im Grundwasser-leiter enthält. Ziel der Modellierung ist es, durch Vari-ation der Modellparameter die Outputfunktion Cout (t),


17

Informationen 10

d. h. die Isotopenganglinie in der Entnahmestelle, mög-lichst gut durch die berechnete Modellganglinie zureproduzieren. Hauptparameter in allen Modellen istdie Mittlere Verweilzeit (T0), die als das gewichteteMittel der Einzelverweilzeiten (τ) der Wasserpartikeldefiniert ist. Zur Berechnung der Outputfunktion Cout

(t) wird die folgende Gleichung verwendet:

Cout(t) = ∫ Cinp (t–τ)g(τ) dτ

Cinp (t ) – Inputfunktion (Isotopenganglinie des See-wassers)

Cout (t ) – Outputfunktion (Isotopenganglinie der Grund-wasserentnahmestelle)

g (τ ) – Wichtungsfunktion (modellspezifisch)

Die Form der Wichtungsfunktion wird durch die Wahldes Speicher-Durchfluss-Modells definiert. Im vor-liegenden Fall wird ein Dispersionsmodell mit fol-gender Wichtungsfunktion verwendet:

1 (1-τ /T0 )2

g(τ) = exp – T0 4π PD (τ /T0 )

3 4PD (τ /T0 )

g (τ ) – Wichtungsfunktion für das DispersionsmodellTo – Mittlere Verweilzeitτ – Verweilzeit der einzelnen Partikel im SystemPD – Dispersionsparameter

Das Dispersionsmodell besitzt zwei Anpassungs-parameter: Die Mittlere Verweilzeit des Wassers Tound den Dispersionsparameter PD, deren Größendurch Anwendung von Fitting-Verfahren bestimmtwerden (DVWK 1995).

Für die Bestimmung der Fließzeit des Seewasserszu unterstromig gelegenen Grundwasserentnahme-stellen wurden die δ18O-Ganglinien des Seewassers(Seeoberfläche und 2 m Tiefe) und die jeweilige δ18O-Ganglinie des Grundwassers ausgewertet. Währenddie mittleren δ18O-Werte von See- und Grundwasseraus seebeeinflussten Grundwassermessstellen in un-mittelbarer Seenähe etwa gleich sind, sind die jah-reszeitlichen Variationen in den Grundwassergang-linien im Vergleich zu den Variationen in der Gang-linie des Seewassers gedämpft und zeitlich verscho-ben. Derartige Effekte lassen sich nur nachweisen,wenn eine ausreichend dichte, d. h. wöchentlicheBeprobung vorliegt.

Die Auswertung der Isotopendaten mit Hilfe desDispersionsmodells wurde exemplarisch für denLeissee durchgeführt und ist im entsprechendenTeilbericht ausführlich dokumentiert (LGRB 2000,STICHLER et al. 1999).

In den meisten Fällen konnte nur für die nächstgele-genen unterstromigen Grundwasserentnahmestellenaus der zeitlichen Verschiebung der δ18O-Seewasser-ganglinie zur jeweiligen Grundwasserganglinie einegrobe Abschätzung der Fließzeit des Seewassersvorgenommen werden. Hieraus wurden dann die ent-sprechenden Abstandsgeschwindigkeiten abgeleitet.

3.3.4 Grundwasserzustrom und Mitt-lere Aufenthaltszeit

Mit Hilfe der 2H- und 18O-Konzentrationen im See-wasser lassen sich weiterhin, unabhängig von denhydraulischen Methoden (Kap. 3.1), die Austausch-raten zwischen Baggersee und Grundwasser be-stimmen. Dazu wird die Vermischung des isotopischschwereren Baggerseewassers mit dem zuströmen-den, isotopisch leichteren Grundwasser ausgewertet(KENDALL & McDONNEL 1998). Betrachtet wird derZeitraum der Zirkulation mit einheitlicher Beschaf-fenheit des gesamten Seewassers. Endglieder derMischungsreihe sind:

– Seewasser (SW): Isotopisch schweres Seewas-ser, vermischt über die gesamte Tiefe nach er-folgter Zirkulation im Spätherbst

– Grundwasser (GW): Isotopisch leichtes Grund-wasser im Zustrom

– Mischwasser (MW): Seewasser, vermischt überdie gesamte Tiefe nach erfolgter Verdünnungdurch den direkten Niederschlagseintrag und zu-strömendes, isotopisch leichtes Grundwasser –in der Regel am Ende der Zirkulation.

Die Abschätzung der Zustromrate erfolgt mit Hilfeder linearen Mischungsgleichung:

xGW

= (δδδδδMW - δδδδδSW

)/(δδδδδGW - δδδδδSW

) ⋅ 100 [%]

xGW – Anteil von Grundwasser im Seewasser (in %)δδδδδΜW – Wert des Parameters (hier Wert δ2H bzw. δ18O)

im Mischwasser, korrigiert um den Niederschlags-eintrag

δδδδδGW – Wert des Parameters (hier Wert δ2H bzw. δ18O)im Grundwasser

δδδδδSW – Wert des Parameters (hier Wert δ2H bzw. δ18O)im Seewasser

Der Einfluss des direkt auf die Seefläche fallendenNiederschlags wurde unter Verwendung von Mengeund isotopischer Zusammensetzung des Nieder-schlags im betrachteten Zeitraum berücksichtigt.

Die Grundwasserzustromrate für den betrachtetenZeitraum ergibt sich aus:

∞

0


18

Informationen 10

QGW = (VSee · xGW)/t

QGW – Grundwasserzustromrate [m3/s]Vsee – Volumen des Sees [m3]xGW – Anteil von Grundwasser im Seewasser [%]t – Zeit [s] zwischen der Messung der Seewasser-

beschaffenheit (δδδδδSW) und der Messung der Misch-wasserbeschaffenheit (δδδδδMW); Verdünnungszeit-raum

Schließlich liefern diese Ergebnisse noch einen An-haltswert für die Mittlere Aufenthaltszeit des Grund-wassers im See:

Tm = V

See/Q

GW

Tm – Mittlere Aufenthaltszeit des Grundwassers im See[s]

QGW – Grundwasserzustromrate [m3/s]VSee – Volumen des Sees [m3]

Abb. 5: Geographische Lageder im Rahmen des KaBa-Teilprojekts 6 detailliert un-tersuchten Baggerseen

0 10 20 30 40 50 km

Mannheim

Karlsruhe

Ravensburg

Konstanz

Offenburg

Stuttgart

Freiburg

Waldshut

TübingenUlm

KA 67 Epplesee

ORT 234 Waldsee

ORT 268 Alter Vogelbaggersee

ORT 292 Apostelsee

EMM 323 WaldseeEMM 325

KN 845 Binninger SeeRV 818 Bechinger See

BAD 99 Leissee


19

Informationen 10

4.1 Auswahl der TestseenDie im Rahmen der Vorstudie untersuchten rund100 Baggerseen wurden anhand der im Seewassergemessenen 2H- und 18O-Konzentrationen in dreiGruppen eingeteilt:

Gruppe A Seen, deren Isotopengehalte sich umdie Niederschlagsgerade gruppieren(δ18O < -8 ‰).

Gruppe B Seen, deren Isotopengehalte im unte-ren Teil der Verdunstungsgeraden lie-gen und δ18O-Werte zwischen -8 ‰und -5 ‰ aufweisen.

Gruppe C Seen, deren Isotopengehalte im obe-ren Teil der Verdunstungsgeraden lie-gen (δ18O > -5 ‰).

Diese Gruppierung ergibt sich aufgrund der Inten-sität der Isotopenfraktionierung (Kap. 3.3.1) in Ab-hängigkeit vom Verhältnis Wasserfläche/Wasser-tiefe, von der Seedynamik und vom hydraulischenAnschluss des Sees an das Grundwasser. Erfasstsind sowohl Baggerseen, die im Sommer eine ther-mische Schichtung aufweisen, als auch Seen, beidenen eine sommerliche Wärmeschichtung aufgrundmangelnder Seetiefe oder auskiesungsbedingterDurchmischung unterbleibt.

Auf der Grundlage dieser Gruppierung wurden 20 Bag-gerseen ausgewählt. Um die Eignung der Seen fürweitere Untersuchungen zu klären, wurde für jedenSee und sein Umfeld eine geologisch-hydrogeologi-sche Dokumentation erstellt. Diese Dokumentatio-nen wurden verwendet, um von den 20 Baggerseen8 auszuwählen, die im Rahmen des KaBa-Teilprojekts6 detailliert untersucht wurden (Tab. 1).

Sechs der ausgewählten Seen (Abb. 5) liegen imOberrheingraben (BAD 99 Leissee, KA 67 Epplesee,

ORT 234 Waldsee/Hesselhurst, ORT 292 Apostelsee,EMM 323 Waldsee/Emmendingen und ORT 268 AlterVogelbaggersee), zwei im Alpenvorland (KN 845 Bin-ninger Baggersee, RV 818 Bechinger See).

Der Trophiezustand der ausgewählten Baggerseenreicht von oligotroph (Binninger Baggersee) bis eu-troph-hypertroph (Alter Vogelbaggersee) und über-deckt damit nahezu den gesamten Trophiebereich.

4.2 ProbenahmestellenDie Ergebnisse der Voruntersuchungen für den Leis-see, Baden-Baden, und aus der Fallstudie Schwar-zelsee, Österreich (Österreichisches Bundesmini-sterium für Land- und Forstwirtschaft 1995) zei-gen, dass generell in den Baggerseen eine gleich-mäßige Isotopenschichtung existiert. Aufgrund die-ser Beobachtung wurden die Testseen jeweils nuran einer Stelle beprobt.

Für jeden der ausgewählten Baggerseen wurde einGrundwassermessnetz festgelegt, zu dem sowohloberstromige wie unterstromige Messstellen gehör-ten. Obwohl im näheren Umfeld dieser Baggerseenbereits Grundwassermessstellen vorhanden waren,wurden für das Untersuchungsprogramm noch wei-tere errichtet, um zusätzliche Anforderungen nachLage und Tiefe der Messstellen abzudecken. Insge-samt wurden sechs zusätzliche Grundwassermess-stellen gebaut. Zwei weitere Grundwassermessstel-len wurden am Epplesee vom Kiesunternehmen ein-gerichtet (Tab. 2).

Die erste der neu errichteten Grundwassermess-stellen konnte im Juni 1997, die letzte Ende Oktober1997 in das Untersuchungsprogramm einbezogenwerden.

4 Untersuchungsumfang

Tab. 1: Im Rahmen des KaBa-Teilprojekts 6 detailliert untersuchte Baggerseen

Bezeichnung LfU-Code, Landkreis Gemarkung Trophie

Leissee BAD 99, Baden-Baden Baden-Baden meso-bis eutroph*

Epplesee KA 67, Karlsruhe Rheinstetten meso- bis eutroph*

Waldsee/Hesselhurst ORT 234, Ortenau Hesselhurst meso- bis eutroph*

Binninger Baggersee KN 845, Konstanz Welschingen oligotroph

Apostelsee ORT 292, Ortenau Ettenheim meso- bis eutroph*

Waldsee/Emmendingen EMM 323, Emmendingen Teningen meso- bis eutroph*

Bechinger See RV 818, Ravensburg Fronreute oligo- bis mesotroph

Alter Vogelbaggersee ORT 268, Ortenau Schwanau-Ottenheim eutroph-hypertroph*

*nach BALLOt & HOPPE (2000)


20

Informationen 10

Tab. 2: Im Rahmen des KaBa-Teilprojekts 6 neu erstellteGrundwassermessstellen

Leissee Unmittelbar unterstromig waren bereits 4Grundwassermessstellen vorhanden, fürdie jedoch keine Bohrprofile und Aus-baudaten vorlagen. Zur Beschreibung dergeologischen und hydrogeologischen Ver-hältnisse sowie zur tiefenorientierten Was-serprobenahme im unmittelbaren Exfil-trationsbereich des Sees wurde eine 25 mtiefe Messstelle errichtet.

Epplesee Unmittelbar unterstromig des Sees warenkeine Messstellen vorhanden, so dass zweiGrundwassermessstellen mit 57 m bzw.54,7 m Tiefe eingerichtet werden mußten.Sie liegen ca. 20 m bzw. ca.120 m vom See-ufer entfernt.

Waldsee/ Unterstromig des Baggersees waren meh-Hesselhurst rere Grundwassermessstellen geringer Tie-

fe (< 10 m) vorhanden. Bei einer Seetiefevon 31 m war unterstromig eine weitere, 35m tiefe Grundwassermessstelle erforder-lich.

Binninger Im Einzugsgebiet des Baggersees gab esBaggersee 6 Grundwassermessstellen und einen

Brunnen. Da jedoch unmittelbar unter-stromig des Sees keine Messstelle lag,wurde dort eine zusätzliche, 15 m tiefeGrundwassermessstelle errichtet.

Apostelsee Unterstromig waren keine geeignetenGrundwassermessstellen vorhanden. Beieiner Seetiefe von 40 m wurden zwei 40 mtiefe Grundwassermessstellen erforderlich,wobei die erste direkt am nördlichen See-ufer, die zweite ca. 50 m nördlich abgeteuftwurde.

Alter Trotz der im Umfeld des Sees bereits vor-Vogelbag- handenen acht Grundwassermessstellengersee war eine zusätzliche, 35 m tiefe Grundwas-

sermessstelle unmittelbar unterstromig desSees erforderlich.

4.3 ParameterumfangDie Voruntersuchungen hatten gezeigt, dass dieWechselwirkungen zwischen Baggersee und Grund-wasser durch die Kombination hydrogeologischer,isotopenhydrologischer und hydrochemischer Unter-suchungsverfahren qualitativ und quantitativ erfasstwerden können.

Zur Charakterisierung der allgemeinen hydrogeo-logischen Situation, zur Beschreibung der Grund-wasserfließrichtung und des Grundwasserpotenzial-gefälles wurden Grundwasserstände gemessen.

Da die Bedeutung der stabilen Isotope des Was-sers Deuterium (2H) und Sauerstoff-18 (18O) für dieUntersuchung des Austauschs zwischen See- undGrundwasser bekannt war (ZIMMERMANN 1979, 1988,Österreichisches Bundesministerium für Land- undForstwirtschaft 1995, KENDALL & MCDONNELL 1998,STICHLER et al. 1999) und sich die isotopischen Un-terschiede im Rahmen der Testuntersuchungenauch bestätigten, nehmen diese beiden Parametereine Schlüsselrolle bei den Untersuchungen ein.

Zur Beschreibung der hydrochemischen Beschaf-fenheit des Baggersee- und des Grundwassers so-wie der komplexen chemischen und biochemischenProzesse wurden die folgenden Parameter ausge-wählt:

Temperatur Natrium Nitritelektr. Leitfähigkeit Kalium NitratpH-Wert Calcium ChloridSauerstoff Magnesium SulfatKieselsäure Eisen Hydrogenkarbonatfreie Kohlensäure Mangan Ortho-PhosphatSchwefelwasserstoff Ammonium

Orientierend wurden an einzelnen Proben zusätz-lich folgende Parameter bestimmt:

Aluminium ChromBlei QuecksilberArsen Fluor

Organische Substanzen und die mikrobiologischeBeschaffenheit wurden nicht untersucht.

4.4 Untersuchungszeitraumund Beprobungsrhythmus

Da die Wechselwirkung Baggersee/Grundwasser vonvielen, z. T. jahreszeitlich variierenden Faktoren ab-hängt, wurde der Untersuchungszeitraum anfangs aufein Jahr (Februar 1997 bis Januar 1998) festgelegt.In diesem Zeitraum wurden monatliche Beprobungenfür Isotopengehaltsmessungen durchgeführt. Für diehydrochemischen Untersuchungen erfolgten innerhalbdes Jahres 1997 vier Beprobungen:

– Ende der Vollzirkulation (Monate März/April)– Stratifikation (Monat Juni)– Ende der Stratifikation (Monat September)– Vollzirkulation (Monat Dezember)

Eine erste hydrogeologische Beurteilung auf der Ba-sis der vorliegenden isotopenhydrologischen undhydrochemischen Daten führte Anfang Februar 1998


21

Informationen 10

zu der Entscheidung, die Untersuchungen unter Ein-beziehung der neuen Messstellen bis mindestens Juni1998 zu verlängern. Notwendig wurde dies für alle Bag-

gerseen mit Ausnahme des Binninger Baggerseesund des Waldsees/Emmendingen, für die die Unter-suchungen im Januar 1998 beendet wurden.

Tab. 3: Übersicht über die Anzahl der im Zeitraum Februar 1997–Juni 1998 im Rahmen des KaBa-Teilprojekts 6 durchge-führten Untersuchungen und die beteiligten Institutionen

Bezeichnung des Institution, die die Proben AnalysenBaggersees Probenahme oder Analytik See Grundwasser- Hydrochemie Isotope

durchführte messstellen

Leissee LGRB 18 68 86

LfU 575 39

GSF 835

Stadtwerke Baden-Baden 299

Epplesee LGRB 55 55

LfU 299 69

GSF 432

Subunternehmer 202

Waldsee/ LGRB 15 22 37

Hesselhurst GSF 611

Subunternehmer 359 252

Binninger LGRB 8 14 22

Baggersee GSF 337


Apostelsee LGRB 18 30 48

GSF 595


Waldsee/ LGRB 16 24 40

Emmendingen GSF 729


Bechinger See LGRB 7 16 23

GSF 326


Alter Vogelbagger- LGRB 19 19

see LfU 256 39

GSF 423

Subunternehmer 206

Teilsummen LGRB 82 248 330

LfU 1130 147

GSF 4288


Stadtwerke Baden-Baden 299

Summe 2549 2194 477 4288

LGRB – Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg; LfU – Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württem-berg; GSF – Forschungszentrum für Umwelt und Gesundheit, GmbH, Neuherberg


22

Informationen 10

Die Arbeiten konnten allerdings erst wieder im März1998 aufgenommen werden. Das Ergänzungspro-gramm für die verbliebenen sechs Baggerseen wur-de stark in seinem Umfang reduziert und beschränk-te sich hauptsächlich auf die 1997 neu erstelltenGrundwassermessstellen sowie wenige ausgewähl-te Probenahmestellen. Zusätzlich wurden währendder monatlichen Beprobung für Isotopengehalts-messungen Tiefenprofile physiko-chemischer Para-meter gemessen. Eine Übersicht über den Umfangvon Probenahme und Analytik enthält Tab. 3.

4.5 Probenahmemodus

Um den Einfluss der Probenahme auf die Messer-gebnisse zu untersuchen, wurden bei der ersten Be-probungskampagne sowohl Schöpfproben als auchgepumpte Wasserproben entnommen und unter-sucht. Dabei gab es folgende Ergebnisse:

Für die überwiegende Zahl der Messstellen zeigtensich keine oder nur sehr geringe Unterschiede zwi-schen den Analysenergebnissen der geschöpftenund gepumpten Proben. Lediglich bei einigen Entnah-mestellen deuteten die Unterschiede in den δ18O-Wer-ten von > 0,5 ‰ darauf hin, dass beim Abpumpeneine Wasserkomponente mit einer anderen isoto-pischen Zusammensetzung beigezogen wird, in denmeisten Fällen aus tieferen Aquiferbereichen. In derRegel stellte sich kurze Zeit nach der Probenahmeder ursprüngliche Zustand wieder ein. Offensichtlichwerden diese Messstellen ständig von Grundwasserdurchströmt und die natürlichen hydraulischen Ver-hältnisse nur beim Abpumpen gestört.

Wegen dieser Befunde wurden für die isotopenhy-drologischen Reihenuntersuchungen die weniger auf-wendigen Schöpfproben genommen. Lediglich die vierStichtagsbeprobungen für hydrochemische Untersu-chungen wurden mittels Pumpe durchgeführt. DieseWasserproben wurden auch auf 2H- und 18O-Kon-zentrationen untersucht.


23

Informationen 10

5.1 LeisseeDer Leissee liegt im Stadtkreis Baden-Baden auf Ge-markung der Gemeinde Sandweier direkt östlich derBundesautobahn A 5 (Abb. 6). Mit einer Fläche von8,75 ha und einer mittleren Tiefe von rund 13 m be-sitzt der Leissee im Vergleich zu den anderen unter-suchten Seen eine mittlere Größe (Tab. 4). Er ist alsNaturschutzgebiet ausgewiesen. Etwa 1,5–2 km süd-östlich des Leissees liegt das Industrie- und Gewer-begebiet von Baden-Baden-Oos, wo mehrere CKW-Grundwasserschadensfälle bekannt sind, derenSchadstofffahnen den See jedoch nicht erreichen.Etwa 1 km westlich befindet sich die Wasserge-winnungsanlage der Stadt Baden-Baden.

Der Baggersee ist in der Niederterrasse des Ober-rheingrabens angelegt. Abgebaut wurden quartär-zeitliche Sande und Kiese, die im Untersuchungs-gebiet eine Mächtigkeit von rund 30 m (Abb. 7), weiterim Nordwesten bis rund 60 m aufweisen. Etwa 1,5 kmwestlich des Leissees setzt rund 20 m unter Geländeein schluffig-feinsandiger Zwischenhorizont ein, der

die Kiesfolge in ein Oberes Kieslager und ein Unte-res Kieslager gliedert. Die Basis des Grundwasser-leiters wird von feinkörnigen, altquartären, z. T. auchpliozänen Sedimenten gebildet.

Rund 500 m östlich des Sees beginnt die Kinzig–Murg-Rinne, die sich von dort bis zum Gebirgsranderstreckt. Die jüngsten Ablagerungen sind in diesemBereich feinklastische Sedimente mit z. T. hohen Ge-halten an organischem Material und Moorbildungen(HUMMEL 1990/1992). Im Grundwasserleiter herr-schen entsprechend stark reduzierende Milieu-bedingungen.

Die hydraulischen Kennwerte befinden sich in Tab.4. Das generelle Grundwassergefälle ist in diesemGebiet von Südosten nach Nordwesten gerichtet(Abb. 6). Im Nahfeld des Leissees durchgeführteGrundwasserstandsmessungen lassen erkennen,dass die Grundwasserfließrichtung durch Ex- undInfiltrationsprozesse nur geringfügig beeinflusstwird. Es zeigte sich, dass der Austausch zwischenLeissee und dem Grundwasser hauptsächlich imoberen Bereich der Kiesfolge erfolgt. Das von Süd-osten in den See einströmende Grundwasser unter-schichtet während der Stagnationsphase das wär-mere oberflächennahe Seewasser. Dieser Vorgangwurde durch Tracerversuche im Leissee direktnachgewiesen (Institut f. Hydrologie 1997).

5.2 EppleseeIm Baggersee der Firma Karl Epple, dem so genann-ten Epplesee, rund 1 km südöstlich des OrtsteilsForchheim der Gemeinde Rheinstetten, Lkr. Karlsru-he, auf der Niederterrasse gelegen (Abb. 9), wird seit1937 Kies abgebaut, zuerst als Trocken- und späterauch als Nassabbau. Der zukünftige Abbau wird vor-aussichtlich 500 000 t/a erreichen und sich über 9Jahre erstrecken. Der Epplesee ist mit 32,5 ha dergrößte der untersuchten Baggerseen (Tab. 4).

Der Epplesee liegt innerhalb zweier rechtskräftigerWasserschutzgebiete. Der Südteil gehört zur Weite-ren Schutzzone (Zone III) des WasserschutzgebietsRheinstetten-Forchheim, der Nordteil zur WeiterenSchutzzone (Zone III B) des WasserschutzgebietsKastenwörth der Stadt Karlsruhe.

Der Untergrund wird von sandigen Kiesen desQuartärs (Jungquartär, Altquartär) und des jüngerenTertiärs aufgebaut. Die Mächtigkeit der quartär-zeitlichen Lockergesteine erreicht hier 60–70 m(Ministerium f. Umwelt 1988).

5 Beschreibung der untersuchten Baggerseen

Abb. 6: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen (MWMai 1964 bis April 1972), Grundwasseraufschlüssen unddem Verlauf von Schnittlinien für den Leissee


24

Informationen 10

Abb. 7: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denLeissee

Schnittlinie siehe Abb. 6

Abb. 8: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denEpplesee

Schnittlinie (Nahbereich desBaggersees) siehe Abb. 9

Das rund 50 m mächtige Jungquartär, der obersteTeil der Schichtenfolge, wird bereichsweise durcheinen feinklastischen Horizont, den Oberen Zwi-schenhorizont (OZH), in ein Oberes und ein Mittle-

res Kieslager gegliedert. Der Zwischenhorizont istjedoch im Bereich des Epplesees nicht durchge-hend vorhanden. Im Raum Karlsruhe und südlichdavon ist er nur lückenhaft verbreitet und seine litho-

Grundwasser-oberfläche

Bohrung

Filterstrecke

Schluff, Sand

Ton- und Sand

Kies, sandig

GWM P74 Bezeichnung desGrundwasseraufschlusses

LGRB-Nr.[7115/1008]

110

100

90

80

70

60

120

130

140

110

100

90

80

70

60

120

130

140

0 1 2

m NNm NN

NW SE

TK

711

5

TK

721

5

7/78

Fa.

Pet

er [7

115

/536

]

Tbr

. Fa.

Pet

er [7

115

/129

3]

GW

M P

74 [7

115/

1008

]

GW

M K

B 6

/97

[711

5/91

0]

GW

M P

39 p

roji.

[7

115/

233]

GW

M P

3 [7

215/

541]

GW

M P

46 [7

215/

1281

]

[721

5/72

2]

DBA5

Flugplatz Oos

Leissee

Altquartär, z. T. Pliozän

3 km

Kies, sandig

Schluff

Sandstein

SchluffsteinBohrung

Filterstrecke

Wasserschutzgebiet

Verwerfung

GWM SB 2/97 Bezeichnung des Grund-wasseraufschlusses

LGRB-Nr.[7015/431]

WSG

0

7

110

15

19

21

NW S

10

WS

17

13

9

7

110

15

19

21

17

13

9

Kinzig-Murg-NiederterrasseAu

04.10.197

5

3

5

3

m NNm NN

DBBr.

For

chhe

im [7

015/

49]

Grundwasseroberfläche,

sicher

vermutet

A5

B3

Bei

erba

ch

Mal

sche

rLa

ndgr

aben

Dor

fbac

h

Fed

erba

ch

Rhe

in

Bag

gers

ee

B 3

6

Windsedimente(Flugsand, Löß, Lößlehm)

Oberes Kieslager

Mittleres Kieslager

Oberer Zwischenhorizont

Altquartär

Mitt

lere

r B

unts

ands

tein

? ??

GW

M S

B 2

/97

[701

5/43

1]G

WM

KB

5/9

7 [7

015/

280]

GW

M K

A 1

/2/3

[701

5/90

]

Tertiä

Pliozän


25

Informationen 10

Abb. 9: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen(Stichtag 04.10.1976), Grundwasseraufschlüssen und demVerlauf von Schnittlinien für den Epplesee

Abb. 10: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen(Stichtag 06.10.1976), Grundwasseraufschlüssen und demVerlauf von Schnittlinien für den Waldsee/Hesselhurst

logische Beschaffenheit wechselt zunehmend vonTon und Schluff zu Feinsand. Oberes Kieslager undMittleres Kieslager bilden im Bereich des Eppleseeseinen gemeinsamen Grundwasserleiter mit freierGrundwasseroberfläche (Abb. 8). Für die hydrauli-schen Kennwerte siehe Tab. 4.

Die darunter folgenden altquartären Sande und Kiese(Unteres Kieslager) besitzen eine Mächtigkeit von 10bis > 20 m und einen Durchlässigkeitsbeiwert, derrund eine Zehnerpotenz unter dem des jungquartärenKieslagers liegt (Tab. 4). An deren Basis befinden sichgrundwasserführende grobsandige Fein- bis Mittel-sande mit Ton-Schluff-Lagen und -Linsen pliozänenAlters. Diese führen in der Regel älteres, tritiumfreiesGrundwasser.

Die großräumige Grundwasserfließrichtung ist imBereich der Niederterrasse von Südosten nachNordwesten gerichtet (Abb. 9). Zusätzlich zur Grund-wasserneubildung aus dem Niederschlag erfolgt amöstlichen Rand des Oberrheingrabens ein Zustromvon Grundwasser aus dem Festgestein.

Der Epplesee ist der einzige der untersuchten Seen,in dem derzeit noch Kies abgebaut wird. Die Ab-bautätigkeit führt zu einer verstärkten Durchmi-schung des Seewassers. Wie beim Leissee herrschenauch im Grundwasser im Umfeld des Epplesees re-duzierende Milieubedingungen.

5.3 Waldsee/HesselhurstDer Waldsee/Hesselhurst liegt im Oberrheingraben amsüdlichen Ortsrand von Hesselhurst, einem Ortsteilvon Willstätt, im Ortenaukreis (Abb. 10). Mit einer Flä-che von 5,24 ha und einer mittleren Tiefe von 13,4 mgehört dieser Baggersee zu den kleineren Seen.

Unmittelbar westlich des Sees liegt die Altlast „Hin-terer Schießschlag“. Es handelt sich um den ehema-ligen Müll- und Schuttplatz der früheren GemeindeHesselhurst, der bis 1973 in Betrieb war.

Im Bereich des Baggersees finden sich sandige,gut durchlässige Kiese des Riß-Würm-Komplexesbis in ca. 22 m Tiefe, darunter mehr schluffige, meist


26

Informationen 10

geringer durchlässige Kiese der Breisgauschichten(Abb. 11). In die jungquartären Kiese sind lokalSchluff-, Ton- und Sandschichten eingelagert. Nachden Ergebnissen der geophysikalischen Messun-gen in der neu erstellten GWM KB 3/97 ist die ge-samte Schichtenfolge stark inhomogen. Für die hy-draulischen Kennwerte siehe Tab. 4.

Die Basis der grundwasserleitenden Schichten, diein einer Tiefe von etwa 100 m zu erwarten ist, bil-den geringdurchlässige pliozäne Lockergesteine(JUNKER et. al. 1979).

Der Baggersee reicht in seinen tiefsten Bereichenbis in die Breisgauschichten (Abb. 11). Die Grund-wasserfließrichtung ist, wie auch aus den Untersu-chungen zur Altlast „Hinterer Schießschlag“ her-vorgeht, von Südosten nach Nordwesten gerichtet(Abb. 10). Im Untersuchungszeitraum schwankteder Grundwasserstand etwa um 1 m.

Im Grundwasserleiter herrschen reduzierende Ver-hältnisse. Auffällig sind im oberstromigen Grund-wasser geogen erhöhte Arsen-Konzentrationen bis6,7 µg/l (Kap. 6.2.9, Tab. 8).

5.4 Binninger BaggerseeDer Binninger Baggersee liegt im Hegau, LandkreisKonstanz, am westlichen Rand des Binninger Rieds,das in jüngster geologischer Zeit am Hangfuß des

Abb. 11: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denWaldsee/HesselhurstSchnittlinie siehe Abb. 10

tertiärzeitlichen Vulkankegels „Hohenstoffeln“ ent-standen ist (Abb. 12, Tab. 4).

Aus dem Baggersee wurden bis Anfang der 90er Jah-re Kies und Sand gewonnen, dann der Abbau wegender Lage in der Schutzzone III des Wasserschutz-gebiets für den Tiefbrunnen „Im Sand“ des Zweck-verbands „Hoher Randen“ eingestellt. Heute wird derSee für den Angelsport und inoffiziell als Badeseegenutzt.

Die Kies- und Sandablagerungen im Bereich desBinninger Baggersees sind von den Schmelzwasser-flüssen des würmzeitlichen Rheingletschers aufge-schüttet worden. Unter 0,5–1,5 m Lehm folgen ein 3bis 5 m mächtiges Oberes Kieslager, darunter 3 bis6 m mächtige sandig-schluffige Beckensedimente unddarunter das bis 30 m mächtige Untere Kieslager.

Durch den Abbau der Kieslagerstätte wurden dasObere Kieslager und die trennende Zwischenschichtin weiten Bereichen entfernt und durch anthropogeneAufschüttungen ersetzt (Abb. 13). Die Basis der grund-wasserleitenden Schichten bilden geringdurchlässigeMergelsteine der Oberen Süßwassermolasse.

Wenn der Tiefbrunnen „Im Sand“ nicht betrieben wird,übt der Baggersee eine Vorflutfunktion für das an-grenzende Grundwasser aus. Mehrere Stichtags-messungen zwischen 1988 und 1990 zeigen einkaum messbares hydraulisches Gefälle. Zur Vorflut-wirkung tragen die Seewasserverdunstung, aberauch die Auskiesung und die damit verbundene Ab-senkung des Seewasserspiegels bei.

NW SE

Waldsee

GWM 1 Schießschlag

[7413/655]

Altlast Schießschlag

GWM KB 3/97 Waldsee

[7413/133]

GWM 1 Schießschlag

[7413/655]

Bohrung

Filterstrecke

LGRB-Nr.

Grundwasseroberfläche

100 200 300 400 500 600 700 m

150

140

130

120

110

100

m NN

150

140

130

120

110

100

m NN

AnthropogeneAufschüttung

Sandiger Kies bis kiesiger Sand, z.T. schluffig, verwittertes Schwarzwaldmaterial (Breisgauschichten)

Bezeichnung derGrundwassermesstelleSchluff

Sand

Sandiger Kies undkiesiger Sand(Riß-Würm-Komplex)


27

Informationen 10

Bei Grundwasserförderung aus dem Tiefbrunnen „ImSand“ bildet sich ein Absenkungstrichter, der sichauf den gesamten Aquifer ausdehnt (Abb. 12). Die

Grundwasserfließrichtung ist dann allseits auf denTiefbrunnen gerichtet.

Der zeitliche Gang der Grundwasserstände ist prak-tisch in allen Grundwassermessstellen gleich (Abb.14), ein Hinweis auf ein einheitliches, hydraulischeng verbundenes Grundwasserfließsystem.

Im Süden ist der Aquifer bereichsweise gespannt, imübrigen Teil liegt eine freie Grundwasseroberflächevor. Es herrschen oxidierende Milieubedingungen.

Das Grundwasservorkommen des „Sand“-Kieskörpersregeneriert sich aus dem lokalen Niederschlag, der inden freigelegten Kieskörper versickert oder direkt aufden See auftrifft (Baggerseekomponente), sowie ausdem vom nördlichen und nordwestlichen Hangbereichzufließenden oberflächennahen Grund- und Oberflä-chenwasser (Hangkomponente). Im Tiefbrunnen „Im Sand“wird ein Mischwasser gefördert. Im Zeitraum 1988 bis1990 stieg die Baggerseekomponente im Brunnen kon-tinuierlich von rund 35 auf rund 50 % an. Die Instationa-rität, die darin zum Ausdruck kommt, ist ein Hinweisdarauf, dass die Grundwasserförderung im Tiefbrunnen„Im Sand“ bisher nur aufgrund der großen Speicher-wirkung des Sees möglich war, langfristig jedoch nichtdurch das Grundwasserdargebot abgedeckt ist.

5.5 ApostelseeDer Apostelsee liegt im Ortenaukreis auf Gemarkungder Stadt Ettenheim im Gewann „In den Apostel“ (Abb.15). Er hat eine Fläche von 5,8 ha und eine mittlere/maximale Tiefe von 19,8/41,0 m (Tab. 4). Oberstromigdes Sees liegt zunächst die Gemeinde Ringsheim,

Abb. 12: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen(Stichtag 01.09.1989, bei Förderung aus dem Teifbrun-nen), Grundwasseraufschlüssen und dem Verlauf vonSchnittlinien für den Binninger Baggersee

Abb. 13: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denBinninger BaggerseeSchnittlinie siehe Abb. 12

22.10.97

540

m NN

530

520

510

500

490

480

470

460

450100 200 300 400 500 600 700 800 900 1000 1100 1200 m0

540

m NN

530

520

510

500

490

480

470

460

450

Binninger Baggersee

SWSSENNW NE

GW

M P

11 [8

118/

1177

]

GW

M P

7 [8

118/

113]

GW

M P

9 [8

118/

115]

GW

M P

1 [8

118/

108]

Str

aße

yA

Obere Süßwassermolasse

yA

Kies, sandig


ErosionsflächenSchluff


Moränensediment

Torf

Ton, schluffig, sandig

Bohrung

Filterstrecke

Mergelstein

yABezeichnung der Grundwassermessstelle

LGRB-Nr.

GWM P9

[8118/115]


28

Informationen 10

Abb. 15: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen(Stichtag 03.10.1977), Grundwasseraufschlüssen unddem Verlauf von Schnittlinien für den Apostelsee

Abb. 14: Ganglinien derWasserspiegelhöhen in denGrundwassermessstellen amBinninger Baggersee

der Grabenrandstörung des Oberrheingrabens. EinZustrom von Grundwasser aus dem Festgestein un-ter der Deponie (Murchisonae-Oolith-Formation, ehe-mals abgebautes Eisenerzlager) in das Obere Kies-lager ist zumindest bereichsweise nachgewiesen, einTransport von Schadstoffen bisher jedoch nicht.

Etwa 300 m südwestlich des Sees befinden sich imOberstrom des Apostelsees die beiden TiefbrunnenEttenheim. Der ältere Brunnen (Br. 1 oder TB Alt)wird seit längerer Zeit wegen Versandung, der neue-re Brunnen (Br. 2 oder Br. Neu) derzeit wegen desCKW-Schadens nicht genutzt.

Der Apostelsee liegt geologisch in der nördlichenFortsetzung der Ostrheinrinne. Abgebaut wurdensandige Kiese quartärzeitlichen Alters, die in die-sem Bereich keine Feinsand- oder Schluffhorizonteenthalten (Abb. 16). Allerdings ergeben sich ausFlowmetermessungen Hinweise auf ausgeprägteInhomogenitäten. Die Kiesbasis, vermutlich gering-mächtiges Pliozän über Mesozoikum, dürfte bei rund40 m u. Gelände liegen, d. h. nur wenige Meter tieferals die Sohle des Sees. An der B 3 südlich des Lim-bachtals beginnt in einer Tiefe von 27 m unter demOberen Kieslager das Erzlager.

Wenige hundert Meter östlich des Sees beginnt dieVorbergzone, die aus von Löss überdeckten, me-sozoischen Bruchschollen besteht. Sie wird hiermorphologisch vom Mündungsbereich des Etten-bachs unterbrochen.

dann die Stadt Herbolzheim. Von dort geht eine CKW-Fahne aus, die aus einem Schadensfall herrührt undbis zum See reicht. Ebenfalls im Anstrombereich desSees liegt die Deponie Kahlenberg, ein ehemaligerErztagebau in der Vorbergzone in unmittelbarer Nähe

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

20.01.97 11.03.97 30.04.97 19.06.97 08.08.97 27.09.97 16.11.97 05.01.98 24.02.98

Tie

fe [m

]

GWM P1

GWM P3

GWM P4

GWM P5

GWM P7

GWM P8

GWM P9

GWM P10

GWM P11


29

Informationen 10

Tab. 4: Angaben zur Charakterisierung der untersuchten Baggerseen und ihres hydrogeologischen Umfelds

LfU- See Flä- mittl. derzeitige Hydrogeologische oberstromiges BemerkungenCode che max. Nutzung Situation Grundwasser

[ha] Tiefe [m]

BAD Leissee 8,75 13,3 bis 1992 Grundwasserleiter: reduzierendes als Naturschutzgebiet aus-99 22 Kiesabbau; durch Grundwasser- Milieu; mäßige gewiesen; gute Anbindung

Natur- geringleiter geglieder- anthropogene an das Grundwasser;schutz, tes Jungquartär im Beeinflussung Unterschichtung des See-Angelsport Oberrheingraben; wassers durch einströmen-

Niederterrasse; des Grundwasser mittelsH = 30 m, h = 7 m, Markierungsversuch nach-i = 3 ‰, u = 0,9 m/d, gewiesen; Lage im Ein-k

f = 2 · 10-2 bis zugsgebiet des Grund-6 · 10-3 m/s wasserwerks der Stadt

Baden-Baden mittelsIsotopen nachgewiesen

KA Epplesee 33,2 16,3 Kiesabbau, Grundwasserleiter: reduzierendes Lage im Wasserschutz67 42,5 Angelsport, weitgehend unge- Milieu; mäßige gebiet; erhöhte Umwäl-

Freizeit gliedertes Jungquar- anthropogene zungen im See durchtär des Oberrhein- Beeinflussung aktuellen Abbaugrabens; Niederter-rasse;H = 60 m, h = 8 m,i = 1,0 – 1,5 ‰,u = 0,8 m/d,k

f = 1 · 10-3 m/s

ORT Waldsee 5,24 13,3 Angelsport, Hauptgrundwasser- reduzierendes234 Hessel- 33,5 Freizeit leiter: Riß-Würm- Milieu; mäßige

hurst Komplex im südli- anthropogenechen Oberrheingra- Beeinflussung;ben, darunter Breis- geogen erhöhtegauschichten; As-Konzentra-H = 30 m, tionh = 2 – 3 m, i = 5 ‰,u = 2 m/d,k

f = 1,5 · 10-3 bis9 · 10-4 m/s

KN Binninger 14,9 10 Angelsport, Grundwasserleiter: oxidierendes Mi- Lage im Wasserschutz-845 Bagger- 16 (Freizeit) Kiese des Riß-Würm- lieu; anthropo- gebiet; zeitweise Vorflut-

see Komplexes; Kieskör- gen deutlich er- funktion für das umgeben-per Sand-Eichen im höhte NO

3-Kon- de GrundwasserHegau, H = 11 m, zentrationh = 3 m, i = 0,005 ‰,u = 1,8 m/d (beiPumpbetrieb),k

f = 1 · 10-2 m/s

ORT Apostel- 6,4 19,8 Angelsport, Grundwasserleiter: oxidierendes Mi- Randzustrom aus der292 see 41 Freizeit ungegliedertes Jung- lieu; leicht anthro- Vorbergzone; oberstromig

quartär des Ober- pogen, evtl. auch ubiquitäre Belastungenrheingrabens; Rand- geogen erhöhtescholle; H = 40 m, Konzentrationh = 4 – 5 m, i = 0,5 ‰, von Na, K, Cl,u = 2 m/d, SO

4

kf = 1 · 10-2 bis1 · 10-3 m/s


30

Informationen 10

LfU- See Flä- mittl. derzeitige Hydrogeologische oberstromiges BemerkungenCode che max. Nutzung Situation Grundwasser

[ha] Tiefe [m]

EMM Waldsee 2,5 5,0 Natur- Grundwasserleiter: geringmineralisier- Altlast im Zustrom, Ver-323 Emmen- 7,3 schutz, Riß-Würm-Komplex ter Zustrom aus bindung zum Baggersee

dingen Angelsport im südlichen Ober- dem Elz-Glotter- durch Markierungsversuchrheingraben; Elz-Glot- Schwemmfächer; nachgewiesen; weitererter-Schwemmfächer reduzierendes Baggersee oberstromig(kalkarm); gegliederter Milieu; anthropo-Grundwasserleiter; gen erhöhte Kon-H = 22 m, h = 2 m, zentration von K,i = 2 – 3 ‰, Mg, HCO

3, As, P,u = 1,5 – 2 m/d, Fe, Mn, NH4; an-kf = 8,5 · 10-4 m/s thropogen ver-

ringerte Konzen-tration von O2 undNO3

RV Bechinger 10,4 10 Angelsport, Grundwasserleiter: oxidierendes Mi-818 See 12 Freizeit Kiese des Riß-Würm- lieu; anthropogen

Komplexes, Kiester- deutlich erhöhterasse Hohes Feld bei Konzentration anFronreute; NO

3

H = 4 –12 m, h = 4 m,i = 2,3 ‰, u = 1,1 m/d,k

f = 1 · 10-3 bis1 · 10-4 m/s

ORT Alter 3,5 12,2 bis 1970 Hauptgrundwasser- überwiegend See wird vom Mühlbach268 Vogelbag- 32 Kiesabbau; leiter: Riß-Würm- reduzierendes durchströmt; deutlicher

gersee Angelsport, Komplex im südlichen Milieu RheinuferfiltrateinflussFreizeit Oberrheingraben,

darunter Breisgau-schichten; H = 30 m,h = 0,5 – 3 m, i = 1 ‰,u = 2 m/d,kf = 4 · 10-3 m/s

H – Grundwassermächtigkeit; h – Grundwasserflurabstand; i – hydraulischer Gradient; u – effektive Fließgeschwindigkeit; kf –Durchlässigkeitsbeiwert

Abb. 16: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denApostelseeSchnittlinie siehe Abb. 15

Apostelsee

SSW NNE

GWM KB 2/97 Bezeichnung desGrundwasseraufschlusses

LGRB-Nr.

m NN

180

170

160

150

140

130

120

m NN

180

170

160

150

140

130

120100 200 300 400 500 600 m

TB Neu Ettenheim

[7712/261]

GWO 3.10.77

GWM KB 2/97

[7712/262]

GWM P13

[7712/497]

[7712/262]

Sand, schluffig

Kies, sandig, z. T. schluffig

Kies/Sand-WechsellagerungBohrung

Filterstrecke



31

Informationen 10

Im Bereich des Apostelsees strömt das Grundwas-ser etwa parallel zum Talrand von Süden nach Nor-den (JUNKER & ESSLER 1980: Abb.15). Für hydrauli-sche Kennwerte und Fließgeschwindigkeiten sieheTab. 4.

Aufgrund seiner randlichen Lage im Oberrheingrabenherrschen im Grundwasser im Umfeld des Apostel-sees oxidierende Milieubedingungen. Die im Vergleichzu Leissee, Epplesee und Waldsee/Hesselhurst leichterhöhten Konzentrationen an K, Cl und Gesamthärtesind Auswirkungen der oberstromigen ubiquitärenGrundwasserbelastungen, die erhöhten Sulfat-Kon-zentrationen sind eventuell bedingt durch einen sul-fatreichen Grundwasserzustrom aus schwefelhal-tigen Abraumhalden des ehemaligen Erzbergbaus(u. a. Tagebau Rötelberg).

5.6 Waldsee/EmmendingenDer Waldsee/Emmendingen liegt im Landkreis Em-mendingen auf Gemarkung der Gemeinde Teningen(Abb. 17). Der als Naturschutzgebiet ausgewieseneund für den Angelsport genutzte Baggersee ist miteiner Fläche von 2,3 ha und einer mittleren/maxima-len Tiefe von 5,0/7,3 m zusammen mit dem AltenVogelbaggersee der kleinste der untersuchten Seen(Abb. 6, Tab. 4).

Etwa 250 m südöstlich des Waldsees liegt die Alt-last „Kiesgrube Teningen“, eine ehemalige Kiesgru-be, die bis 1972 mit Haus-, Gewerbe- und Indu-striemüll der Großgemeinde Teningen verfüllt wur-de. Neben dem üblichen Deponieinventar einer ein-stigen Hausmülldeponie wurden flächenhaft verteiltgroße Mengen an Kondensatoren abgelagert, mitdenen die im Grundwasserabstrom der Altlast vor-gefundenen Belastungen mit polychlorierten Bi-phenylen (PCB) in direktem Zusammenhang stehen.

Weitere 100 m südlich der Altlast liegt ein zum Ba-den und Angeln genutzter Baggersee (BadeseeEMM 325), der eine Fläche von rund 4,3 ha undeine maximale Tiefe von 16,2 m besitzt (Abb. 17).

Der Waldsee/Emmendingen liegt im Nordteil der Frei-burger Bucht im Bereich der Aufschotterungsebenezwischen dem Schwarzwald im Osten und dem Kai-serstuhl im Westen (GROSCHOPF et al. 1996). Der Un-tergrund besteht aus quartärzeitlichen Sanden undKiesen, die eine Mächtigkeit von 60–70 m aufwei-sen. Es handelt sich um Ablagerungen des Elz–Glotter-Schwemmfächers, die in 21 bis rund 24 mTiefe durch einen eingeschalteten, 1–3 m mächtigen

Ton-Schluff-Horizont, den so genannten Riegeler Ho-rizont (Abb. 18), in ein Oberes und ein Unteres Kies-lager unterteilt werden, wodurch zwei getrennteGrundwasserstockwerke entstehen. Petrographischhandelt es sich um kalkarme bis -freie kristalline Ge-steine des Schwarzwalds (Granite, Gneise, Granit-porphyre). Nach Norden und Nordwesten nimmt imoberen Stockwerk der Anteil kalkhaltiger alpinerSchotter (Ablagerungen in der Ostrheinrinne) zu.

Anhand des unterschiedlichen Verwitterungsgradskann das Obere Kieslager seinerseits in zwei nichtscharf abgrenzbare Bereiche unterteilt werden. Sosind in den oberen 10–12 m unter Gelände (= obereAquiferzone) vorwiegend frische, sandige bis starksandige Kiese anzutreffen, im darunter folgendenBereich (= untere Aquiferzone) bis zum RiegelerHorizont stark, z. T. sehr stark zersetzte Kiese undSande mit einem höheren Feinkornanteil.

Abb. 17: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen(Stichtag 22.04.1993), Grundwasseraufschlüssen unddem Verlauf von Schnittlinien für den Waldsee/Emmen-dingen


32

Informationen 10

Die generelle Grundwasserfließrichtung ist im Un-tersuchungsgebiet von Südosten nach Nordwestengerichtet. Im Nahbereich der Baggerseen und Bä-che wird sie durch die Wechselwirkungen zwischenden oberirdischen Gewässern und dem Grundwas-ser beeinflusst.

Mit Hilfe eines Markierungsversuchs wurde die hy-draulische Verbindung zwischen der Altlast und demWaldsee/Emmendingen nachgewiesen. Die PCB-Schadstofffahne ließ sich von der Altlast bis in denWaldsee/Emmendingen verfolgen. Die Hauptschad-stoffausbreitung vollzieht sich in der oberen Aquifer-zone des oberen Grundwasserstockwerks, kontami-niertes Grundwasser findet sich jedoch auch in derunteren Aquiferzone. Im unteren Grundwasserstock-werk traten hingegen Schadstoffe nur zeitweise aneiner undichten Grundwassermessstelle auf. Unter-stromig des Sees war PCB nicht mehr im Grundwas-ser nachweisbar.

5.7 Bechinger SeeDer Bechinger See liegt im Landkreis Ravensburgauf Gemarkung der Gemeinde Fronreute rund 200 mnordwestlich des Teilorts Möllenbronn (Abb. 19). DerSee wird für den Angelsport genutzt, hat eine Flächevon 10 ha, eine mittlere Tiefe von 10 m und einemaximale Tiefe von 12 m (Tab. 4).

Rund 500 m oberstromig des Bechinger Sees liegendie Brunnen 1 und 2 Fronreute, die für die Wasserver-sorgung der Gemeinde Fronreute, OT Fronhofen, ge-nutzt werden.

Der Bechinger See liegt westlich des Schussen-beckens im Bereich eines ehemaligen Eisrandstau-sees, der während der letzten Eiszeit aufgefüllt wur-de, innerhalb einer Eiszerfallslandschaft. Abgebautwurde ein Kiesvorkommen, das als 10–15 m mächti-ge Kiesterrasse (Oberkante 582–590 m NN) beim Eis-rückzug über tonig-schluffigen Beckensedimentenund kiesigen Moränensedimenten vor der InnerenJungendmoräne der Würmeiszeit abgelagert wurde.Der oberflächennahe geologische Aufbau (Abb. 20)ist geprägt durch die vielfach wechselnden Abla-gerungs- und Erosionsprozesse im Pleistozän.

Nach Süden und Südwesten setzt sich das Kiesvor-kommen bis in den Bereich des Trockenkiesabbausder Fa. Bechinger fort. Hier stehen über der Sohl-schicht noch rund 5 m Kiese an. Nordöstlich desBechinger Sees keilt der Kies aus. Er grenzt hier angering durchlässige, schluffige Sande und Tone. Nord-westlich des Sees deutet sich die Fortsetzung einesRinnensystems an, das aus den Gewannen HohesFeld und Brand kommt und dort größere Kiesmäch-tigkeiten aufweist. Im Westen des Sees befindet sichder Toteisbereich des heutigen NaturschutzgebietsBlinder See, wo die wahrscheinlich nur noch gering-mächtigen Kiese teilweise von stark torfigen Ablage-rungen und Kalkmudden überlagert werden.

Unter dem oberen Kieshorizont, in dem der BechingerSee liegt, folgt unter einem rund 5,5 m mächtigenZwischenhorizont aus Moränensediment ein untererKieshorizont. Über die laterale Verbreitung des unte-ren Kieshorizonts gibt es keine näheren Kenntnisse.

Beide Kieshorizonte bilden getrennte Grundwasser-leiter. Der Druckspiegel des tieferen Grundwasser-leiters liegt ca. 2 m über dem des oberen.

Abb. 18: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denWaldsee/EmmendingenSchnittlinie siehe Abb. 17

0 500 m

GW

M P

18 [7

812/

656]

GW

M P

19 [7

812/

665]

GW

M P

WA

LD [7

812/

313]

GW

M P

23 [7

812/

558]

GW

M P

13 [7

812/

659]

GW

M P

8 [7

812/

656]

GW

M P

4 [7

812/

253]

GW

M P

1 [7

812/

251]

GW

M P

10 [7

812/

657]

GW

M P

27 [7

812/

551]

Altablagerung

Badesee (EMM 325)(projiziert)

Waldsee(EMM 323)

NNW SSE

190

180

160

170

m NN

Schwemmlöss

frische quartärzeitliche Kiese und Sande

"faule" quartärzeitliche Kiese und Sande

"Riegeler Horizont"

quartärzeitliche Kiese und Sande (Unteres Kieslager)Grundwasseroberfläche

Bohrung

Filterstrecke


LGRB-Nr.[7812/656]


33

Informationen 10

5.8 Alter VogelbaggerseeDer Alte Vogelbaggersee liegt in der Rheinaue amnordwestlichen Ortsrand von Ottenheim, GemeindeSchwanau, Ortenaukreis (Abb. 21). Etwa 70 möstlich des Sees fließt der Mühlbach und ca. 750 mwestlich der Rhein. Der See besitzt eine Flächevon 3,5 ha und ist durchschnittlich 12,2 m, maxi-mal 32 m tief (Tab. 4). Der Baggerbetrieb dürfteschon vor 1970 eingestellt worden sein.

Im Nordwesten des Sees liegt in einer Entfernungvon etwa 280 m ein heute noch betriebener Bag-gersee der Fa. Vogel-Bau GmbH. Auf Höhe des nörd-lichen Endes des Baggersees befindet sich auf fran-zösischer Seite die Staustufe Gerstheim.

Unmittelbar nördlich des Alten Vogelbaggersees liegtdie Altlast „Obere Martelsau“ mit Ablagerungen ausder Zeit zwischen 1935 und 1982 – weitgehend mi-neralisierter Haus- und Sperrmüll, Bauschutt, Erd-aushub und landwirtschaftliche Abfälle.

Der Alte Vogelbaggersee ist in die quartärzeitlicheFüllung des Oberrheingrabens eingetieft (Abb. 22).Dabei handelt es sich bis etwa 35 m um Ablage-rungen des Riß-Würm-Komplexes. Diese bestehenbis etwa 23 m aus frischen sandigen Kiesen, darun-ter bis etwa 35 m aus überwiegend kiesigem Sandmit geringen Anteilen an zersetztem Schwarzwald-material. Unterhalb von etwa 35 m folgen die Breis-gauschichten. Diese enthalten einen großen Anteilan zersetzten Schwarzwaldgeröllen, der zur Tiefehin zunimmt. Die Aquiferbasis, vermutlich schluffigeSande, wurde nicht erreicht. Das liegende Fest-gestein wird aufgrund geophysikalischer Untersu-chungen in rund 100 m Tiefe bei etwa 50 m NN ver-mutet (JUNKER & ESSLER 1980). Den Hauptgrund-wasserleiter bilden die sandigen Kiese des Riß-Würm-Komplexes.

Abb. 19: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen(Stichtag 18.2.1990), Grundwasseraufschlüssen unddem Verlauf von Schnittlinien für den Bechinger See

Abb. 20: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denBechinger SeeSchnittlinie siehe Abb. 19


Bohrun

Filterstreck

m NN


LGRB-Nr.

8123/2078123/359

1 2Bechinger

SeeGWO 18.2.90

[8123/441]

Kies, sandig (oberes Grundwasserstockwerk)

Kies in schluffiger Matrix (Moränensediment, Geringleiter)

Kies, sandig, schluffig (unteres Grundwasserstockwerk)

Ton, Schluff (Beckensediment, Geringleiter)

600

590

580

570

560

5505000 1000 [m]

SW NE

[ [ GWM P6

[8123/441]

B7

[8123/518]

GWM P19

[8123/564]

Br. Fronreute

Nach den Grundwassergleichen (Abb. 19) strömt dasGrundwasser von Südwesten nach Nordosten. Ge-speist wird der oberflächennahe Grundwasserstromim Bereich des Hohen Feldes u. a. durch aufsteigen-des Grundwasser aus dem unteren Grund-wasserleiter.Der vom Blinden See kommende Bach übt möglicher-weise eine Vorflutfunktion aus.


34

Informationen 10

Die Durchlässigkeit der Breisgauschichten ist im Ver-gleich zu den Schichten des Riß-Würm-Komplexeswesentlich geringer und variiert in Abhängigkeit vomZersetzungsgrad der Schwarzwaldkiese stark. Dieausgeprägte Heterogenität zeigt sich an den unter-schiedlichen Zuflussbereichen in den einzelnenGrundwassermessstellen. Eine Gliederung der Kies-folge durch Schluff- und Tonhorizonte in mehrereGrundwasserstockwerke ist im Untersuchungsge-biet nicht vorhanden.

Hydrochemisch sind im Grundwasserleiter mit zu-nehmender Tiefe u. a. eine allmähliche Zunahmeder Gesamtmineralisation, von Chlorid und Sulfatsowie eine Abnahme der Nitrat-Konzentration zuerkennen (Tab. 5).

Der Alte Vogelbaggersee liegt in einem Bereich mitleicht erhöhten Chlorid-Konzentrationen (50 bis etwa120 mg/l), der beiderseits des Rheins auftritt und aufeine Beeinflussung durch Rheinwasser zurückgeführtwird.

Die Grundwasserfließrichtung ist im Untersuchungs-gebiet etwa rheinparallel nach NNE ausgerichtet (Abb.21). Die Grundwasseroberfläche und der Wasserspie-gel des Baggersees bewegen sich weitgehend syn-chron, ein Hinweis auf ein hydraulisch zusammen-hängendes Regime.

Abb. 21: Übersichtslageplan mit Grundwassergleichen(Stichtage 04.10.1976 und 02.04.1979), Grundwasser-aufschlüssen und dem Verlauf von Schnittlinien für denAlten Vogelbaggersee

Tab. 5: Hydrochemie der Messstellengruppe (GWM KB 1/93, GWM KB 2/93, GWM KB 3/93) am „Neuen Baggersee“der Fa. Vogel

Datum der Probenahme 25.05./01.06.1993

LGRB-Nr. Bezeichnung Filterstrecke elektr. Leitfähigkeit Gesamthärte Nitrat Chlorid[m u. Gel.] [µS/cm] bei 25 °C [°dH] [mg/l] [mg/l]

7612 /449 GWM KB 1/93 12–28 530 8,7 8 64,5

7612 /448 GWM KB 2/93 42–72 730 11,4 < 2 103

7612 /121 GWM KB 3/93 78–93 800 14 < 2 123


35

Informationen 10

Abb. 22: HydrogeologischerSchnitt (schematisch) für denAlten VogelbaggerseeSchnittlinie siehe Abb. 21

Bohrung

Filterstrecke


Schluff

Sandiger Kies und kiesiger Sand (Riß-WürmKomplex)

Sandiger Kies bis kiesiger Sand, z. T. schluffig, verwittertes Schwarzwaldmaterial (Breisgauschichten)

Grundwasser-oberfläche

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

0 500 1000

170

160

150

140

130

120

110

100

90

80

70

60

AlterVogelbaggersee

AB Schwanau-Ottenheim/1979

[7612/34]

TB Sportplatz

GWM KB 4/97[7612/466]

GWM KB 1-3/93[7612/121][7612/448][7612/449]

m NN

SSE NNW S N SE NW

?

NeuerBaggersee

GWM A1[7612/591]

1500 m

m NN

GWM KB 4/97 Bezeichnung desGrundwasseraufschlusses

LGRB-Nr. der Messstelle[7612/466]


36

Informationen 10

6.1 AllgemeinesDie Ergebnisse der durchgeführten Feld- und Labor-untersuchungen sind in Monographien, getrennt fürjeden Baggersee, umfassend in Tabellen und Graphi-ken dokumentiert (LGRB 2000). Hier werden nurdie wichtigsten Ergebnisse und Schlussfolgerungenaufgeführt.

Eine Übersicht über die chemische Beschaffenheitder See- und Grundwässer gibt Tab. 6. Sie enthält,jeweils getrennt für das Grundwasser im Zu- und imAbstrom sowie den Baggersee, die Mittelwerte derverschiedenen Inhaltsstoffe. Die für die Mittel-wertbildung verwendeten Daten sind aus Tab. 7 er-sichtlich. Bei der Interpretation ist zu beachten, dassden Mittelwerten z. T. eine unterschiedliche Anzahlvon Messwerten zugrunde liegt und dass die Mess-

werte teils für unterschiedliche Probenahmezeitpunk-te und Entnahmetiefen stehen. Die Mittelwerte in Tab.6 sind somit nicht in jedem Fall uneingeschränkt ver-gleichbar.

6.2 Oberstromiges Grund-wasser

6.2.1 Grundwassertemperatur

Die mittleren Temperaturen der vom See unbeein-flussten Grundwässer schwankten zwischen 10,8 und12,7 oC und damit im Wertebereich natürlicher ober-flächennaher Grundwässer (LfU 1994). In den Tem-peratur-Tiefenprofilen der meisten Grundwasser-messstellen tritt im Sommer in der Wassersäule ober-

6 Untersuchungsergebnisse

Abb. 23: Temperatur-Tiefen-profile in der Grundwasser-messstelle GWM KA 1 im Zu-strombereich des Epplesees

Abb. 24: Temperatur-Tiefen-profile der tiefen Grundwas-sermessstelle GWM KA 2 imUmfeld des EppleseesTemperaturgradient im Profilab-schnitt von 40–60 m 1,3 oC/100 m

-25

-20

-15

-10

-5

0

9,5 10 10,5 11 11,5 12Temperatur [˚C]

Tie

fe [m

]

04.03.97

27.03.97

17.04.97

27.05.97

05.07.97

29.07.97

03.09.97

30.09.97

24.10.97

02.12.97

27.12.97

28.01.98

17.03.98

19.05.98

25.06.98

-70

-60

-50

-40

-30

-20

-10

0

8 9 10 11 12 13 14 15

Temperatur [˚C]

Tie

fe [m

]

04.03.97

27.03.97

17.04.97

27.05.97

05.07.97

29.07.97

03.09.97

30.09.97

Landesamt für G

eologie, Rohstoffe und B

ergbau

37

Informationen 10

Tab. 6: Mittlere chemische Beschaffenheit des oberstromigen Grundwassers, des Seewassers und des unterstromigen Grundwassers für die im Rahmen des KaBa-Projekts untersuchten Baggerseen; Zuordnung der Messstellen für die Mittelwertbildung siehe Tab. 7alle Angaben, soweit nicht anders angegeben, in mg/l

Baggersee Situation SW T LF O2 pH GH Ca Mg Na K Fe Mn NH4 Cl SO4 HCO3 NO3 H2SiO3

[%] [oC] [µS/cm] [-] [odH]Leissee GWo 0 11,2 600 0,2 6,8 15,0 93 6,3 11,1 5,1 12,5 1,6 0,67 17,7 43,0 309 1,0 21

See 100 8,9 600 4,2 7,6 (14,2) 90 7,0 17,7 3,8 5,1 1,6 0,49 21,6 32,1 277 0,03 18GWu30 ≈100 10,7 546 1,2 7,3 14,0 89 6,3 15,5 3,6 3,2 0,46 0,43 20,9 35,4 272 0,9 12GWu200 80 12,3 519 0,2 7,3 13,3 85 4,9 15,5 2,8 3,9 0,36 0,20 21,5 40,9 246 0,5 12GWu500 10 – 20 12,1 576 2,3 7,3 15,2 103 6,0 15,1 2,2 1,3 0,06 0,06 27,6 45,9 274 2,3 12

Epplesee GWo 0 11,1 687 1,0 7,0 18,4 123 6,7 20,6 2,2 0,25 0,23 0,01 21,3 57,3 349 4,5 17See 100 9,6 425 9,5 8,0 (10,8) 69 5,1 9,9 1,5 0,12 0,01 0,04 16,1 56,6 163 0,1 4GWu20 ≈100 11,7 449 0,3 7,6 11,6 76 4,8 9,8 1,9 0,68 0,06 0,07 19,3 63,1 173 0,8 10GWu100 ≈100 12,4 449 0,7 7,5 12,1 77 8,4 8,5 1,7 0,70 0,05 0,08 18,2 62,7 173 2,7 13

Waldsee/ GWo 0 10,8 652 0,2 6,9 18,1 104 12,2 14,0 1,9 10,3 0,96 0,37 15,7 41,2 357 0,6 25Hesselhurst See 100 11,0 318 6,9 7,6 9,8 58 6,2 10,0 2,6 0,06 0,46 0,18 17,6 25,4 177 1,5 12

GWu20 11,5 490 0,3 7,1 12,8 82 5,3 11,3 4,3 2,4 0,65 0,54 19,5 40,4 234 0,9 19Binninger GWo 11,5 731 5,3 7,1 21,9 104 30,5 4,9 1,9 n n n n n n 22,5 41,5 376 25,5 16Baggersee See 100 12,8 323 11,5 8,1 9,5 44 14,3 8,3 1,4 0,01 0,03 0,07 21,1 29,3 152 0,6 0,3

GWu20 ≈100 17,6 360 3,5 7,8 9,5 45 14,0 8,4 2,0 n n n n n n 21,7 29,2 157 0,3 5GWu500 12,3 538 5,6 7,3 15,4 85 14,5 6,2 1,9 0,04 n n n n 18,6 38,8 262 8,9 11

Apostelsee GWo 0 12,7 884 8,5 7,4 24,1 138 22,8 16,6 10,1 0,07 n n n n 36,3 82,5 400 27,4 18See 100 11,7 593 10,7 7,6 17,9 95 24,3 15,3 7,7 0,01 0,01 0,07 35,1 106 243 23,4 2GWu40 ≈100 14,3 717 3,5 7,4 18,6 96 23,7 15,0 6,5 0,03 n n 0,01 35,1 107 248 19,8 4

Waldsee/ GWo 0 12,5 219 2,6 6,1 5,0 24 5,3 9,6 1,8 0,01 0,01 n n 12,1 21,3 74,5 9,5 19Emmen- GWoD 0 11,5 637 0,2 6,6 14,5 68 21,8 20,4 25,5 1,96 2,40 1,45 22,7 8,7 368 0,2 15dingen See 100 13,6 265 7,5 7,3 6,5 32 8,1 12,1 6,1 0,07 0,10 0,06 14,9 20,0 126 0,3 n n

GWu50 60 – 80 10,8 309 0,7 6,6 7,3 33 10,4 13,2 3,2 0,84 0,22 0,02 16,9 25,2 129 4,3 18Bechinger GWo 0 11,2 736 5,2 7,3 21,5 116 22,8 8,0 4,4 0,03 0,01 n n 24,4 41,7 362 32,2 16See See 100 14,0 339 12,2 7,6 9,4 36 18,8 6,8 1,5 0,01 n n 0,03 22,0 36,7 132 3,1 0,4

GWu50 ≈100 12,2 425 2,6 7,6 11,8 58 16,4 6,0 1,7 0,04 n n n n 22,5 37,5 190 2,3 7GWu200 80 – 90 11,5 498 1,2 7,5 14,1 75 16,0 6,3 1,7 0,05 n n n n 22,7 41,9 233 3,4 10

Alter Vogel- GWo 0 14,9 626 2,1 7,4 13,5 67 7,7 48,7 3,2 0,02 0,02 n n 67,6 26,9 231 1,9 10baggersee See 100 8,4 642 3,8 7,6 (11,2) 67 7,9 53,6 4,0 0,02 0,56 0,58 82,3 23,8 203 0,3 12

GWu30 ? 11,9 622 0,7 7,5 11,5 69 7,6 46,0 4,1 0,15 0,33 0,14 75,8 28,2 210 1,2 10GWu150 50 10,6 625 0,2 7,4 11,2 65 7,9 48,3 4,3 0,02 0,23 0,06 77,2 26,9 210 0,2 10

ErläuterungenSituation: GWo – Grundwasser oberstromig; GWoD – Grundwasser oberstromig mit Deponieeinfluss (beim Waldsee/Emmendingen); See – Baggersee; GWu50 – Grundwasser unterstromigin etwa 50 m EntfernungSW – SeewasseranteilAngaben: ( ) – Gesamthärte, berechnet aus Calcium und Magnesium; n n – Inhaltstoff nicht nachweisbar


38

Informationen 10

Tab. 7: Für die Mittelwertbildung in Tab. 6 verwendete Daten

Übersichtsanalysen mit sehr eingeschränktem Parameterumfang wurden nicht berücksichtigt; * für die Seewasserbeschaffenheit wur-den z. T. Analysedaten der LfU Baden-Württemberg verwendet; Erläuterungen der Abkürzungen siehe Tab. 6

Baggersee Situation Messstellen Messzeitraum

(Anzahl der Messungen)

Leissee* GWo P 3, P 5, P 38, P 39 14.07.95 – 14.03.96 (7)

See 14.01.97 – 14.01.98 (39)

GWu30 GWM 70, 71 14.07.95 – 20.01.98 (13)

GWu200 GWM 73, 74, 75, 76 13.07.95 – 19.01.98 (16)

GWu500 GWM 78, 79; Hori. Br. 13.07.95 (3)

Epplesee* GWo KA 1 21.04.97 – 13.01.98 (4)

See 15.01.97 – 19.11.98 (69)

GWu20 KB 1/97 14.10.97 – 02.06.98 (12)

GWu100 KA 4, KA 5, SB2/97 21.04.97 – 02.06.98 (21)

Waldsee/Hesselhurst GWo 0148/114, Tbr. Waltersweiler 15.09.97 – 08.06.98 (3)

See 06.05.97 – 16.06.98 (15)

GWu20 GWM 3, KB 3/97 15.09.97 – 08.06.98 (14)

Binninger Baggersee GWo P 7 28.04.97 – 08.09.97 (2)

See 21.04.97 – 10.12.97 (8)

GWu20 P 11 30.06.97 – 01.12.97 (3)

GWu350 P 10 28.04.97 – 01.12.97 (4)

GWu500 TBr. 28.04.97 – 01.12.97 (4)

Apostelsee GWo PW Apostelsee 05.05.97 – 15.06.98 (5)

See 06.05.97 – 16.06.98 (15)

GWu40 KB 2/97, SB 1/97 01.10.97 – 15.06.98 (18)

Waldsee/Emmendingen GWo P 27 06.05.97 – 10.03.98 (4)

GWoD P 8 (3 – 9 m) 06.05.97 – 03.03.98 (4)

See 06.05.97 – 08.12.97 (8)

GWu50 PWald, P 23 06.05.97 – 10.03.98 (8)

Bechinger See GWo Br. 2 Fronreute 28.04.97 – 02.12.98 (4)

See 21.04.97 – 09.12.98 (7)

GWu50 P 19 29.04.97 – 01.12.98 (4)

GWu200 P 17, P 18 29.04.97 – 01.12.98 (8)

Alter Vogelbaggersee GWo GWM A 1 07.05.97 – 09.06.98 (5)

See 14.01.97 – 14.01.98 (39)

GWu30 KB 4/97 13.10.97 – 09.06.98 (6)

GWu150 GWM 0348 05.05.97 – 09.06.98 (5)


39

Informationen 10

flächennah eine Erwärmung auf (Abb. 23). Die hohemittlere Temperatur in der oberstromigen Messstelledes Alten Vogelbaggersees wird durch die geringeTiefe der Messstelle von nur 2 m verursacht. Häufigist spätestens ab etwa 20 m Tiefe der Übergang in die„neutrale Zone“ zu erkennen, in der keine nennens-werten jährlichen Temperaturschwankungen mehr auf-treten. Bei tieferen Grundwassermessstellen zeigensich zudem die Auswirkungen der geothermischenTiefenstufe (Abb. 24). Eine vertikale Strömung in derMessstelle führt zu einer ausgeglichenen Temperatur-verteilung über das gesamte Tiefenprofil (Abb. 25).

6.2.2 Allgemeine hydrochemischeCharakteristik

Die mittleren Werte der elektrischen Leitfähigkeit lie-gen zwischen etwa 600 und 900 µS/cm, eine Grö-ßenordnung, wie sie typisch für oberflächennahe,mäßig bis deutlich anthropogen beeinflusste Grund-wässer in karbonatischen Grundwasserleitern ist.Eine Ausnahme bildet mit 219 µS/cm das Grund-wasser oberstromig des Waldsees/Emmendingen.Ursache für die deutlich kleinere elektrische Leit-fähigkeit ist ein Zustrom von gering mineralisiertemGrundwasser von Osten, aus dem Bereich des Elz–Glotter-Schwemmfächers, der aus karbonatfreiemSchwarzwaldmaterial aufgebaut ist.

Vom hydrochemischen Typ her handelt es sich beifast allen untersuchten Grundwässern um Ca-HCO

3-

Wässer (Abb. 26). Solche Wässer sind charakteri-stisch für oberflächennahe karbonatische Grund-wasserleiter, wie sie die pleistozänen Sande undKiese darstellen. Ausnahmen sind die Grundwässer

aus dem Umfeld des Waldsees/Emmendingen (Ca-Mg-HCO3-SO4-Wasser) und des Alten Vogelbaggersees(Ca-Na-HCO3-Cl-Wasser). Beim Waldsee sind die ge-ringe Gesamtmineralisation und der daraus resultieren-de abweichende Grundwassertyp eine Folge derKarbonatarmut des Gesteins, beim Alten Vogel-baggersee ist der Einfluss des Rheins für den abwei-chenden Grundwasserchemismus verantwortlich.

Bezüglich des Redox-Milieus besitzen die Grund-wasserleiter im Umfeld von drei Baggerseen (BinningerBaggersee, Apostelsee und Bechinger See) aerobeVerhältnisse, zwei Baggerseen (Waldsee/Emmendin-gen und Alter Vogelbaggersee) zeigen geringe Sauer-stoff-Konzentrationen (2,6 und 2,1 mg/l) und die übrigendrei Baggerseen weitgehend anaerobe Bedingungen(Leissee, Epplesee und Waldsee/Hesselhurst).

Beim Waldsee/Emmendingen überlagern die Aus-wirkungen der unmittelbar oberstromig des Sees ge-legenen Altlast die regionale Grundwasserbeschaf-fenheit.

6.2.3 Calcium, Magnesium, Hydro-genkarbonat, Gesamthärte,pH-Wert

Die mittleren Konzentrationen von Calcium, Magne-sium und Hydrogenkarbonat variieren im unbeein-flussten Grundwasser zwischen 24 und 138 mg/l(Ca), 5,3 und 30,5 mg/l (Mg) sowie 74,5 und 400mg/l (HCO3). Diese Inhaltsstoffe sind überwiegendProdukte der Karbonatlösung aus dem Gestein. Zu-sätzlich dürfte noch ein geringer Anteil aus anthro-pogenen Quellen stammen.

Abb. 25: Temperatur-Tiefen-profile der Messstelle GWMP 27 im Anstrombereich desWaldsees/EmmendingenAusgeglichene Temperaturver-teilung infolge Vertikalströmung-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18

Temperatur [ oC]

Tie

fe [m

]

22.03.97

22.04.97

25.05.97

04.07.97

26.07.97

25.08.97

26.09.97

28.10.97

21.11.97

13.12.97

12.01.98


40

Informationen 10

Abb. 26: PIPER-Diagramm fürdie unterschiedlichen Grund-und Seewässer

Abb. 27: Tiefenprofile der Sau-erstoff-Konzentrationen in derGWM 0148/114-5 oberstro-mig des Waldsees/Hessel-hurst (reduzierendes Milieu)

Abb. 28: Tiefenprofile der Sau-erstoff-Konzentrationen in derGWM P 27 oberstromig desApostelsees (oxidierendes Mi-lieu)

-7

-6

-5

-4

-3

-2

-1

0

0 1 2 3 4 5 6 7 8

Sauerstoff [mg/l]

Tie

fe [m

]

28.02.97

24.03.97

23.04.97

29.05.97

2.07.97

28.08.97

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

6,5 7 7,5 8 8,5 9 9,5 10 10,5 11 11,5

Sauerstoff [mg/l]

Tie

fe [m

]

26.02.97 24.03.97

17.04.97 28.05.97

24.07.97 28.08.97

26.09.97 21.10.97

17.11.97 12.12.97

15.01.98 04.03.98

19.05.98


41

Informationen 10

In nahezu allen Grundwasserproben wurden mittlerepH-Werte von 6,8–7,4 gemessen. Die mittlereGesamthärte variiert zwischen 13,5 und 24,1 odH,entsprechend den Konzentrationen von Calcium undMagnesium.

Im Grundwasser oberstromig des Waldsees/Em-mendingen sind aufgrund der Karbonatarmut desGesteins (Kap. 5.6) die Konzentrationen von Calci-um, Magnesium und Hydrogenkarbonat mit Wertenvon 24 mg/l, 5,3 mg/l und 74,5 mg/l deutlich gerin-ger als in den übrigen untersuchten Grundwässern.Vor dem Übertritt in den See erfährt das ursprüng-lich sehr weiche Wasser jedoch durch die ober-stromig gelegene Altlast eine starke anthropogeneAufhärtung. Die Konzentrationen von Calcium, Mag-nesium und Hydrogenkarbonat steigen dabei auf 68mg/l, 21,8 mg/l und 368 mg/l, die Gesamthärte auf14,5 odH und der pH-Wert auf 6,6 (Tab. 6).

Vergleichweise geringe Ca-, Mg- und HCO3-Konzen-

trationen sind auch im Umfeld des Alten Vogelbagger-sees zu beobachten. Sie gehen auf einen deutlichenEinfluss durch Rheinuferfiltrat zurück.

6.2.4 Sauerstoff

Hohe Sauerstoff-Konzentrationen von im Mittel 5,2–8,5 mg/l wurden für das oberstromige Grundwas-ser von Binninger Baggersee, Apostelsee und Be-chinger See gemessen. Sie stehen in Zusammen-hang mit den häufig geringen Gehalten an organi-schem Material in den Kiesvorkommen im Alpen-vorland (Binninger Baggersee, Bechinger See) odersind auf einen sauerstoffreichen Randzufluss in denOberrheingraben (Apostelsee) zurückzuführen. Ge-ringere Sauerstoff-Konzentrationen zwischen 2,1und 2,6 mg/l finden sich im Umfeld des Waldsees/Emmendingen und des Alten Vogelbaggersee, na-hezu sauerstofffreie Verhältnisse im Leissee, Epple-see und Waldsee/Hesselhurst. Sie sind auf diemeist hohen Gehalte an organischen Bestandteilenin den Kies- und Sandvorkommen im Oberrhein-graben, speziell im Bereich der Kinzig–Murg-Rin-ne, zurückzuführen.

Die Sauerstoff-Tiefenprofile, die in den Grundwas-sermessstellen aufgenommen wurden, lassen aufdie Bedingungen im Grundwasserleiter nur im Be-reich der jeweiligen Filterstrecke schließen. Meistsind die Sauerstoff-Konzentrationen nahe der Grund-wasseroberfläche größer als in tieferen Abschnittendes Grundwasserleiters, ein Effekt, der wohl über-wiegend auf den Zufluss von sauerstoffreichem

Sickerwasser im Zuge der Grundwasserneubildungzurückgeht (Abb. 27, 28). Auch eine Lösung von Sau-erstoff aus der Bodenluft könnte diesen Befund her-vorrufen.

6.2.5 Stickstoff, Schwefel

Stickstoff und Schwefel sind Redox-sensitive Para-meter, deren Konzentration und Speziesverteilungnicht nur durch die Größe des Eintrags, sondernganz wesentlich durch das Redox-Milieu im Grund-wasserleiter gesteuert wird.

Der Stickstoff im Grundwasser stammt nur in ge-ringem Umfang aus dem Niederschlag und ausgeogenen Quellen, der Haupteintrag erfolgt über dielandwirtschaftliche Nutzung. Im Oberrheingrabenwurden im Sickerwasser unter einzelnen landwirt-schaftlich genutzten Flächen Nitrat-Konzentratio-nen von 120 mg/l und mehr nachgewiesen (LfU1994). Die mittleren Nitrat-Konzentrationen zwi-schen 26 und 32 mg/l, die in den Grundwasser-leitern mit oxidierenden Verhältnissen (BinningerBaggersee, Apostelsee, Bechinger See; Tab. 6) ge-messen wurden, dürften etwa die tatsächlicheBelastungssituation in den jeweiligen Gebieten wi-derspiegeln.

In den übrigen Grundwasserleitern wird das Nitratzum Teil oder fast vollständig durch Denitrifikationabgebaut. Die verbliebenen Nitrat-Konzentrationenschwanken hier durchschnittlich zwischen 9,5 und0,2 mg/l. Bei der Nitrat-Reduktion kann unter starkreduzierenden Bedingungen Ammonium entstehen.Höhere Ammonium-Konzentrationen finden sich dennauch nur in Grundwasserleitern mit reduzierendenBedingungen, die höchsten mittleren Konzentrationenwurden im Umfeld des Leissees mit 0,67 mg/l ermit-telt. Noch höhere Konzentrationen (bis 1,45 mg/l) tra-ten unmittelbar unterstromig der Altlast beim Wald-see/Emmendingen auf.

Sulfat kann bereits in vergleichsweise hohen Kon-zentrationen im Niederschlag enthalten sein. Mit ei-nem geringen zusätzlichen Beitrag aus anthropoge-nen Quellen lassen sich Konzentrationen in der Grö-ßenordnung von 40–50 mg/l erklären, wie sie in denmeisten untersuchten Grundwässern nachgewiesenwurden. Die deutlich niedrigeren mittleren Konzen-trationen von 27 bzw. 21,3 mg/l im Umfeld des AltenVogelbaggersees und des Waldsees/Emmendingenstehen mit dem Zustrom sulfatärmerer Grundwasser-komponenten in Zusammenhang. Die sehr hohenKonzentrationen von > 80 mg/l im Umfeld des Apo-


42

Informationen 10

stelsees beruhen auf dem Zustrom einer sulfatreichenGrundwasserkomponente aus der Vorbergzone.

Eindeutige Auswirkungen einer Sulfat-Reduktion sindnur unterstromig der Altlast beim Waldsee/Emmen-dingen nachweisbar. Die mittleren Sulfat-Konzen-trationen sinken hier auf 8,7 mg/l ab. Sulfidschwefel,der als Produkt der Sulfat-Reduktion entsteht, konn-te im Grundwasser nur qualitativ in einigen Probenim Umfeld des Leissees nachgewiesen werden, einHinweis darauf, dass eine Sulfat-Reduktion in denuntersuchten Grundwasserleitern in großem Um-fang nicht stattfindet.

6.2.6 Eisen, Mangan

Die mittleren Konzentrationen von Eisen und Man-gan erreichen in den reduzierten GrundwässernWerte bis maximal 12,5 bzw. 2,4 mg/l (Umfeld Leis-see bzw. unterstromig der Altlast beim Waldsee/Emmendingen). Demgegenüber waren in den oxi-dierten Grundwässern Eisen und Mangan nur in Spu-ren oder nicht nachweisbar (Tab. 6).

Bei reduzierenden Verhältnissen überwiegen dieleichtlöslichen Fe(II)- und Mn(II)-Verbindungen,während sich unter oxidierenden Verhältnissen diegeringlöslichen Fe(III)- und Mn(IV)-Verbindungen(Oxidhydrate und Hydroxide) bilden.

6.2.7 Natrium, Kalium, Chlorid

Die mittleren Konzentrationen von Natrium, Kaliumund Chlorid schwanken in den untersuchten Grund-wässern in folgenden Bereichen: Na von 4,9 mg/l(Binninger Baggersee) bis 48,7 mg/l (Alter Vogel-baggersee), K von 1,8 mg/l (Waldsee/Emmendingenoberstromig der Altlast) bis 10,1 mg/l (Apostelsee)und Cl von 12,1 mg/l (Waldsee/Emmendingen) bis67,6 mg/l (Alter Vogelbaggersee), siehe Tab. 6.

Die unterschiedlichen Na-, K- und Cl-Konzentratio-nen spiegeln die jeweilige anthropogene Belastungder verschiedenen Grundwässer wider. Als Quel-len für diese Inhaltsstoffe kommen u. a. diffuse Ein-träge durch landwirtschaftliche Nutzung und ausbesiedelten Gebieten in Frage.

Die hohen, etwa äquivalenten Na- und Cl-Konzentra-tionen im Grundwasser oberstromig des Alten Vogel-baggersees sind auf den Einfluss der Salzfracht imRheinuferfiltrat zurückzuführen. Die sehr hohe mitt-

lere K-Konzentration von 25,5 mg/l oberstromig desWaldsees/Emmendingen ist eindeutig eine Auswirkungder dortigen Altlast.

6.2.8 Silizium

Silizium wurde in den Grundwässern im Mittel in Kon-zentrationen zwischen 15 und 21 mg/l (als H2SiO3)gemessen. Die geringe H

2SiO

3-Konzentration im

Umfeld des Alten Vogelbaggersees (10 mg/l) gehtauf eine Verdünnung des Grundwassers durch Rhein-uferfiltrat zurück.

Das Silizium im Grundwasser stammt aus der Silikat-verwitterung und ist geogenen Ursprungs (LfU 1994).

6.2.9 Spurenelemente

An Spurenelementen wurden P, Pb, Al, Hg, Cr undAs, am Leissee auch F untersucht. Die Konzentra-tionen dieser Inhaltsstoffe lagen überwiegend imBereich oder unter der Bestimmungsgrenze. Einezusammenfassende Übersicht gibt Tab. 8.

Phosphor trat nur im Umfeld des Leissees und un-mittelbar unterstromig der Altlast beim Waldsee/Emmendingen in nachweisbaren Konzentrationenauf. Diese Grundwässer sind durch stark reduzie-rende Bedingungen geprägt (Kap. 6.2.2, 6.2.4), un-ter denen es zu einer Mobilisierung des ansonstenim Boden überwiegend fixierten Phosphors kommt.

Blei, Aluminium, Quecksilber und Chrom konntennicht oder nur in Spuren nachgewiesen werden. DieKonzentrationen bewegen sich in der Größenordnungder geogenen Hintergrundwerte. Unterhalb der Alt-last beim Waldsee/Emmendingen sind allenfalls leichterhöhte Chrom-Konzentrationen festzustellen.

Höhere Arsen-Konzentrationen über der Nachweis-grenze finden sich oberstromig des Waldsees/Hessel-hurst und des Waldsees/Emmendingen und in grö-ßerer Tiefe oberstromig des Epplesees (Kap. 7.4). ImUmfeld des Waldsees/Hesselhurst und des Eppleseesist das Arsen geogener Herkunft. Beim Waldsee/Emmendingen sind die erhöhten Arsen-Konzentra-tionen eindeutig auf die dortige Altlast zurückzufüh-ren.

Fluor wurde nur im Umfeld des Leissees untersucht.Die Konzentrationen liegen dort im mittleren Größen-bereich, wie er für oberflächennahe Grundwässer ty-pisch ist (LfU 1994).


43

Informationen 10

Tab. 8: Übersicht über die Konzentration von Spurenstoffen in den vom See unbeeinflussten GrundwässernAngaben in µg/l

Baggersee P Pb Al Hg Cr As F

Leissee 180 – 650 ng ng ng ng ng 90 – 113

Epplesee nn nn – 4,1 nn – 32 nn nn – 0,8 nn – 2,9 ng

Waldsee/Hesselhurst nn nn nn – 19 ng nn – 2,8 3,1 – 6,7 ng

Binninger Baggersee nn nn – 2,5 6 – 26 nn nn – 1,3 nn ng

Apostelsee nn nn – 6,6 nn – 17 nn nn – 6 nn ng

Waldsee oberstromig

Emmen– der Altlast nn nn – 3,2 nn – 10 nn nn – 3,5 nn ng

dingen unterstromig 340 – 438 nn – 3,2 nn – 14 nn nn – 14,4 12 – 19,6 ngder Altlast

Bechinger See nn nn – 3,9 10 – 34 nn nn – 10,8 nn ng

Alter Vogelbaggersee nn nn – 5 nn – 26 nn – 0,4 nn nn ng

nn – nicht nachweisbar; ng – nicht gemessen

6.3 Baggerseen6.3.1 Grundwasserzustromraten,

Mittlere Aufenthaltszeiten

Die Grundwasserzustromraten zu den Baggerseenwurden einerseits anhand der vorliegenden hydro-geologischen Kennwerte (Tab. 4), andererseits ausden gemessenen Isotopengehalten überschlags-mäßig ermittelt (Kap. 3.3.4).

Die hydraulisch und isotopenhydrologisch ermittel-ten Grundwasserzustromraten zeigen eine weitge-hende Übereinstimmung (Tab. 9). Die größeren

Schwankungsbreiten bei den hydraulisch ermitteltenWerten resultieren aus der Unsicherheit bezüglich derk

f-Werte. Die größten Zustromraten in der Größenord-

nung von 40 l/s ergeben sich für Leissee, Eppleseeund Apostelsee, die kleinste Zustromrate mit 3 l/s fürden Waldsee/Emmendingen. Aus den geringen Unter-schieden zwischen den hydraulisch abgeschätzten Zu-stromraten und den isoto-pisch bilanzierten Zustrom-raten kann gefolgert werden, dass die untersuchtenBaggerseen noch gut an das Grundwasser ange-schlossen sind.

Die Grundwasserzutritte in die Seen dürften in der Re-gel nicht gleichmäßig über den gesamten Zustrom-

Tab. 9: Bilanzgrößen für die untersuchten BaggerseenMittlere Aufenthaltszeiten berechnet aus den isotopisch bilanzierten Zustromraten

Baggersee Fläche mittlere See- Grundwasser- Grundwasser- Mittlere Auf-[ha] Tiefe volumen zustrom- zustromrate enthaltszeit

[m] [Mio m3] rate nach aus Isotopen-DARCY [l/s] daten [l/s]

Leissee 8,75 13,3 1,16 4–50 45 0,82

Epplesee 33,2 16,3 5,4 34 38 4,52

Waldsee/Hesselhurst 5,24 13,3 0,7 14,5 16,6 1,33

Binninger Baggersee 14,9 10 1,5 5,35 * 5,4 8,75

Apostelsee 6,4 19,8 1,3 24–48 40 1,0

Waldsee/Emmendingen 2,5 5 1,2 3,3 3,1 1,28

Bechinger See 10,4 10 1 6,5 6,5 5,1

Alter Vogelbaggersee 3,5 12,2 0,43 31 > 20 < 0,68

* Grundwasserneubildungsrate für den Tiefbrunnen „Im Sand“ ermittelt über eine Wasserbilanz


44

Informationen 10

querschnitt erfolgen. Vielmehr ist angesichts der nach-gewiesenen Anisotropien zu erwarten, dass einzel-ne Horizonte mit erhöhter Durchlässigkeit bevorzugtwerden. Die Ausbreitung des Grundwassers im Seehängt dann vom Niveau der Grundwasserzutritte undden Dichteverhältnissen im See ab. Hinweise gibt essowohl für eine Unterschichtung wie für eine Ein-schichtung. So wurde eine Unterschichtung im Leis-see mittels Markierungsversuchen nachgewiesen (In-stitut f. Hydrologie 1997). Die Ausbreitung des iso-topisch leichten Grundwassers über der Seesohlezeigt sich auch deutlich in den δ18O-Tiefenprofilendes Leissees. Andererseits lässt sich nur durch Ein-schichtung in einem höheren Niveau erklären, dassz. B. die Seewassertemperatur im tieferen Bereichdes Apostelsees und des Waldsees/Hesselhurstganzjährig unter der Grundwassertemperatur liegt.

Direkt nachweisbar ist dieser Vorgang anhand derδ18O-Tiefenprofile, in denen die Horizonte im See mitbevorzugter Grundwassereinschichtung durch nied-rigere δ18O-Werte markiert sind (Abb. 29).

Die berechneten mittleren Aufenthaltszeiten des zu-strömenden Grundwassers im jeweiligen Bagger-see liegen zwischen 8,75 a für den Binninger Bag-gersee und < 0,77 a für den alten Vogelbaggersee(Tab. 9). Der Epplesee besitzt das größte See-volumen, der Waldsee/Emmendingen hat ein sehrkleines Seevolumen bei einem vergleichsweise gro-ßen Grundwasserdurchsatz. Die mittleren Aufent-haltszeiten beschreiben die tatsächlichen Verhält-nisse jedoch nur unzureichend, da bei der Berech-nung vorausgesetzt wird, dass der gesamte Wasser-vorrat im See gleichmäßig am Umsatz teilnimmt.

Abb. 29: δ18O-Tiefenprofile imWaldsee/Hesselhurstδ18O-Minima im Teufenbereichum 10 m als Folge der Ein-schichtung von isotopisch leich-terem Grundwasser

Abb. 30: Lage der Bagger-seewässer im δ2H/δ18O-Dia-gramm

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

-7,0 -6,5 -6,0 -5,5 -5,0δ18O [‰]

Tie

fe [m

]

26.03.97 06.05.97

26.05.97 01.07.97

28.07.97 05.09.97

24.09.97 27.10.97

10.11.97 08.12.97

20.01.98 30.03.98

22.04.98 22.05.98

δ2H = 8 δ18O + 8

m = 5

-125

-100

-75

-50

-25

0

-15 -10 -5 0δ18O [‰]

δ2 H [‰

]

Station Karlsruhe Station WeilBaggerseen Alter VogelbaggerseeApostelsee Bechinger SeeBinninger Baggersee Waldsee/EmmendingenEpplesee LeisseeWaldsee/Hesselhurst Uhlseelokale Niederschlagsgerade Verdunstungsgerade


45

Informationen 10

Tab. 10: δ18O-Gehalte im oberstromigen Grundwasser undim Seewasser nach erfolgter Durchmischung im HerbstAusmaß der Isotopenfraktionierung im Seewasser im Vergleichzum Grundwasser; alle Angaben in ‰

See δ18O- δ18O- AusmaßGehalte Gehalte der Iso-im ober- im topen-

stromigen Bagger- fraktio-Grund- see nierung*wasser

Leissee -7,86 -7,13 0,73

Epplesee -8,25 -5,64 2,61

Waldsee/ Hesselhurst -8,22 -5,79 2,43

Binninger Baggersee -9,20 -5,04 4,16

Apostelsee -7,67 -5,65 2,02

Waldsee/ Emmendingen -8,27 -3,66 4,61

Bechinger See -9,29 -5,48 3,81

Alter Vogelbaggersee -10,00 -9,98 0,02* Differenz zwischen den δ18O-Gehalten im oberstromigenGrundwasser und den δ18O-Gehalten im Seewasser, Absolut-wert

(Waldsee/Hesselhurst, Binninger Baggersee, Wald-see/Emmendingen, Bechinger See) meist erst imApril/Mai. Im Herbst setzt dann allmählich eine Auf-lösung der Sprungschicht ein. Bei den flacheren Seenwird eine vollständige Durchmischung des Seewas-serkörpers meist bereits im September erreicht, beiden tiefen Seen erst im November/Dezember. WieAbb. 31 zeigt, erreicht die Vollzirkulation in den tie-fen Seen nicht in allen Jahren den Seeboden.

Das Epilimnion reicht in den meisten Fällen bis etwa5–7 m Tiefe, die maximalen Temperaturen steigenhier im Sommer bis rund 25 oC. Das darunter fol-gende Metalimnion endet im allgemeinen in etwa10–15 m Tiefe. In diesem Bereich besteht im Som-mer ein Temperaturgefälle von maximal 16–17 oC.Im darunter folgenden Hypolimnion liegen die Tem-peraturen weitgehend konstant etwa zwischen 5 und8 oC (Abb. 32).

Lediglich im Epplesee sind größere Abweichungenvon der generellen Entwicklung zu beobachten, zurück-zuführen auf den laufenden Kiesabbau und die dadurchverursachte zusätzliche Wasserbewegung im See.


Die im Seewasser nachgewiesenen Konzentrationenvon Calcium, Magnesium und Hydrogenkarbonat vari-

Aus den gemessenen Temperatur-Tiefenprofilen ist je-doch erkennbar, dass häufig in den tiefen BereichenZonen mit weitgehend stagnierenden Verhältnissen exi-stieren, in denen ein Wasseraustausch aufgrund derTemperatur- und Dichteunterschiede zwischen kälte-rem Seewasser und wärmerem Grundwasser zeitwei-se nicht oder nur sehr langsam erfolgt. Entsprechendschneller muss der Umsatz oberflächennah erfolgen.

Das Ausmaß der Isotopenfraktionierung (Tab. 10, Abb.30) ist mit Werten um 4 – 4,5 ‰ für Binninger Bag-gersee, Waldsee/Emmendingen und Bechinger Seeam größten. Diese Seen besitzen vergleichsweisegroße Seeflächen und kleine Seevolumen. Beim Wald-see/Emmendingen kommt eine zusätzliche 18O-An-reicherung des Grundwassers durch den oberstromiggelegenen Badesee hinzu (Kap. 5.6). Beim Epplesee,dem Waldsee/Hesselhurst und dem Apostelsee be-trägt das Ausmaß der Isotopenfraktionierung nur etwa2–2,5 ‰, beim Leissee, einem Baggersee mit sehrgutem Grundwasseranschluss und hohem Grund-wasserdurchsatz, sogar nur 0,73 ‰. Die fehlendeoder nur sehr geringe Isotopenfraktionierung im Al-ten Vogelbaggersee steht im Zusammenhang mit demhohen Anteil isotopisch leichten Rheinuferfiltrats imSeewasser.

6.3.2 Seewassertemperatur

Die mittleren Seewassertemperaturen (Tab. 6)schwanken zwischen 8,4 und 14,0 oC. Verglichen mitden oberstromigen Grundwassertemperaturen sindsie teils kleiner (Leissee, Epplesee, Apostelsee, Al-ter Vogelbaggersee), teils größer (Waldsee/Hessel-hurst, Binninger Baggersee, Waldsee/Emmendingen,Bechinger See).

Aussagekräftiger als absolute Temperaturunterschie-de, die stark von den Messorten und -zeitpunktenabhängen, sind die jahreszeitlichen Temperaturände-rungen in den Baggerseen. In allen Seen war einevergleichbare Entwicklung zu beobachten.

Im Frühjahr bildet sich eine Temperaturschichtungmit einer erwärmten, oberflächennahen Schicht (Epi-limnion), einer Übergangszone mit einem steilenTemperaturgradienten (Metalimnion) und einer tiefenZone mit niedrigen Temperaturen (Hypolimnion) aus,die über die Sommermonate hinweg stabil bleibt. Die-se Stagnationsphase beginnt in den Seen mit gro-ßem Grundwasserdurchsatz (Leissee, Epplesee,Apostelsee und Alter Vorgelbaggersee) etwa im März,in den Seen mit geringerem Grundwasserdurchsatz


46

Informationen 10

Abb. 31: Temperatur, Sauerstoff und elektrische Leitfähigkeit im Leissee im Zeitraum von 1995–1998 (Quelle: LFU)

Sep

95

Okt

95

Nov

95

Dez

95

Jan

96

Feb

96

Mrz

96

Apr

96

Mai

96

Jun

96

Jul 9

6

Aug

96

Sep

96

Okt

96

Nov

96

Dez

96

Jan

97

Feb

97

Mrz

97

Apr

97

Mai

97

Jun

97

Jul 9

7

Aug

97

Sep

97

Okt

97

Nov

97

Dez

97

Jan

98

Feb

98

Mrz

98

Apr

98

Mai

98

Jun

98

Jul 9

8

Aug

98

Sep

98

Okt

98

Nov

98

Dez

98

01234567891011121314151617181920

See

tiefe

[m]

Se

p 9

5

Ok

t 9

5

No

v 9

5

De

z 9

5

Jan

96

Fe

b 9

6

Mrz

96

Ap

r 9

6

Ma

i 96

Jun

96

Jul 9

6

Au

g 9

6

Se

p 9

6

Ok

t 9

6

No

v 9

6

De

z 9

6

Jan

97

Fe

b 9

7

Mrz

97

Ap

r 9

7

Ma

i 97

Jun

97

Jul 9

7

Au

g 9

7

Se

p 9

7

Ok

t 9

7

No

v 9

7

De

z 9

7

Jan

98

Fe

b 9

8

Mrz

98

Ap

r 9

8

Ma

i 98

Jun

98

Jul 9

8

Au

g 9

8

Se

p 9

8

Ok

t 9

8

No

v 9

8

De

z 9

8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Se

etie

fe [m

Se

p 9

5

Ok

t 9

5

No

v 9

5

De

z 9

5

Ja

n 9

6

Fe

b 9

6

Mrz

96

Ap

r 9

6

Ma

i 96

Ju

n 9

6

Ju

l 96

Au

g 9

6

Se

p 9

6

Ok

t 9

6

No

v 9

6

De

z 9

6

Ja

n 9

7

Fe

b 9

7

Mrz

97

Ap

r 9

7

Ma

i 97

Ju

n 9

7

Ju

l 97

Au

g 9

7

Se

p 9

7

Ok

t 9

7

No

v 9

7

De

z 9

7

Ja

n 9

8

Fe

b 9

8

Mrz

98

Ap

r 9

8

Ma

i 98

Ju

n 9

8

Ju

l 98

Au

g 9

8

Se

p 9

8

Ok

t 9

8

No

v 9

8

De

z 9

8

0

1

2

3

4

5

6

7

8

9

10

11

12

13

14

15

16

17

18

19

20

Se

eti

efe

[m

24,0-25,0

23,0-24,022,0-23,0

21,0-22,0

20,0-21,0

19,0-20,018,0-19,0

17,0-18,0

16,0-17,015,0-16,0

14,0-15,0

13,0-14,0

12,0-13,011,0-12,0

10,0-11,0

9,0-10,0

8,0-9,07,0-8,0

6,0-7,0

5,0-6,04,0-5,0

3,0-4,0

2,0-3,0

1,0-2,00,0-1,0

TemperaturTemperatur

30,0-32,0

28,0-30,0

26,0-28,0

24,0-26,0

22,0-24,0

20,0-22,0

18,0-20,0

16,0-18,0

14,0-16,0

12,0-14,0

10,0-12,0

8,0-10,0

6,0-8,0

4,0-6,0

2,0-4,0

0,0-2,0

SauerstoffSauerstoff

840-880

800-840

760-800

720-760

680-720

640-680

600-640

560-600

520-560

480-520

440-480

400-440

elektrische Leitfähigkeitelektrische Leitfähigkeit

[˚C][˚C]

[mg/l][mg/l]

[µS/cm][µS/cm]

See

tiefe

[m]

See

tiefe

[m]

See

tiefe

[m]


47

Informationen 10

ieren im Mittel zwischen 32 und 95 mg/l, 5,1 und 24,3mg/l sowie 126 und 277 mg/l. Im Vergleich zum ober-stromigen Grundwasser ist damit ein deutlicher Rück-gang zu erkennen, in der Regel um etwa 50 %. Nurim Leissee und Alten Vogelbaggersee ist der Rück-gang mit etwa 10 % deutlich geringer.

Die Gesamthärte als Summenparameter von Calci-um und Magnesium zeigt eine analoge Entwicklung.Die pH-Werte variieren zwischen 7,3 und 8,1. Sie sindim Mittel um 0,15 größer, verglichen mit den pH-Wer-ten im Grundwasser.

Ursache für diese Entwicklung ist die physikalischeBelüftung des Sees. Aufgrund des großen Kontras-tes zwischen dem CO

2-Partialdruck der Bodenluft,

der maßgeblichen Gasphase für das Grundwasser,und dem CO

2-Partialdruck der Atmosphäre, mit dem

der See in Kontakt steht, entweicht CO2 aus demSeewasser (Kap. 3.2.2). Da die CO2-Löslichkeit mitsteigender Temperatur abnimmt, wirkt sich der Ef-

fekt der CO2-Entgasung besonders im Sommer aus.Daneben wird beim Aufbau von Biomasse im SeeCO

2 gebunden. Auch dieser Effekt tritt verstärkt in

den Sommermonaten auf.

Der CO2-Verlust führt zu einer Fällung von Calcium-

karbonaten im See, verbunden mit einer Konzen-trationsabnahme von Calcium und Hydrogenkarbonat.Parallel dazu nehmen die summarischen ParameterGesamthärte und elektrische Leitfähigkeit ab. Die Ent-härtung des zufließenden Grundwassers im See er-folgt bevorzugt im Epilimnion (Kap. 3.2.2, Abb. 31,33).

Bei einigen Seen ist unmittelbar über dem Seebodenwieder eine umgekehrte Entwicklung mit einem An-stieg der Ca- und HCO

3-Konzentrationen und der elek-

trischen Leitfähigkeit sowie einer Abnahme des pH-Werts zu erkennen, hervorgerufen durch den Abbauorganischer Substanz in den Seesedimenten und derdamit verbundenen Freisetzung von CO2 (Abb. 33),

Abb. 32: Temperatur-Tiefen-profile im Waldsee/Hessel-hurst

Abb. 33: Tiefenprofile der pH-Werte im Waldsee/Hessel-hurst für den Zeitraum01.07.1997–16.06.1998

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

4 5 6 7 8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20 21 22 23 24 25 26

Temperatur [˚C]

Tie

fe [m

]

26.03.97

06.05.97

26.05.97

01.07.97

28.07.97

05.09.97

24.09.97

27.10.97

10.11.97

08.12.97

20.01.98

30.03.98

22.04.98

16.06.98

-35

-30

-25

-20

-15

-10

-5

0

5,5 6 6,5 7 7,5 8 8,5 9pH-Wert

Tie

fe [m

]

01.07.97

05.09.97

24.09.97

27.10.97

10.11.97

08.12.97

20.01.98

30.03.98

22.04.98

16.06.98


48

Informationen 10

gefolgt von einer Rücklösung von Calcium aus demSeesediment.

6.3.4 Sauerstoff

Die mittleren Sauerstoff-Konzentrationen des Seewas-sers liegen zwischen 4,2 (Leissee) und 12,2 mg/l(Bechinger See). Werte über 10 mg/l treten in denSeen auf, die von einem aeroben Grundwasser an-geströmt werden (Binninger Baggersee, Apostelseeund Bechinger See, Tab. 6).

Im Vergleich zum Grundwasser sind die Sauerstoff-Konzentrationen im Seewasser immer deutlich hö-her. Ursache ist die Belüftung des Sees, die sowohlphysikalisch durch Sauerstoff-Aufnahme an der See-oberfläche als auch biologisch durch Sauerstoff-Frei-setzung in Zusammenhang mit dem Algenwachstumerfolgt.

Im jahreszeitlichen Verlauf zeigt sich eine ähnlicheEntwicklung wie bei der Temperatur. Generell hoheSauerstoff-Konzentrationen von mehr als 5 mg/l wur-den im Epilimnion gemessen. Noch deutlich höhereSauerstoff-Konzentrationen bis über 20 mg/l sind vonMai bis etwa Mitte August zwischen ca. 4 und 8 mTiefe zu erkennen (Abb. 31). Sie liegen damit weit überder Sättigungskonzentration der Atmosphäre (z. T. >200 % Sättigung). Ursache für diese Entwicklung istdie biologische Aktivität, die sich auf diesen Tiefen-bereich konzentriert. Das Hypolimnion ist demgegen-über in der Regel zumindest während der Stagna-tionsphase sauerstoffarm. Streng anaerobe Verhält-nisse herrschen häufig unmittelbar über dem Seeboden,da hier durch den Abbau von Biomasse eine intensiveSauerstoffzehrung stattfindet. Nur wenn während derZirkulationsphase die Umwälzung des Seewassers dieSohle erreicht, werden auch die tiefsten Seezonen zeit-weise belüftet.


Nitrat findet sich in fast allen untersuchten Seen insehr geringen Konzentrationen von wenigen mg/l. Le-diglich im Apostelsee wurden hohe mittlere Konzen-trationen von 23,4 mg/l gemessen, die nur unwesent-lich kleiner sind als die Konzentrationen im ober-stromigen Grundwasser. Hier herrschen auch imHypolimnion durch den sauerstoffreichen Grund-wasserzustrom fast ganzjährig aerobe Verhältnis-se, und es kommt dadurch nur zur einem geringenNitratabbau. Bemerkenswert ist, dass in den übri-

gen, an aerobe Grundwasserleiter angeschlossenenSeen (Binninger Baggersee, Bechinger See) das ingrößerem Umfang eingetragene Nitrat nahezu voll-ständig abgebaut wird. Oberstromig des Waldsees/Emmendingen wird dies bereits durch die vorgela-gerte Altlast bewirkt.

Ammonium tritt in allen Baggerseen auf, im Mittelbis max. 0,58 mg/l (Tab. 6), wobei die Konzentratio-nen zum Seegrund ansteigen (LGRB 2000). Im Ver-gleich zum anströmenden Grundwasser wirkt der Seeausgleichend, d. h., besonders hohe Konzentrationenwerden verringert, geringe angehoben. Eine Am-monium-Anreicherung im Binninger Baggersee undBechinger See als Folge des intensiven Nitrat-abbaus ist nicht erkennbar.

Die mittleren Sulfat-Konzentrationen überdecken inden Seen einen Bereich von 20–106 mg/l. Mit Aus-nahme des Waldsees/Emmendingen und des Apostel-sees ist in den übrigen Seen im Vergleich zum ober-stromigen Grundwasser eine geringfügige Abnahmeder Sulfat-Konzentrationen von im Mittel 8 mg/l zuerkennen. Im Gegensatz zu Nitrat wird Sulfat beiden herrschenden Redox-Bedingungen offensicht-lich nur zu einem geringen Anteil abgebaut bzw. inder Biomasse fixiert.

Beim Waldsee/Emmendingen sind die abweichen-den Verhältnisse durch den Einfluss der oberstro-migen Altlast, beim Apostelsee vermutlich durcheinen sulfatreichen Randzustrom aus der Vorberg-zone zu erklären (Kap. 5.5, 5.6).

6.3.6 Eisen, Mangan

Eisen und Mangan wurden in den Seewasserprobenin der Regel nur in geringen Konzentrationen nachge-wiesen. Nur im Leissee, in dem ein besonders redu-zierendes Milieu herrscht und hohe Eisen- sowieManganfrachten durch den Zustrom eingetragen wer-den, traten im Mittel 5,1 mg/l Fe und 1,6 mg/l Mn auf(Tab. 6). Im Vergleich zu den hohen Eisen-Konzentra-tionen im oberstromigen Grundwasser von über 10mg/l bedeutet dies jedoch immer noch eine deutlicheAbnahme. Die Ursachen für die hohe Mangan-Kon-zentration im Alten Vogelbaggersee sind nicht bekannt.Für alle Baggerseen, in die sauerstoffarmes und da-mit eisen- und manganreiches Grundwasser einströmt(Leissee, Epplesee, Waldsee/Hesselhurst, Waldsee/Emmendingen); beträgt der Rückgang im Mittel fürEisen rund 80 % und für Mangan rund 60 %.

Die Belüftung der Baggerseen und die dadurch her-vorgerufene Änderung der Redox-Verhältnisse füh-


49

Informationen 10

6.3.8 Silizium

Die mittleren H2SiO3-Konzentrationen in den Bag-gerseen zwischen „nicht nachweisbar“ und 18 mg/llassen im Vergleich zum unbeeinflussten Grund-wasser einen starken Rückgang um etwa 60 % undmehr erkennen. Ursache ist die Aktivität der Kie-selalgen, die dem Seewasser Silizium für den Auf-bau ihrer kieseligen Skelette entziehen.


Die Konzentrationen der in den Seewässern unter-suchten Spurenstoffe Phosphor, Blei, Aluminium,Quecksilber, Chrom und Arsen (Tab. 11) liegen inder gleichen Größenordnung wie im oberstromigenGrundwasser (Tab. 8). Ein genereller Trend zu grö-ßeren oder niedrigeren Konzentrationen ist nichterkennbar. Berücksichtigt man bei der Interpretati-on der Messwerte die Ungenauigkeit der Analytikin diesen geringen Konzentrationsbereichen, so las-sen sich keine signifikanten Veränderungen fest-stellen.

Phosphor ist nur in Seen nachweisbar, die von redu-ziertem Grundwasser angeströmt werden (Leissee,Epplesee, Waldsee/Hesselhurst, Alter Vogelbagger-see), selbst wenn in den oberstromigen MessstellenPhosphor nicht nachgewiesen werden konnte. DiePhosphor-Konzentration im See kann dabei sowohlgrößer (z. B. Epplesee) als auch kleiner (z. B. Leis-see) sein als im zuströmenden Grundwasser. Dieerhöhten, altlastbedingten Phosphor-Konzentrationenoberstromig des Waldsees/Emmendingen sind imSee nicht mehr nachweisbar.

ren zu einer Oxidation von gelöstem Fe(II) und Mn(II)und damit zu einer Umwandlung in geringlöslicheFe(III)- und Mn(IV)-Verbindungen, die im See sedi-mentiert werden. Diese Prozesse sind vor allem beimZufluss von reduzierenden Grundwässern mit ho-hen Fe- und Mn-Konzentrationen wirksam.


Natrium, Kalium und Chlorid kommen in den Bagger-seen in mittleren Konzentrationen zwischen 8,3 und53,6 mg/l, 1,4 und 7,7 mg/l sowie 14,9 und 82,3 mg/lund damit in einer ähnlichen Größenordnung wie imoberstromigen Grundwasser vor (Tab. 6). Bei Natriumund Chlorid zeigt sich keine einheitliche Tendenz zuhöheren oder geringeren Konzentrationen. Demgegen-über ist beim Kalium in den meisten Baggerseen eingeringfügiger Konzentrationsrückgang festzustellen,bei einigen Seen (Waldsee/Hesselhurst, Alter Vogel-baggersee) jedoch auch ein leichter Anstieg.

Die geringen Unterschiede in den Konzentrationenzwischen See- und Grundwasser sind möglicher-weise auf räumliche und zeitliche Variationen in derBeschaffenheit des Grundwasserzustroms zurück-zuführen, der Rückgang der K-Konzentration aufeine Inkorporation von K in die Biomasse.

Im Waldsee/Emmendingen sind die Na-, K- und Cl-Konzentrationen das Ergebnis einer Mischung zwi-schen Grundwasser, das durch die Altlast kontami-niert ist, und nicht kontaminiertem Grundwasser. Mit-tels Mischungsrechnung läßt sich hieraus der Anteilder kontaminierten Grundwasserkomponente im Seeauf etwa 20–25 % abschätzen.

Tab. 11: Übersicht über die Konzentrationen von Spurenstoffen in den BaggerseenAngaben in µg/l

Baggersee P Pb Al Hg Cr As

Leissee 11 – 352 ng ng ng ng ng

Epplesee 4 – 63 ng ng ng ng ng

Waldsee/Hesselhurst nn – 218 nn – 7 nn – 33 nn – 11,5 nn – 4,5 1,9 – 27,2

Binninger Baggersee nn nn – 6,6 14 – 67 nn – 1,0 nn – 2,8 nn

Apostelsee nn nn – 5,1 nn – 26 nn – 7,6 nn – 6,3 nn

Waldsee/Emmendingen nn nn – 5,2 7 – 25 nn – 1,1 nn nn

Bechinger See nn nn – 3,5 12 – 45 nn nn – 3,9 nn

Alter Vogelbaggersee 20 – 410 nn – 5 nn – 26 nn – 0,4 nn nn

nn – nicht nachweisbar; ng – nicht gemessen


50

Informationen 10

Beim Arsen fallen einerseits der Konzentrationsan-stieg im Waldsee/Hesselhurst und andererseits derKonzentrationsrückgang im Waldsee/Emmendingenauf, ohne dass anhand der vorliegenden Messdatendie Ursachen dafür zu klären wären.

6.4 Unterstromiges Grundwasser6.4.1 Seewasseranteile, Grundwas-

serfließgeschwindigkeiten

Das unterhalb der Baggerseen im Grundwasserleiterabströmende Seewasser vermischt sich mit Grund-und Sickerwasser. Für die isotopenhydrologisch un-tersuchten Grundwassermessstellen wurden dieSeewasseranteile mittels Mischungsrechnung abge-

schätzt (Kap. 3.3.2). In Tab. 6 sind die für die einzel-nen Messstellengruppen charakteristischen Anteileangegeben. Je nach Lage der Messstellen undGrundwassersituation wurden mit zunehmender Ent-fernung vom See z. T. gleichbleibend hohe Seewasser-anteile (z. B. Epplesee, Bechinger See), z. T. syste-matisch abnehmende Seewasseranteile erfasst (z. B.Binninger Baggersee, Abb. 34). Im jahreszeitlichen Ver-lauf können die Seewasseranteile in den einzelnenMessstellen großen Schwankungen unterliegen (Abb.35).

Als weitere wichtige Einflussgröße wurde mit Hilfe derIsotopendaten die Fließzeit des Seewassers vomunterstromigen Seeufer bis zu den unterschiedlichenBeobachtungsstellen und daraus die Grundwasser-fließgeschwindigkeit ermittelt (Kap. 3.3.3). Sie liegtsowohl für die Grundwasserleiter im Oberrheingraben

Abb. 34: Unterschiedliche δ2H-und δ18O-Gehalte im Grund-wasser unterstromig des Bin-ninger Baggersees als Folgevon Mischungsprozessen

Abb. 35: Jahreszeitliche Varia-tion der prozentualen See-wasseranteile in den Grund-wassermessstellen GWM P 7und GWM P 8 im Umfeld desBinninger Baggersees

m = 4,6

-75

-70

-65

-60

-55

-50

-45

-10,0 -9,5 -9,0 -8,5 -8,0 -7,5 -7,0 -6,5 -6,0 -5,5 -5,0 -4,5

δ18O [‰]

δ2 H [‰

]

Legende:GWM P 9 (20m)GWM P 9 (30m)GWM P 9 (38m)GWM P10 (28m)GWM P10 (36m)GWM P10 (50m)GWM P10 gepumptGWM P11 ( 3m)GWM P11 ( 5m)GWM P11 (12m)GWM P11 (15m)GWM P11 gepumptTiefbrunnenNiederschlagsgeradeFehlerVerdunstungsgerade

2 σ

0

10

20

30

40

50

60

70

80

90

100

Jan 97 Apr 97 Jul 97 Okt 97 Jan 98 Apr 98

See

was

sera

ntei

l [%

]

GWM P 7 GWM P 8 (4m)

GWM P 8 (12m)


51

Informationen 10

wie auch im Alpenvorland in einem relativ engen Be-reich zwischen 0,5 und 2 m/d (Tab. 12). Die Überein-stimmung mit den Fließgeschwindigkeiten, ermittelt ausden hydraulischen Kennwerten, ist in den meisten Fäl-len sehr gut. Größere Abweichungen ergeben sich nurfür den Alten Vogelbaggersee, was darauf zurückzu-führen ist, dass hier die Isotopenbilanzierung durchden hohen Rheinuferfiltratanteil verfälscht wird.

Tab. 12: Grundwasserfließgeschwindigkeiten, ermittelt aushydraulischen Daten (effektive Geschwindigkeit u) und ausIsotopendaten (Abstandsgeschwindigkeit va)

Angaben in m/d

Baggersee effektive Abstands- Geschwin- geschwin-

digkeit u digkeit va

Leissee 0,9 1,1

Epplesee 0,8 keine Bestim-mung möglich

Waldsee/Hesselhurst 2 0,5 – 0,6

Binninger Baggersee 1,8 <1

Apostelsee 2 1

Waldsee/Emmendingen 1,5 – 2 1,6

Bechinger See 1,1 1,1

Alter Vogelbaggersee 2 (5 – 11)

( ) Bestimmung durch Rheinuferfiltrat verfälscht

6.4.2 Grundwassertemperatur

Die mittleren Grundwassertemperaturen überdek-ken im unterstromigen Grundwasser einen Werte-bereich von 10,6 – 17,6 oC. Mittlere Temperaturenüber 13 oC wurden allerdings nur unterhalb des

Binninger Baggersees und des Apostelsees gemes-sen. Im Mittel liegen die Grundwassertemperaturenunmittelbar unterstromig der Baggerseen um 0,6 oChöher als im zuströmenden Grundwasser.

Die Temperatur-Tiefenprofile der Grundwasser-messstellen, die in geringer Entfernung zum See lie-gen, sind häufig charakterisiert durch größere jah-reszeitliche Temperaturschwankungen, die nicht aufdie oberflächennahen Bereiche beschränkt sind. EinBeispiel dafür ist die Grundwassermessstelle GWMP 19 unterhalb des Bechinger Sees (Abb. 36). DieTemperatur-Tiefenprofile dieser Messstelle spiegelndie Temperaturschwankungen im Seewasser wider,etwa um zwei bis drei Monate zeitverzögert und ingedämpfter Form. Ähnliche Zusammenhänge zeigenauch die Temperatur-Tiefenprofile der GWM KB 5/97unmittelbar unterstromig des Epplesees (Abb. 37).

Die Beeinflussung der Grundwassertemperaturendurch die Baggerseen nimmt jedoch mit zunehmen-der Entfernung von den Seen stetig ab. So machtsich der Einfluss des Epplesees in der etwa 100 munterstromig gelegenen Messstelle GWM SB 2/97nur noch in einer ca. 1,5 oC höheren Grundwasser-temperatur bemerkbar. In den etwa 200 m unterstro-mig des Bechinger Sees gelegenen MessstellenGWM P 17 und GWM P 18 ist ein Seeeinfluss hin-gegen nicht mehr erkennbar (Abb. 38).


Die mittleren Konzentrationen von Calcium, Magnesi-um und Hydrogenkarbonat variieren im unterstromigen

Abb. 36: Temperatur-Tiefen-profile in der Grundwasser-messstelle GWM P 19 unter-stromig des Bechinger Sees-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

6 8 10 12 14 16 18Temperatur [˚C]

Tie

fe [m

]

05.03.97 25.03.97 21.04.97 30.05.97

07.07.97 30.07.97 26.08.97 29.09.97

22.10.97 18.11.97 09.12.97 13.01.98


52

Informationen 10

Grundwasser zwischen 33 und 103 mg/l, 4,9 und 23,7mg/l bzw. 129 und 274 mg/l, die Gesamthärte zwi-schen 7,3 und 18,6 odH (Tab. 6). Die Werte dieserParameter liegen damit höher als die Werte in denjeweiligen Baggerseen, jedoch meist niedriger als imoberstromigen Grundwasser.

Generell ist im Abstrom der Baggerseen wieder eineAufhärtung, d. h. ein allmählicher Anstieg der Calci-um- und Hydrogenkarbonat-Konzentrationen zu be-obachten, selbst bei den Seen, bei denen der See-wasseranteil auch in den weiter entfernt gelegenenMessstellen noch nahezu 100 % beträgt (z. B.Epplesee, Bechinger See). Die Magnesium-Konzentra-tionen zeigen hingegen keine entsprechenden syste-matischen Veränderungen. Die Aufhärtung erfolgt so-mit überwiegend durch Kalklösung. Allerdings wer-den auch in 200 m Entfernung vom See erst 50 bis

70 % der oberstromigen Ca- und HCO3-Konzentratio-nen erreicht (Tab. 13). Der pH-Wert geht bei dieser Ent-wicklung geringfügig zurück.

Das exfiltrierende Seewasser kann bei der Passagedurch das Seesediment CO

2 aufnehmen, das aus dem

Abbau von Biomasse herrührt, und im Grund-wasserleiter an der Grundwasseroberfläche CO

2 aus

der Bodenluft lösen. Daraus resultiert ein geringfü-giger Rückgang der pH-Werte und ein Karbonat-Lösungs-Potenzial, das zu einer Auflösung von Kalk-stein und damit wieder zu einem allmählichen An-stieg der Calcium- und Hydrogenkarbonat-Konzen-trationen führt. Die oberstromigen Verhältnisse stel-len sich allerdings erst wieder ein, wenn sich dasabströmende Seewasser in größerem Umfang mitvom See unbeeinflussten Grundwasser oder Sik-kerwasser vermischt (Leissee, Tab. 6).

Abb. 37: Temperatur-Tiefen-profile in der Grundwasser-messstelle GWM KB 5/97unterstromig des Epplesees

Abb. 38: Temperatur-Tiefen-profile in der Grundwasser-messstelle GWM P 17 unter-stromig des Bechinger Sees

-55

-45

-35

-25

-15

-5

5

8 9 10 11 12 13 14 15 16 17 18 19 20

Temperatur [˚C]

Tie

fe [m

]

24.10.97

02.12.97

27.12.97

28.01.98

17.03.98

19.05.98

25.06.98

17.03.98 28.01.98 27.12.97 19.05.98 02.12.97 25.06.98 24.10.97

-14

-12

-10

-8

-6

-4

-2

0

10 11 12 13 14Temperatur [ oC]

Tie

fe [m

]

05.03.97

25.03.97

21.04.97

30.05.97

07.07.97

30.07.97

26.08.97

29.09.97

22.10.97

18.11.97

09.12.97

13.01.98


53

Informationen 10

Tab. 13: Veränderungen der mittleren Calcium-, Magnesium- und Hydrogenkarbonat-Konzentrationen sowie der Gesamt-härte und elektrischen Leitfähigkeit des Grundwassers bei der Passage durch den Epplesee und den Bechinger SeeKonzentrationen in %, bezogen auf 100 % im oberstromigen Grundwasser

Bezeichnung Parameter GWo See GWu20 GWu50 GWu100 GWu200des Sees

Epplesee Ca 100 56 62 63

Mg 100 76 72 125

HCO3 100 47 50 50

GH 100 59 63 66

LF 100 62 65 65

Bechinger See Ca 100 31 50 65

Mg 100 82 72 70

HCO3 100 36 52 64

GH 100 44 55 66

LF 100 46 58 68

Situation: GWo – Grundwasser oberstromig; See – Baggersee; GWu50 – Grundwasser unterstromig in etwa 50 m Entfernung

Der Waldsee/Emmendingen und der Alte Vogel-baggersee zeigen von diesem generellen Schema ab-weichende Entwicklungen. Im Umfeld des Waldsees/Emmendingen sind die Calcium-, Magnesium- undHydrogenkarbonat-Konzentrationen und die Gesamt-härte aufgrund der Karbonatarmut des Gesteins pri-mär gering. Unterstromig des Sees findet eine Auf-härtung denn auch nur in sehr geringem Umfang statt.

Am Alten Vogelbaggersee treten während der Pas-sage des Grundwassers durch den See bei allenParametern des Kalk-Kohlensäure-Systems nur sehrgeringe Veränderungen auf. Das zuströmende Grund-wasser besteht zu größeren Anteilen aus Rheinufer-filtrat und trägt noch weitgehend die hydrochemischeCharakteristik des oberirdischen Gewässers (u. a.geringere Gesamthärte). Bezüglich des Kalk-Koh-lensäure-Systems sind die Unterschiede zwischenden Verhältnissen im Grundwasser und im See des-halb nicht so groß wie bei den übrigen Seen. Verän-derungen finden entsprechend im Alten Vogelbag-gersee nur in geringerem Umfang statt.

6.4.4 Sauerstoff

Obwohl die mittleren Sauerstoff-Konzentrationen imSeewasser infolge der physikalischen und biologi-schen Belüftung immer deutlich größer sind als imzuströmenden Grundwasser (Tab. 6), treten im unter-stromigen Grundwasser bereits unmittelbar nachÜbertritt des Seewassers in den Grundwasserleiter

mittlere Werte zwischen 0,3 und 3,5 mg/l auf, diesogar geringfügig niedriger als im Zustrombereichsind, vor allem, wenn dort aerobe Grundwasser-verhältnisse herrschen. Mit zunehmender Entfernungvom See können die O

2-Konzentrationen sowohl ste-

tig zunehmen (Epplesee, Binninger Baggersee) alsauch abnehmen (Bechinger See) oder sich unsyste-matisch verändern (Leissee), vgl. Tab. 6.

Die Sauerstoff-Tiefenprofile, die für eine größere An-zahl von Messstellen aufgenommen wurden, lassensowohl große jahreszeitliche wie teufenabhängigeSchwankungen erkennen. Größere Sauerstoff-Konzen-trationen findet man zumindest zeitweise nahe derGrundwasseroberfläche, mit zunehmender Tiefe dannmeist eine stetige Abnahme. Ein Zusammenhang zwi-schen dem Auftreten hoher Sauerstoff-Konzentratio-nen im See und im unterstromigen Grundwasser lässtsich nur in wenigen Fällen herstellen.

Beim Übertritt des Seewassers in den Grundwasser-leiter erfolgt in der Exfiltrationszone eine starke O2-Zehrung, als Folge des Abbaus von Biomasse in die-sem Bereich. Selbst im Epplesee, der noch aktuellausgekiest wird und bei dem deshalb zumindestbereichsweise keine oder nur eine sehr geringekohlenstoffreiche Kolmationsschicht ausgebildet seindürfte, ist der Rückgang der O2-Konzentrationen beider Exfiltration im gleichen Umfang wie bei den übri-gen Seen zu beobachten.

Die Entwicklung der O2-Konzentrationen im weiteren

Grundwasserabstrom hängt stark von der lokalen Ver-


54

Informationen 10

breitung von organischem Material im Grundwasser-leiter (O2-Zehrung) und dem Umfang der Grundwas-serneubildung (O2-Eintrag) ab. Insgesamt sind dieO2-Konzentrationen nach einer Fließstrecke von 100bis 200 m wieder in der gleichen Größenordnung wieim oberstromigen Grundwasser.


Im unterstromigen Grundwasser wurden im Mittel Ni-trat-Konzentrationen zwischen 0,2 und 19,8 mg/l so-wie Sulfat-Konzentrationen von 26–107 mg/l gemes-sen (Tab. 6). Die höchsten Nitrat- und Sulfat-Konzen-trationen kommen unterstromig des Apostelsees vor.Die hydrogeologische Situation ist hier geprägt durchoxidierende Milieubedingungen im Grundwasserleiterund geogen erhöhte Sulfat-Konzentrationen.

Die Nitrat-Konzentrationen sind im unterstromigenGrundwasser in unmittelbarer Nähe zu den Bagger-seen ähnlich groß wie in den Seen. Beim Vergleichmit den Verhältnissen im Grundwasserzustrom istdie starke Konzentrationsabnahme erkennbar, vorallem in den Grundwasserleitern mit oxidierendenMilieubedingungen, in denen oberstromig primär hö-here Nitrat-Konzentrationen auftraten. Mit zunehmen-der Fließstrecke nehmen die Nitrat-Konzentrationendann wieder allmählich zu, verursacht durch einen er-neuten Nitrateintrag über die Grundwasserneubildungund eine Zumischung von unbeeinflusstem nitrat-reichem Grundwasser. In den Grundwasserleitern mitreduzierenden Verhältnissen werden die primär niedri-gen Konzentrationen innerhalb des durch die Untersu-chung erfassten Gebiets in der Regel wieder erreicht.Bei oxidierenden Bedingungen sind auch noch nachFließstrecken von 200–500 m wesentlich niedrigereNO

3-Konzentrationen als im oberstromigen Grund-

wasser nachweisbar. Sie betragen beim BechingerSee etwa 10 %, beim Binninger Baggersee 35 %und beim Waldsee/Emmendingen 70 % der ober-stromigen Konzentrationen.

Die mittleren Ammonium-Konzentrationen im unter-stromigen Grundwasser liegen zwischen „nicht nach-weisbar“ und 0,54 mg/l (Waldsee/Hesselhurst: hierals Folge der reduzierenden Milieubedingungen imGrundwasserleiter) und damit in der gleichen Grö-ßenordnung wie im oberstromigen Grundwasser (Tab.6). Im Vergleich zum Seewasser ist häufig eine ge-ringfügige Abnahme erkennbar. Eine starke Anrei-cherung von Ammonium unterstromig der Seen, indenen ein massiver Nitratabbau stattfindet (Bechin-ger See, Binninger Baggersee), ist nicht festzustel-len und auch nicht zu erwarten, da es sich hierbei

immer um Grundwasserleiter mit oxidierendem Milieuhandelt. Deren Ammonium-Konzentrationen werden of-fensichtlich weniger durch die Ammonium-Konzentra-tionen im See als vielmehr durch die Redox-Verhält-nisse im Grundwasserleiter bestimmt.

Der geringfügige Rückgang der Sulfat-Konzentratio-nen in den Baggerseen ist nach der Exfiltration be-reits nach kurzer Fließstrecke wieder kompensiert,d. h., im unterstromigen Grundwasser stellen sichalsbald ziemlich genau die Konzentrationen wie imoberstromigen Grundwasser ein.

6.4.6 Eisen, Mangan

Die mittleren Eisen- und Mangan-Konzentrationen sindin den meisten Fällen im unterstromigen Grundwas-ser größer als im Seewasser, jedoch geringer als odergleich groß wie im oberstromigen Grundwasser. Einbesonders starker Rückgang ist in Grundwasserleiternmit reduzierendem Milieu mit primär hohen Fe- undMn-Konzentrationen festzustellen. Er beträgt im Mit-tel beim Leissee und Waldsee/Hesselhurst etwa 70%. In einer vergleichbaren Größenordnung liegt auchder Rückgang der hohen, durch die oberstromige Alt-last hervorgerufenen Fe- und Mn-Konzentrationen imWaldsee/Emmendingen.

In den Grundwasserleitern mit oxidierendem Milieuund primär bereits sehr geringen Fe- und Mn-Kon-zentrationen finden sich meist auch unterstromigder Baggerseen nur geringe Konzentrationen. Le-diglich beim Alten Vogelbaggersee steigen die Kon-zentrationen von 0,02 auf 0,15 mg/l (Fe) bzw. von0,02 mg/l auf 0,33 mg/l (Mn) an. Im weiteren Grund-wasserabstrom nehmen die Konzentrationen dannjedoch bald wieder ab (Tab. 6).

Insgesamt hängen die Fe- und Mn-Konzentrationenin weiterer Entfernung vom See eng mit den Redox-Verhältnissen im Grundwasserleiter zusammen undvariieren ähnlich unsystematisch.


Die mittleren Konzentrationen von Natrium, Kaliumund Chlorid schwanken in den unterstromigen Grund-wässern in folgenden Bereichen: Na von 6,0 (Be-chinger See) bis 48,3 mg/l (Alter Vogelbaggersee),K von 1,7 (Bechinger See, Epplesee) bis 6,5 mg/l(Apostelsee) und Cl von 16,9 (Waldsee/Emmendin-gen) bis 77,2 mg/l (Alter Vogelbaggersee). Sie lie-


55

Informationen 10

gen damit in der gleichen Größenordnung wie imoberstromigen Grundwasser und in den Bagger-seen. Systematische Veränderungen sind nicht er-kennbar.

6.4.8 Silizium

Der Wertebereich der H2SiO

3-Konzentrationen be-

trägt für das unterstromige Grundwasser 4–19 mg/l, wo-bei mit zunehmender Fließstrecke eine Zunahme derKonzentrationen erkennbar ist. Im Vergleich zu denKonzentrationen in den Baggerseen bedeutet dieseinen deutlichen Anstieg. Diese Entwicklung gehtzurück auf Reaktionen zwischen dem Grundwasserund den Gesteinen im Grundwasserleiter. Die ober-

stromigen Verhältnisse werden allerdings in 200 bis500 m Entfernung von den Seen noch nicht erreicht.Die H2SiO3-Konzentrationen betragen hier erst etwa70 % der oberstromigen Werte.


Die Konzentrationsintervalle der untersuchtenSpurenstoffe im unterstromigen Grundwasser (Tab.14) sind vergleichbar denen im oberstromigenGrundwasser (Tab. 8). Die Konzentrationen liegenhäufig unterhalb der Nachweisgrenze oder gering-fügig darüber. Eine systematische Zunahme einesder Spurenelemente als Folge der Seepassage desGrundwassers ist nicht erkennbar.

Tab. 14: Übersicht über die Konzentrationen von Spurenstoffen im Grundwasser unterstromig der Baggerseen

Baggersee P Pb Al Hg Cr As F

Leissee nn – 650 nn – 5,5 nn – 65 nn nn – 4,4 nn – 5,5 68 –113

Epplesee nn nn – 3,8 3 – 50 nn nn – 14,8 nn – 16,4 ng

Waldsee/Hesselhurst nn – 375 nn nn – 66 nn nn – 50 nn – 23,6 ng

Binninger Baggersee nn nn – 3,6 nn – 28 nn nn – 5,1 nn ng

Apostelsee nn nn nn – 18 nn nn – 1,3 nn ng

Waldsee/Emmendingen nn nn – 4,9 nn – 18 nn nn – 2,3 nn ng

Bechinger See nn – 123 nn – 4 4 – 253 nn nn – 3,4 nn ng

Alter Vogelbaggersee nn nn nn – 19 nn nn – 6,4 nn – 3,1 ng

Angaben in µg/l; nn – nicht nachweisbar; ng – nicht gemessen


56

Informationen 10

7.1 ÜbersichtIm Folgenden werden die einzelnen Prozesse beschrie-ben, die zu einer Veränderung der Grundwas-serbeschaffenheit bei der Passage des Grundwas-sers durch einen Baggersee beitragen können, undihre Bedeutung anhand der vorliegenden Untersu-chungsergebnisse bewertet. Dazu gehören der Ein-trag von Substanzen in den Baggersee, der Aus-tausch mit der Atmosphäre, die Verlagerung von Sub-stanzen in getrennte Grundwasserstockwerke durchUmwälzung, die Fixierung, der Abbau und die Neu-bildung von Substanzen im See, die Remobilisierungfixierter Substanzen sowie die Freisetzung von Sub-stanzen im Grundwasserleiter unterstromig der Seendurch Milieuänderungen (BOOS & STROHM 1999). EineÜbersicht enthält Abb. 39. Bei der Bewertung ist auchdie Reichweite zu berücksichtigen, bis zu der Ver-änderungen im Abstrom nachweisbar sind.

7.2 Eintrag in den BaggerseeIn einem Baggersee ist das Grundwasser freige-legt, und die Deckschichten, die ansonsten dasGrundwasser vor einem direkten Eintrag von der

Erdoberfläche schützen, fehlen. Einträge können dif-fus über den Niederschlag und die trockene Depo-sition, über oberirdische Fließgewässer, die in denSee einmünden, und Randzuflüsse sowie durch dieNutzung des Sees erfolgen.

Durch Staub und Niederschlag werden Substanzenin einen See eingetragen, die bei einem Eintrag überdie ungesättigte Zone durch das Retentionsvermögender Böden nicht in das Grundwasser gelangen wür-den. Allerdings unterliegen diese Stoffe auch im Seevielfältigen Um- und Abbaumechanismen, die zu ei-ner zumindest teilweisen Eliminierung aus dem See-wasser führen. Bei den untersuchten Baggerseenwaren Auswirkungen von Staub- und Niederschlags-depositionen auf die Grundwasserbeschaffenheitnicht festzustellen. Ein positiver Effekt im Vergleichzu landwirtschaftlich genutzten Flächen ist der feh-lende Nitrat- und Phosphateintrag.

Nur einer der untersuchten Baggerseen (Alter Vogel-baggersee) wird von einem Bach durchflossen. Aus-wirkungen auf die Seewasserbeschaffenheit warennicht erkennbar. Dafür dürfte der große Unterschiedzwischen Seewasservolumen und Zuflussrate, aberauch der geringe Unterschied zwischen der Beschaf-fenheit von See- und Bachwasser verantwortlich sein.

7 Auswirkungen der Baggerseen auf die Grundwasser-beschaffenheit

Abb. 39: Übersicht über Prozesse, die die Grund- und Seewasserbeschaffenheit beeinflussen

physikalische BelüftungA eufbau von Biomass /biologische Belüftung

Abbau von Biomasse

Baggersee

Eintrag über dieGrundwasserneubildung

Reaktion Sickerwasser/Bodenluft

ReaktionGrundwasser/Gestein

Eintrag über dieGrundwasserneubildung

Eintrag von Niederschlag

Reaktion Sickerwasser/Bodenluft

ReaktionGrundwasser/Gestein

GrundwasserzustromGrundwasserabstrom

Temperaturaustausch

Redox-ReaktionenSäure-Base-Reaktionen

Isotopenfraktionierung

OberstromUnterstrom


57

Informationen 10

Entsprechende Aussagen gelten für die Randzuflüssein den Binninger Baggersee (Kap. 5.4).

Die untersuchten Baggerseen werden hauptsächlichfür Angelsport und Freizeit genutzt, einige auch fürden Naturschutz, im Eppelsee wird außerdem nochKies abgebaut. Negative Auswirkungen auf die See-wasserbeschaffenheit, die von diesen Aktivitätenausgehen, waren bei den untersuchten Parameternnicht festzustellen.

7.3 Austausch mit der Atmo-sphäre

In den Baggerseen erfolgt über die Seeoberflächeein Temperaturaustausch mit der Atmosphäre. Diesführt dazu, dass das Seewasser im Verhältnis zumGrundwasser wesentlich größere Temperaturvaria-tionen aufweist: Im Sommer erfährt es eine starkeErwärmung und im Winter eine Abkühlung. Tempera-tureffekte, hervorgerufen durch die Baggerseen, klin-gen im unterstromigen Grundwasser schnell ab undlassen sich ab einer Entfernung von etwa 200 mnicht mehr nachweisen.

Weiterhin können an der Seeoberfläche im Kontaktmit der Atmosphäre entsprechend den herrschen-den Partialdrucken Gase gelöst oder freigesetzt wer-den. Nachweisbar ist in allen Seen eine Sauerstoff-Aufnahme, die so genannte physikalische Belüftungdes Seewassers. Sie ist im Sommer auf das Epilim-nion beschränkt, wirkt sich in der Zirkulationsphasejedoch auch auf die tiefen Seebereiche aus. Bei ei-nem Zustrom von reduzierendem Grundwasser wirddadurch das Redox-Milieu zu oxidierenden Verhält-nissen verändert. Im Gegensatz zu O

2 wird CO

2 an

der Seeoberfläche freigesetzt. Das Kalk-Kohlensäu-re-Gleichgewicht, das im Grundwasserleiter in allerRegel besteht, wird dadurch verschoben. Die Aus-wirkungen dieser Prozesse sind in den Kap. 7.5–7.7beschrieben.

7.4 Verlagerung durch Umwäl-zung

Im Herbst/Winter erfolgt eine Umwälzung des See-wassers bei nicht zu tiefen Baggerseen bis zumSeeboden (u. a. PFEIFFER 2000). Durch diese Um-wälzung können unterstromig der Seen anthropo-gen beeinflusste oberflächennahe Wässer in tiefe-re Aquiferbereiche und geogen geprägte tiefe Wäs-ser in oberflächennahe Bereiche gelangen.

Durch keinen der untersuchten Baggerseen werdenunterschiedliche eigenständige Grundwasserstock-werke miteinander verbunden. Eine stockwerksüber-greifende Verlagerung von Schadstoffen anthropo-gener oder geogener Herkunft als Folge der Durchmi-schung in den Seen lässt sich deshalb nicht unter-suchen. Dass teufenabhängige Unterschiede in derGrundwasserbeschaffenheit existieren, zeigen dieMessungen im Umfeld des Epplesees (Tab. 15). Dastiefe Grundwasser in den altquartären Sedimenten(GWM KA 2, GWM KA 3) ist charakterisiert durchniedrigere Werte der Parameter, die anthropogeneEinflüsse anzeigen (elektrische Leitfähigkeit, Na, Cl,SO

4 und NO

3), und höhere Konzentrationen geogen

bestimmter Parameter (Fe, As). Auch ist unterstromigdes Epplesees (GWM KB 5/97, GWM SB 2/97) einesehr einheitliche Grundwasserbeschaffenheit in al-len jungquartären Sedimenten festzustellen, mögli-cherweise zurückzuführen auf den Abstrom durch-mischten Seewassers.

Bei einem ausgeprägten Stockwerksbau mit ent-sprechenden hydrochemischen Kontrasten zwi-schen oberflächennahem und tiefem Grundwassersind Stoffverlagerungen durch stockwerksüber-greifende Baggerseen jedoch zu beachten.

7.5 Fixierung von SubstanzenTritt das Grundwasser in den Baggersee über, än-dern sich die hydrochemischen Milieubedingungen,z. B. die Redox-Verhältnisse und die Parameter desKalk-Kohlensäure-Systems. Als Folge davon werdenWasserinhaltsstoffe durch Ausfällung chemisch fixiertund können im See sedimentiert werden. Sie werdendadurch zumindest zeitweise aus dem Seewasserentfernt.

Bei Grundwasserleitern mit reduzierenden Milieu-bedingungen führen die aeroben Verhältnisse im See,die sich bei der physikalischen und biologischen Be-lüftung einstellen, zur Fällung von Eisen und Man-gan. Die leichtlöslichen Fe(II)- und Mn(II)-Verbindun-gen werden in schwerlösliche Fe(III)- und Mn(IV)-Hydroxide und -Oxidhydrate überführt. Die Abnah-me der Fe- und Mn-Konzentrationen war bei Grund-wässern mit reduzierenden Bedingungen und ent-sprechend hohen primären Fe- und Mn-Konzentra-tionen festzustellen, die Auswirkungen unterstromigder Seen meist auch noch bis in größere Entfernungnachweisbar (z. B. Leissee, Tab. 6).

Der Verlust von CO2 an der Seeoberfläche und diebiologische Aktivität rufen eine Karbonatübersättigung


58

Informationen 10

Tab. 15: Mittlere Beschaffenheit des Grundwassers ober- und unterstromig des Epplesees in unterschiedlichenTiefenAngaben, soweit nicht anders vermerkt, in mg/lFilterstrecken der Messstellen: GWM KA 1: 18–21 m (Jungquartär); GWM KA 2: 60–63 m (Altquartär); GWM KA 3: 70–73 m(Altquartär); GWM KB 5/97: 13,6–33,6 und 43,6–53,6 m (Jungquartär): GWM SB 2/97: 11,7-16,7, 24,7–41,7 und 47,7–53,7 m(Jungquartär);Messzeitpunkte: GWM KA 1, GWM KA 2 und GWM KA 3: 21.04.1997, 23.06.1997, 01.09.1997 und 13.01.1998, GWM KB 5/97 undGWM SB 2/97: 14.10.1997, 12.01.1998 und 02.06.1998, vgl. Tab. 6 u. 13

Situation GWM Probe- LF O2 Na Fe Cl SO4 NO3 Asnahme-tiefe [m] [µS/cm]

GWo KA 1 18 – 21 687 1 20,6 0,3 21,3 57,3 4,5 2,0

KA 2 60 – 63 374 0,1 11,5 2,3 6,0 11,5 0,2 11,7

KA 3 70 – 73 364 0,1 4,8 3 6,4 11,9 0,8 13,3

GWu20 KB 5/97 12 445 0,7 10,8 0 18,7 60,4 1 nn

21 451 0,3 9,9 0,4 18,9 63,5 0,8 0,9

30 449 0,1 9,2 1,2 20,7 63,4 0,9 4,5

50 449 0,2 9,3 1,1 18,8 65,1 0,7 4,3

GWu100 SB 2/97 15 440 1,9 9,2 0,8 18,4 62,4 7,7 4,4

30 448 0,3 8,7 1,1 18,0 64,6 0,8 5,5

38 449 0,2 8 1,2 18,2 64,9 0,6 6,3

49 446 0,2 7,2 1,3 16,2 65,3 0,8 10,9

GWM – Grundwassermessstelle; LF – elektrische Leitfähigkeit (25 oC): nn – nicht nachweisbarSituation: GWo – Grundwasser oberstromig; GWu20 – Grundwasser unterstromig in etwa 20 m Entfernung

im Seewasser hervor, die eine Karbonatfällung aus-löst. Sie wirkt sich in einer Abnahme der Konzentratio-nen von Calcium und Hydrogenkarbonat, untergeord-net auch Magnesium, sowie der SummenparameterGesamthärte und elektrische Leitfähigkeit aus. DurchCO

2-Freisetzung in der Exfiltrationszone (Zersetzung

von organischem Material) und im unterstromigenGrundwasserleiter sowie durch Lösung von Karbo-

naten aus dem Gestein wird diese Enthärtung im Ab-strom teilweise wieder kompensiert, ohne dass die ober-stromigen Verhältnisse innerhalb der hier untersuchtenFließstrecken (bis etwa 500 m) und Fließzeiten (bisetwa 2 Jahre) wieder erreicht wurden (Abb. 40).

Zahlreiche Schwermetalle und Spurenstoffe besit-zen eine hohe Affinität zu den Fe- und Mn-Hydroxiden

Abb. 40: Änderungen der Ge-samthärte bei der Passagedes Grundwassers durch denEpplesee

-12,0

-10,0

-8,0

-6,0

-4,0

-2,0

0,0

2,0

4,0

GH

[odH

]

GWM KA 1 See GWM KB 5/97 GWM SB 2/97 GWM KA 4 Br. Forchheim

Stagnation

Zirkulation

Inpu

t GH

= 1

8,2

odH

Inpu

t GH

= 1

8 odH

Grundwasserfließrichtung


59

Informationen 10

und -Oxidhydraten sowie ebenso zu organischem Ma-terial. Sie können deshalb verstärkt über Mitfällung undAdsorption gebunden und dem Seewasser entzogenwerden. Herrscht im Seesediment ein sulfidisches Mi-lieu, können sich auch schwerlösliche Schwermetall-sulfide bilden (BOOS & STROHM 1999). SystematischeVeränderungen der Schwermetall- und Spurenelement-Konzentrationen, die sich in diese Richtung interpretie-ren lassen, waren bei den durchgeführten Untersuchun-gen nicht eindeutig nachweisbar. So sind zwarunterstromig des Waldsees/Em-mendingen die erhöh-ten, altlastbedingten Arsen-Konzentrationen nicht mehrvorhanden. Andererseits ändern sich die Arsen-Kon-zentrationen bei der Passage des Grundwassers durchden Waldsee/Hessel-hurst praktisch nicht.

Eine weitere Fixierung von Wasserinhaltsstoffen er-folgt durch die biologische Aktivität im See. NebenCO

2 werden die biologisch relevanten Elemente, in

erster Linie Stickstoff und Phosphor, in die Biomasseinkorporiert und erfahren dadurch eine Konzen-trationsabnahme im Seewasser. Bei den Diatomeengehört auch Kieselsäure zu den aus dem Wasseraufgenommenen Substanzen. Nach dem Absterbender Diatomeen erfolgt eine Sedimentation des orga-nischen Materials. Die Auswirkungen der biologischenProzesse zeigten sich in der vorliegenden Studie inerster Linie in einer Abnahme der Konzentrationender Kieselsäure (Abb. 41), eventuell auch von Kali-um. Eine systematische Konzentrationsabnahme warbeim Phosphor nicht festzustellen. Beim Nitrat las-sen sich hier die Effekte der Elimination durch dieBioaktivität von den Auswirkungen der Nitrat-Reduk-tion nicht trennen.

Einen besonders wirksamen Sorptionskörper fürunpolare organische Verbindungen bildet aufgrund

seines hohen Gehalts an organischem Detritus dasSeesediment (BLOOS & STROHM 1999). Entsprechen-de Auswirkungen können hier wegen der auf anorga-nische Inhaltsstoffe beschränkten Analytik nicht be-urteilt werden. Die Ergebnisse der PCB-Untersuchun-gen im Zusammenhang mit der Erkundung der Alt-last beim Waldsee/Emmendingen lassen sich jedochin diese Richtung interpretieren (Kap. 5.6).

7.6 StoffabbauZu den Substanzen, die irreversibel in für die Trink-wassernutzung unbedenkliche oder in flüchtige Sub-stanzen umgewandelt werden können, gehören z. B.Nitrat und Sulfat, aber auch organische Verbindun-gen. Nitrat wird durch Denitrifikation abgebaut, Sulfatdurch Sulfat-Reduktion (Kap. 3.2.3). Diese Prozessesind an die reduzierenden Milieubedingungen imHypolimnion und besonders im Seesediment gebun-den und waren in allen Baggerseen in unterschiedli-cher Intensität nachweisbar. Durch erneuten Eintragvon Nitrat und Sulfat über die Grundwasserneubildungstellten sich unterstromig der Seen allmählich wiederdie oberstromigen Verhältnisse ein. Besonders diestarke Nitrat-Reduktion bei Grundwässern mit oxi-dierendem Milieu wirkte sich dabei auch bei Fließ-strecken > 200 m noch positiv auf die Grundwasser-qualität aus (Abb. 42).

Das Verhalten organischer Schadstoffe in den Bag-gerseen war nicht Gegenstand der Untersuchungen.Aus der Literatur ist jedoch bekannt, dass der Abbauorganischer Schadstoffe stark von den Redox-Bedin-gungen abhängig ist, wobei eine Elimination z. T. eherunter aeroben Bedingungen, z. T. unter anaerobenBedingungen erfolgt. Somit sind die stark wechseln-

Abb. 41: Änderungen der Kie-selsäure-Konzentration beider Passage des Grundwas-sers durch den BechingerSee

-15

-13

-11

-9

-7

-5

-3

-1

1

3

5

H2S

iO3 [m

g/l]

Br. 2 Fronreute See GWM P 19 GWM P 17 GWM P 18

H2SiO3 [Stag.]

H2SiO3 [Zirk.]

Inpu

t H2S

iO3

= 18

mg/

l

Inpu

t H2S

iO3

= 15

mg/

l



60

Informationen 10

den Redox-Bedingungen in den Baggerseen günsti-ge Voraussetzungen für den Abbau von organischenSchadstoffen (BOOS & STROHM 1999).

7.7 Bildung von StoffenStoffe können im Baggersee nicht nur abgebaut, son-dern auch neu gebildet werden. Dies kann durch dieBildung neuer chemischer Verbindungen bei verän-derten Milieubedingungen oder durch die biologischeAktivität geschehen.

So können sich unter reduzierenden Bedingungen z.B. Ammonium aus Nitrat und Schwefelwasserstoffaus Sulfat bilden. Ammonium unterliegt allerdingsunter anaeroben Bedingungen vorzugsweise der Sorp-tion, unter aeroben Bedingungen wieder der Oxidation.In den Baggerseen wurden denn auch nur vergleichs-weise geringe Ammonium-Konzentrationen gemes-sen, auch in den Seen, in denen ein intensiver Nitrat-abbau stattfindet. Offensichtlich dominiert bei denherrschenden Milieubedingungen die Denitrifikation.Im unterstromigen Grundwasser stellten sich nachkurzen Fließstrecken meist wieder NH4-Konzentratio-nen vergleichbar denen im oberstromigen Grundwas-ser ein.

Schwefelwasserstoff war, wie z. B. im Leissee, nur inSpuren nachweisbar.

Zu den Schadstoffen, die auf die biologische Aktivi-tät zurückgehen, gehören algenbürtige Stoffe. Siewurden in der vorliegenden Studie nicht untersucht.Bei Felduntersuchungen zeigte sich, dass diese Sub-stanzen (u. a. die Algentoxine) bei der Untergrund-passage eine intensive Elimination erfahren und be-

reits nach kürzester Fließstrecke im Grundwasser-leiter nicht mehr nachweisbar sind (CHORUS, zitiert inBOOS & STROHM 1999).

Hinweise auf Gefährdungen des Grundwassers durcheventuelle mikrobiologische Belastungen der Bag-gerseen (z. B. Protozoen) gibt es keine (BOOS & STR-OHM 1999, 2000). Nach den vorliegenden Erkennt-nissen reicht offensichtlich das Schutzpotenzial desSeesediments und des Grundwasserleiters für eineElimination mikrobiologischer Verunreinigungen in-nerhalb vergleichsweise kurzer Fließstrecken bzw. -zeiten aus.

7.8 RemobilisierungSubstanzen, die im See fixiert wurden, können vorÜbertritt des Seewassers in den Grundwasserleiterwieder mobilisiert werden. Durch die zyklische Belüf-tung des Sees während der Zirkulation ist zeitweiseeine Reoxidation der im postoxischen bzw. sulfidischenMilieu festgelegten Substanzen möglich, andererseitsbei reduzierenden Bedingungen die Freisetzung vonSubstanzen (z. B. Eisen, Mangan), die unter aerobenBedingungen gefällt wurden. Dabei können auch mit-gefällte Schwermetalle wieder in Lösung gehen(WALLMANN, zitiert in BOOS & STROHM 1999).

Auswirkungen derartiger Prozesse waren in derdurchgeführten Studie nur in geringem Umfang nach-weisbar. Der Nitrat- und Sulfatanstieg im Abstromeiniger Seen erfolgte meist stetig mit zunehmenderFließstrecke, ein Hinweis auf einen zunehmendenEintrag durch Zufluss von Sickerwasser oder eineallmähliche Anpassung an die Milieubedingungen imAquifer und weniger als Folge einer Remobilisierung.

Abb. 42: Änderungen der Ni-trat-Konzentration bei derPassage des Grundwassersdurch den Binninger Bag-gersee

-40,0

-30,0

-20,0

-10,0

0,0

10,0

20,0

NO

3 [m

g/l]

GWM P 7 See GWM P 11 GWM P 9 Tbr. Im Sand

Zirkulation

Stagnation

Inpu

t NO

3 =

31,2

mg/

l

Inpu

t NO

3 =

19,7

mg/

l



61

Informationen 10

In dieser Weise ist wohl auch die Zunahme der Eisen-und Mangan-Konzentrationen in reduzierendenGrundwasserleitern zu interpretieren. Die Veränderun-gen der primär geringen Schwermetallkonzen-trationenwaren nicht systematisch und wenig aussagekräftig.Eine stetige oder auch nur schubweise Belastung desunterstromigen Grundwassers durch remobilisierteSchwermetalle war im Untersuchungszeitraum nichterkennbar.

Lediglich für eine im See einsetzende Rücklösungvon Karbonaten ließen sich in den durchgeführtenUntersuchungen Anhaltspunkte finden.

7.9 MilieuveränderungenNeben dem direkten Eintrag von Schadstoffen ausdem See in das Grundwasser können Schadstoffeauch indirekt als Folge von Milieuveränderungen imunterstromigen Grundwasser aus dem Gestein mo-bilisiert werden. Die wichtigsten Milieuveränderungen,die durch abströmendes Seewasser hervorgerufenwerden, sind veränderte Grundwassertemperaturen,veränderte Redox-Bedingungen und veränderte

Randbedingungen für das Kalk-Kohlensäure-Sy-stem. Beispiele für die Mobilisierung von Substan-zen sind die Lösung von Eisen und Mangan in einemursprünglich oxidierenden Grundwassermilieu durchVerschiebung zu reduzierenden Bedingungen, umge-kehrt auch die Oxidation von sulfidischen Mineralenim Gestein durch abströmendes, sauerstoffhaltigesSeewasser.

Ein abnehmendes Schutzpotential des Grundwas-serleiters gegen Verunreinigungen, z. B. Nitrat, durchVerschiebung der Redox-Verhältnisse hin zu aerobenBedingungen, wurde ebenfalls in der Literatur beschrie-ben (HÖLSCHER & WALTHER 1990).

Derartige Auswirkungen der Baggerseen auf dasunterstromige Grundwasser können nach den vorlie-genden Untersuchungsergebnissen im Nahbereich derSeen auftreten, sie lassen sich jedoch nicht ein-deutig von Remobilisierungseffekten (Kap. 7.8) tren-nen. Da die Milieubedingungen unterstromig derBaggerseen jedoch spätestens nach 100–200 mFließstrecke wieder weitgehend den oberstromigenVerhältnissen entsprechen (Kap. 6.4.2, 6.4.4), kön-nen weitreichende Auswirkungen ausgeschlossenwerden.


62

Informationen 10

Die untersuchten Baggerseen decken einen weitenBereich der Trophieskala ab. Die Ergebnisse der durch-geführten hydrochemischen Analysen lassen keinenegativen Auswirkungen der Seen auf die Beschaf-fenheit des unterstromigen Grundwassers erkennen,die über den unmittelbaren Nahbereich hinausgehen.Weiterreichende Auswirkungen sind die Teilenthärtungsowie bei oxidierenden Grundwas-serverhältnissen dieVerringerung der Nitrat-Konzentrationen, in geringe-rem Umfang der Sulfat-Konzentrationen sowie bei re-duzierenden Grundwasserverhältnissen der Rückgangder Eisen- und Mangan-Konzentrationen. Unter be-stimmten Randbe-dingungen kann ein Baggersee so-mit als effektive Stoffsenke wirken und zu einer Ver-besserung der Grundwasserqualität führen. Diese Be-funde stimmen überein mit den Ergebnissen anderer,bisher durchgeführter Studien zu diesem Thema(BOOS & STROHM 1999).

Bei der Übertragung der Ergebnisse auf andereStandorte ist allerdings zu berücksichtigen, dassdie untersuchten Seen nicht alle der möglichenRandbedingungen abdecken. Somit gelten dieseAussagen nur unter den folgenden Einschränkun-gen:

– Bei stark erhöhten Schadstofffrachten in derStaub- oder Niederschlagsdeposition wären ne-gative Auswirkungen auf die See- und eventuellauch auf die Grundwasserqualität denkbar. Einentsprechend starker Anstieg ist derzeit jedochnur im Rahmen von Katastrophenszenarien vor-stellbar, z. B. infolge eines Chemieunfalls, undwürde sich in gleicher Weise auf jedes ufer-filtrierte Grundwasser auswirken.

– Ein massiver Schadstoffeintrag durch belasteteoberirdische oder oberflächennahe Randzuflüsseund oberirdische Fließgewässer könnte zu einernachhaltigen Verminderung der Seewasserquali-tätund damit der Qualität des unterstromigen Grund-wassers führen.

– Alle untersuchten Seen werden nur für Freizeit undAngelsport genutzt bzw. noch zur Kiesge-winnungbetrieben. Die Auswirkungen anderer Nutzungenwaren nicht Gegenstand der Untersuchungen.

– Keiner der untersuchten Baggerseen ist stock-werksübergreifend angelegt. Durch eine hydrau-lische Verbindung getrennter Grundwasserstock-werke (wie z. B. im Oberrheingraben etwa nörd-

lich Karlsruhe möglich) bestünde die Gefahr ei-ner Verlagerung von geogen belasteten Grund-wässern in höhere oder von anthropogen bela-steten Grundwässern in tiefere Stockwerke.

– Die Grundwasserfließgeschwindigkeiten im Um-feld der untersuchten Seen sind mit Werten bis2 m/d relativ gering. Bei höheren Fliegeschwin-digkeiten, wie sie im Alpenvorland z. T. nachge-wiesen wurden, können sich die unterstromigenAuswirkungen über größere Entfernungen er-strecken (WROBEL1980b).

Vorstehende Aussagen beziehen sich nur auf die un-tersuchten Parameter. Das Gefahrenpotenzial or-ganischer Stoffe und mikrobieller Parameter auf dasunterstromige Grundwasser war nicht Untersu-chungsgegenstand. Als wichtige Voraussetzungen fürdie Anlage von Baggerseen sind im Hinblick auf denGrundwasserschutz zu nennen (vgl. LfU, in Vorb.):

– Anlage des Baggersees unter Berücksichtigungder Grundwasserfließverhältnisse.

– Gestaltung der Baggerseemorphometrie nachlimnologischen Erfordernissen (DVWK 1992).

– Bei großen hydrochemischen Kontrasten imGrundwasserleiter kein Abbau.

– Bei ordnungsgemäßer Kiesgewinnung, Kies-aufbereitung und Kiesverarbeitung ist ein Eintragvon grundwassergefährdenden Substanzen imGefolge der Kiesgewinnung nicht zu erwarten.Besonderes Augenmerk ist jedoch auf den Ein-satz von Hilfsstoffen, z. B. Flockungsmitteln, zurichten.

– Schutz vor belasteten oberirdischen Zuflüssen.– Umweltverträgliche Folgenutzungen, die nicht mit

größeren Einträgen von eutrophierungsrelevantenStoffen oder Schadstoffen in den Baggersee ver-bunden sind, z. B. keine Fischzuchtanlagen.

– Keine Einlagerung von Fremdmaterial in Bagger-seen.

Insgesamt zeigen die Untersuchungen im Grund-wasser unterstromig der Baggerseen für einzelneParameter Veränderungen, die aufgrund der gerin-gen Intensität und Reichweite der Beeinflussungnicht als nachteilig zu beurteilen sind. EinzelneParameterveränderungen können hinsichtlich derGrundwasserbeschaffenheit sogar positiv beurteiltwerden.

8 Bewertung der Ergebnisse


63

Informationen 10

Literatur

BALLOT, A. & HOPPE, A. (2000): Zustand der Baggerseen inder Oberrheinebene. – Oberirdische Gewässer, Ge-wässerökologie, 61: 151 S., 69 Abb., 59 Tab.; Karlsruhe(LfU).

BARUFKE, K.-P. (1990): Baggerseeuntersuchungen in der süd-lichen Oberrheinebene Freiburger Raum. – Dipl-Arb. Univ.Freiburg: 160 S., 26 Abb., 7 Tab., 19 Photos; Freiburg. –[unveröff.]

BOOS, K.-J. (1996): Nährstoff- und Schadstoffeinträge in Bag-gerseen – Literaturstudie. – Veröff. zentr. Fachdienst Was-ser – Boden – Abfall – Altlasten, Landesanst. Umwelt-schutz Baden-Württ., 33: 163 S., 38 Abb., 41 Tab.; Karls-ruhe.

– (2000): Beeinflussung des Grundwassers durch Bagger-seen. – In: Kiesgewinnung, Wasser- und Naturschutz. –Umweltberatung ISTE Baden-Württ., 2: 39–43, 2 Abb.;Ostfildern. – [2. erw. Aufl.]

– & STROHM, F. (1999): Ab- und Umbauprozesse in Bag-gerseen und deren Einfluß auf das Grundwasser: Lite-raturauswertung. – Oberirdische Gewässer, Gewäs-serökologie, 52: 178 S., 50 Abb., 61 Tab.; Karlsruhe (LfU).

– & – (2000): Gefahrenpotentiale durch den Eintrag vonProtozoen (Cryptosporidium; Giardia) aus Baggerseenin das abstromige Grundwasser. – Büro Gewässerkde.Landschaftsökol. Boos: 29 S., 6 Abb., 7 Tab.; Saarbrük-ken.

DINCER, T. (1968): The use of 18O and D concentrations inthe water balance of lakes. – Water Resourc. Res., 4:1289–1306; Washington.

DVWK (1988): Bedeutung biologischer Vorgänge für dieBeschaffenheit des Grundwassers. – DVWK-Schr., 80:332 S.; Bonn.

– (1992): Gestaltung und Nutzung von Baggerseen. 4.Aufl. – DVWK-Regeln, 108: 18 S.; Hamburg (Parey).

– (1995): Speicher-Durchfluss-Modelle zur Bewertungdes Stoffein- und Stoffaustrags in unterschiedlichenGrundwasser-Zirkulationssystemen. – DVWK-Schr.,109: 95 S., 47 Abb., 11 Tab.; Bonn.

GAT, J. R. & GONFIANTINI, R. [Hrsg.] (1981): Stable isotopehydrology. Deuterium and oxygen-18 in the water cycle.– IAEA Tech. Rep. Ser., 210: 337 S., 100 Abb., 18 Tab.;Vienna (IAEA).

GROSCHOPF, R., KESSLER, G., LEIBER, J., MAUS, H., OHMERT,W., SCHREINER, A. & WIMMENAUER, W. (1996), mit Beitr. vonALBIEZ, G., HÜTTNER, R. & WENDT, O.: Erläuterungen zumBlatt Freiburg i. Br. und Umgebung. 3. erg. Aufl. – Geol. Kt.Baden-Württ. 1 : 50 000: 4, 364 S., 27 Abb., 7 Tab., 7Taf., 1 Beil., 1 Kt.; Freiburg i. Br. (GLA).

HÖLSCHER, J. & WALTHER, W. (1990): Auswirkungen des Kies-abbaus auf den Sauerstoff- und Stickstoffhaushalt einesGrundwasserleiters im Einzugsgebiet eines Wasser-werks im oberen Okertal. – GWF, Wasser, Abwasser,131 (4): 192–197, 3 Abb., 3 Tab.; München.

HUMMEL, P. (1990/2): Tabellarische Erläuterung und KarteBlatt 7115 Rastatt. – Bodenkt. Baden-Württ. 1 : 25 000:41 S., 1 Tab., 1 Kt.; Freiburg i. Br. (GLA).

JUNKER, B. & ESSLER, H. (1980): Baden-Württemberg (1980):Raum Lahr. – 63 S., 25 Abb., 7 Tab., 8 Kt.; Freiburg i. Br.(GLA), Karlsruhe (LfU).

JUNKER, B., WERNER, J. & ESSLER, H. (1979): Hydrogeologi-sche Karte von Baden-Württemberg: Bühl-Offenburg.– 68 S., 24 Abb., 7 Tab., 13 Anl., 10 Kt.; Freiburg i. Br.(GLA), Karlsruhe (LfU).

ICKS, G. (1990): Auswirkungen des Kiesabbaus auf dieGrundwasserhydraulik eines pleistozänen Grundwas-serleiters im Einzugsgebiet eines Wasserwerks im obe-ren Okental. – GWF, Wasser, Abwasser, 131 (4): 198–201, 6 Abb.; München.

Institut für Hydrologie der Albert-Ludwigs-Universität Frei-burg (1997): Tracerhydrologische Untersuchungen zumEin- und Ausstromverhalten des Grundwassers am Leis-see. – Inst. Hydrol. Univ. Freiburg, Ber., 80: 25 S., 1 Anl.,8 Tab.; Freiburg i. Br. – [unveröff.]

KENDALL, C. & MCDONNELL, J. J. (1998): Isotope tracers incatchment hydrology. – 839 S.; Amsterdam (Elsevier).

Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau Baden-Württemberg (2000): Untersuchungen zur Wechselwir-kung zwischen Baggerseewasser und Grundwasser. –Abschlussberichte für die im KaBa-Teilprojekt 6 unter-suchten Seen(Epplesee,Leissee,Alter Vogelbaggersee,Waldsee/Hesselhurst, Apostelsee, Waldsee/Emmendingen,Binninger Baggersee und Bechinger See), 8 Bände: 226S, 599 Anl., 56 Tab.; Freiburg i. Br. (LGRB). – [Bearbeiter:BERTLEFF, B., KILGER, M., PLUM, H., SELG, M., STICHLER, W.,STORCH, D. H., TRAPP, C. & WATZEL, R.]

Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg(1975): Wasserwirtschaftliche Untersuchungen Bag-gerseen 1. Bericht. – 53 S., 5 Tab., 34 Anl.; Karlsruhe(LfU).

– (1977): Wasserwirtschaftliche Untersuchungen Bag-gerseen 2. Bericht. – 165 S., 7 Tab., 66 Anl.; Karlsruhe(LfU).

– (1981): Wasserwirtschaftliche Untersuchungen Bag-gerseen 3. Bericht. – 69 S., 66 Abb., 17 Tab.; Karlsruhe(LfU).

– (1994): Grundwasserüberwachungsprogramm – Geo-gen geprägte Hintergrundbeschaffenheit – Ergebnisseaus dem Basismeßnetz. – 94 S., 37 Abb., 3 Tab.; Karlsru-he (LfU).

– (in Vorbereitung): Leitfaden Kiesgewinnung und Grund-wasserschutz. – Entwurf, Stand 09.09.00: 76 S.; Karls-ruhe (LfU).

MATTHESS, G. (1994): Die Beschaffenheit des Grundwassers.– In: Lehrbuch der Hydrogeol., 2: 499 S., 139 Abb., 116Tab.; Berlin (Borntraeger).

Ministerium für Umwelt Baden-Württemberg & Ministeriumfür Umwelt und Gesundheit Rheinland-Pfalz (1988): Hy-drogeologische Kartierung und Grundwasserbewirt-schaftung im Raum Karlsruhe-Speyer. Analyse des Ist-Zustandes. Aufbau eines mathematischen Grundwasser-modells. – 111 S., 23 Abb., 9 Tab., 11 Anl.; Stuttgart, Mainz.

MOSER, H. & RAUERT, W. (1980): Isotopenmethoden in derHydrologie. – In: Lehrbuch der Hydrogeol., 8: 400 S., 227Abb., 32 Tab.; Berlin (Borntraeger).


64

Informationen 10

[Österreichisches] Bundesministerium für Land- und Forst-wirtschaft – Wasserwirtschaftskataster [Hrsg.] (1995):Baggerseen und ihre Wechselbeziehungen zum Grund-wasser. – VII, 146 S., 65 S., 56 Tab.; Wien.

PFEIFFER, K. D. (2000): Seenphysikalische Prozesse in Bag-gerseen - Modellgestützte Bewertungs- und Entschei-dungshilfen. – Oberirdische Gewässer, Gewässer-ökologie, 62: 57 S., 25 Abb.; Karlsruhe (LfU).

SCHWOERBEL, J. (1999): Einführung in die Limnologie. – 8.,vollst. überarb. Aufl., 464 S., 135 Abb., 55 Tab.; Stuttgart(Fischer).

STICHLER, W. (1980): Application of 2H and 18O in hydrologicalstudies. – GSF-Bericht, R 229: 32 S., 18 Abb.; München(GSF).

– & HERRMANN, A. (1982): Surface and subsurface runoffmodeling using environmental isotopes. – Rainfall-RunoffRelationship: Proc. Mississippi Symp. Rainfall–Runoff–Modeling 1981: 244–260; Littleton, Colorado.

– & – (1983): Application of environmental isotopetechniques in water balance studies of small basins. –New Approaches Water Balance Computations. –Proceed. Hamburg Workshop , August 1983, IAHS Publ.,148; 93–112, 9 Abb., 4 Tab.

STICHLER, W., MALOSZEWSKI, P., BERTLEFF, B., TRAPP, CH.,WATZEL, R. & WEINSZIEHR, R. (1999): Modeling of lake–groundwater interaction based on environmental isotopes.– Isotopes Water Resources Management, Proceed.Symp. Isotopes Water Resources Management, Vienna

1999, UNESCO, IAEA, CD-ROM, IAEA-SM-361/5 ;Vienna (IAEA).

STICHLER, W. & MOSER, H. (1979): An example of exchangebetween lake and groundwater: isotopes in lakestudies. – Proceed. Adv. Group Meeting Study LakeDynamics, Vienna 1977: 115–119; Vienna (IAEA).

WROBEL, J.-P. (1980a): Wechselbeziehungen zwischenBaggerseen und Grundwasser in gut durchlässigenSchottern. – GWF, Wasser/Abwasser, 121 (4): 165–173,14 Abb.; München.

– (1980b): Beeinflussung des Grundwassers durch Bag-gerseen. – Tag.-Ber. 6/80 Baggerseen und Naturschutz,Akad. für Naturschutz u. Landschaftspflege, Germering27.–29.Okt. 1980: 30–47, 5 Abb., 1 Tab.; Laufen/Salzach(Akad. Naturschutz u. Landschaftspflege).

ZIMMERMANN, U. (1969): Bilanzierung von Seen mit Hilfe vonstabilen Isotopen. – Diss. Univ. Heidelberg: 76 S., 11 Abb.;Heidelberg.

– (1978): Isotopenhydrologie von Baggerseen. – Steir. Beitr.Hydrogeol., 30: 139–167, 10 Abb.; Graz.

– (1979): Determination by stable isotopes of undergroundinflow and outflow and evaporation of young artificialgroundwater lakes. – Isotopes in Lake Studies, Proceed.Adv. Group Meeting, Vienna, 1977: 87–94; Vienna (IAEA).

– (1988): Quantitative Bestimmung des unterirdischen Zu-und Abflusses zweier Baggerseen. – GWF, Wasser/Ab-wasser, 129 (12): 801–804, 3 Abb.; München.

Ergiebigkeitsuntersuchungen inFestgesteinsaquiferen

Geologisches Landesamt Baden-Württemberg, Informa-tionen 6/94: 114 S., 65 Abb., 11 Tab.; Freiburg i. Br.1994. DM 20,–.

Die Erschließung von Grundwasser aus Festgesteinenist wesentlich kostenintensiver und mit höherem Risikoverbunden als die Erschließung aus Lockergesteinen.Trotzdem gab es dafür keine spezielle Arbeitsanlei-tung, obwohl für den Lockergesteinsbereich (= Poren-grund-wasserleiter) eine solche bereits seit 1976 in Ba-den-Württemberg existiert. Dies ist um so erstaunlicher,als ja 83 % der Landesfläche im Festgesteinsbereichliegen und hier etwa 70 % der Bevölkerung leben.

Das Geologische Landesamt hat unter Mitarbeit vonFachleuten der Wasserwirtschaftsverwaltung im Auf-trage des Wirtschafts- und des Umweltministeriums die-se Lücke geschlossen und ein umfangreiches Spek-trum hydrogeologischer Methoden erfaßt. Diese Metho-den werden in dem Heft 6/94 aus der Reihe Informatio-nen des Geologischen Landesamts Baden-Württem-berg gemeinsam mit zahlreichen Anwendungsbeispie-len aus dessen langjähriger Tätigkeit vorgestellt. Damitleistete das Geologische Landesamt einen wichtigenBeitrag zur Erschließung und zum Schutz der Grundwas-servorkommen.

Der Inhalt des großformatigen Heftes (DIN A 4) ist in elfKapitel gegliedert: Festgesteinsgrundwasserleiter Ba-den-Württemberg – Wasserwegsamkeit und Grundwas-serbewegung im Festgestein – Untersuchungsmethoden– Grundwasserneubildung – Grundwassermarkierungs-versuche – Pumpversuche – Weitere hydraulische Un-tersuchungsverfahren – Beurteilung von Dauerergieb-igkeiten – Hinweise zu thermalem, mineralisiertem undgasführendem Grundwasser – Bohrverfahren undBrunnenbau – Rechtliche Grundlagen. Den Abschlußdes Heftes bilden eine Formelsammlung, eine Aufli-stung benutzter und weiterführender Literatur sowie dasStichwortverzeichnis.

Die Aufzählung der Kapitelüberschriften zeigt, daß dasThema vielseitig und umfassend bearbeitet wurde. Dasvorliegende Heft kann damit nicht nur in staatlichen undkommunalen Dienststellen von geowissenschaftlichensowie wasserwirtschaftlichen Sachverständigen undFachbüros in Baden-Württemberg genutzt werden, son-dern auch weit darüber hinaus.

Das Heft ist bei dem Landesamt für Geologie, Rohstof-fe und Bergbau Baden-Württemberg für DM 20,– zuerwerben.

Geologische Karte von Heilbronn 1 : 50 000

Geologische Karte von Baden-Württemberg 1 : 50 000,Blatt Heilbronn und Umgebung. – IX, 292 S., 68 Abb., 6Tab., 11 Beil., 1 Kt.; Freiburg i. Br. (LGRB) 2000. DM 57,–.

Die Erstellung geologischer Karten gehört seit mehr als100 Jahren zu den Hauptaufgaben staatlicher geo-logischer Dienste. Auf geologischen Karten ist ein flä-chendeckendes Bild vom Aufbau des Untergrundswieder-gegeben, im allgemeinen werden die an derErdoberfläche ausstreichenden Schichten sowie derenLagerungsverhältnisse dargestellt. Dies ist insbesonde-re der Fall bei den amtlichen geologischen Karten imMaßstab 1 : 25 000 und 1 : 50 000. In den zugehörigenErläuterungen gibt es zumeist umfassende Darlegun-gen zu Entstehung, Beschaffenheit und Alter (Lithologieund Stratigraphie) sowie Lagerungsverhältnissen (Tek-tonik) der dargestellten Schichten. Ferner findet mandarin – zumindest in neueren Karten – vielfältigeAngaben zu Fragestellungen der angewandten Geolo-gie, z. B. zu Rohstoffen, Grundwasser-, Baugrund- undBodenverhältnissen. Diese Karten enthalten somitwichtige Grundlagen für Planungsverfahren, wirtschaft-liche Nutzungen und vielfältige wissenschaftlicheForschungsvorhaben. Darüber hinaus sind sie natürlichauch für die Weiterbildung von Schülern, Studenten undan der Landeskunde interessierten Personen geeignet.

Das Blattgebiet der neuen Karte Heilbronn undUmgebung bildet die nördliche Fortsetzung der zuletzt1998 neu erschienenen Karte Stuttgart und Umgebung.Es reicht von Bietigheim-Bissingen im Süden bis BadRappenau im Norden und von Güglingen im Westen bisBacknang im Osten. Damit deckt die Karte dasvollständige Gebiet von vier Blättern der Topographi-schen Karte 1 : 25 000 sowie mehr oder weniger großeTeile von zehn weiteren Blättern dieses Kartenwerks ab.Wem das zu nüchtern klingt, der kann mit der folgendenAufzählung der am Blattgebiet beteiligten landschaftli-chen Einheiten vielleicht mehr anfangen: Den größtenTeil nehmen das Neckarbecken, der Kraichgau und dieLöwensteiner Berge ein, beteiligt sind ferner imNordosten die Hohenloher Ebene und die Kocher-Jagst-Ebenen sowie im Westen der Heuchelberg und derStromberg.

Zwei Besonderheiten zeichnen diese Karte und diezugehörigen Erläuterungen aus, die hier unbedingt er-wähnt werden müssen, weil sie weit über das eigentlicheBlattgebiet hinaus von Interesse sind. Auf demBlattgebiet liegt das Typusgebiet für das geologischeSystem Trias – der Begriff wurde 1834 durch FRIEDRICH

AUGUST VON ALBERTI geschaffen – , worauf in derEinleitung hingewiesen wird. Ferner gibt es in denErläuterungen ein sehr umfangreiches Kapitel über diePflanzenwelt des Keupers, was man an dieser Stelle sonicht ohne weiteres erwartet.

Mit diesem vielfältigen Inhalt und den auf der Karte aucheingetragenen Aufschlüssen, die teilweise zu denbesten des ganzen Landes gehören, wird die

Geologische Karte Heilbronn und Umgebung sicherlicheinem weiten Interessentenkreis von großem Nutzen seinkönnen. Sie ist für DM 57,– beim Buchhandel oder demLandesver-messungsamt Baden-Württemberg, Stuttgart,zu erwerben.

Wechselwirkungen zwischen Baggerseen und Grundwasser · 2018. 4. 25. · Landesamt für Geologie,...

Documents

Transcript of Wechselwirkungen zwischen Baggerseen und Grundwasser · 2018. 4. 25. · Landesamt für Geologie,...