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Aktuelles: Juli 2010 mit Tockenheit und Hitze: Informationen zur Wasserwirtschaft
Geschrieben am 30.07.10  Optionen: Druckversion Artikel versenden

Trockenheit und Hitze Juli 2010"Nicht alle Jahre wieder, aber immer mal wieder." Damit ist der Sommer 2010 gemeint mit einem sehr warmen und trockenen Juli. Wir wollen hier aber nicht über das Wetter berichten, sondern über die aktuelle wasserwirtschaftliche Situation in Südhessen im Juli 2010 und einen Ausblick bis zum Ende des Jahres wagen.



Immer wieder taucht auch in den Medien in längeren Phasen heißen und trockenen Wetters die Frage auf: Wie sieht es heute aus mit der Wasserversorgung für den Menschen und die Landwirtschaft? Viele erinnern sich an frühere Hitzesommer und die Trockenperioden von 1990-1993 oder gar 1971-76. Damals gab es Probleme mit niedrigen Grundwasserständen und 1992 und 1993 wurde sogar amtlich ein Wassernotstand ausgerufen. Könnte das  wieder passieren? Und wird der Klimawandel die Situation in absehbarer Zukunft womöglich noch verschärfen? Hier sind Antworten auf diese Fragen:

1. Allgemeine Fakten

Über 90 % des Wassers für die öffentliche Wasserversorgung und die landwirtschaftliche Beregnung in Hessen stammen aus Grundwasser. Dementsprechend ist die Höhe des Grundwasserstandes eine wichtige Größe für eine ökologische und nachhaltige Wasserversorgung. Das Wetter hat nur mittelbar und summarisch über lange Zeiträume über die Grundwasserneubildung Auswirkungen auf die Grundwasserstände.

Die Grundwasserneubildung selbst ist ein Vorgang, der von komplexen, örtlich teilweise sehr unterschiedlichen Faktoren bestimmt wird. Daher sind Vergleiche über größere Entfernungen schwierig, aber vereinfachte allgemeingültige Aussagen sind dennoch möglich. Auch hier wird die Regel von lokalen Ausnahmen bestätigt. Wichtig für die Grundwasserstände ist nicht das tägliche Wetter, sondern die Witterung über einen längeren Zeitraum von mehreren Monaten. Hier gilt für Südhessen folgende Regel: Grundwasser wird vor allem im „Winterhalbjahr“ zwischen November/Dezember bis April/Mai gebildet. Im Sommerhalbjahr findet nur in nassen Jahren ausnahmsweise eine Grundwasserneubildung statt; es ist von geringer Bedeutung für die Grundwasserressourcen. Deshalb steigen die Grundwasserstände in der Regel bis Mai an und sinken dann wieder bis November ab.

Das Wetter kann jedoch auf die Höhe des Wasserverbrauchs einen sehr direkten Einfluss haben: Ist es über längere Zeit, d.h. mehr als 10 Tage ununterbrochen heiß und trocken, steigt der Tagesverbrauch der Haushalte deutlich an. Es können am Tag Verbrauchsspitzen erreicht werden, die 30 bis 50% über dem Tagesmittel liegen. Genauso schnell geht der Bedarf aber nach einem Gewitterschauer mit Abkühlung wieder zurück. Das ist normal und kommt in fast jedem Jahr so vor. Die Wasserversorgung ist schon auf diesen Spitzenbedarf eingerichtet. Dieser sinkt seit ca. 20 Jahren, wie auch der gesamte Wasserverbrauch.

Nur über Monate anhaltendes trocken-heißes Sommerwetter, wie zuletzt 2003 und 2006, führt zu einem insgesamt um ca. 3 bis 5% erhöhten Jahresverbrauch in der öffentlichen Wasserversorgung, weil dann über viele Wochen hinweg ein hoher Bedarf besteht.

Das Wetter beeinflusst dagegen sehr direkt den landwirtschaftlichen Beregnungsbedarf. Dieser kann in Jahren extremer Trockenheit in der Vegetationsperiode bis auf das Doppelte (+100%) des langjährigen Mittelwerts ansteigen. Erhöhte Entnahmen erhöhen in nahezu jedem Sommer den natürlichen Grundwasserstandsrückgang im Umfeld der Entnahmebrunnen dort, wo die Grundwasserstände nicht durch Grundwasseranreicherung stabil gehalten werden können.

Außergewöhnlich sinkende Grundwasserstände treten also nur dann auf, wenn mehrere trockene Jahre aufeinander folgen und dabei vor allem die Winterniederschläge gering sind. Dann sprechen wir von einer Trockenperiode. In diesen Zeiten kann die Grundwasserneubildung im Extremfall örtlich vollständig ausfallen. Umgekehrt treten ausgeprägt ansteigende Grundwasserstände dann auf, wenn nach einem oder mehreren nassen Wintern ausnahmsweise auch mindestens ein nasser Sommer zur Grundwasserneubildung beiträgt (Nassperiode).

Neben der Grundwasserneubildung und den verbrauchsabhängigen Grundwasserentnahmen ist für die Grundwasserressource auch die Infiltration von großer Bedeutung: Das ist zum einen die natürliche Infiltration aus Fließgewässern, wenn der Wasserstand dort oberhalb der Grundwasseroberfläche liegt und keine Abdichtung der Bachsohle vorhanden ist. Zum anderen ist das die technische Grundwasseranreicherung mit voll aufbereitetem Rhein- und Mainwasser im mittleren Hessischen Ried zwischen Griesheim und der Weschnitz, im Frankfurter Stadtwald und in Wiesbaden-Schierstein.
Damit sind die größten Einflussfaktoren auf die Grundwasserneubildung und die Grundwasserstandsentwicklung benannt. Diese verhalten sich im hessischen Oberrheintal (Hessisches Ried und Untermaingebiet südlich Frankfurt) zueinander im Mittel bilanziert wie folgt:

        Natürliche Neubildung > Förderung >> technische Infiltration > natürliche Infiltration

oder als mittlere verfügbare Mengen:

        ca. +170 Mio. m³/a  >  ca. -160 Mio. m³/a  >> ca. +47 Mio. m³/a  >  ca. +28 Mio. m³/a

Die Zahlen basieren auf dem Grundwasserbewirtschaftungsplan Hessisches Ried (RP Darmstadt 1999) und der Leitungsverbundstudie Rhein-Main (Arbeitsgemeinschaft Wasserversorgung Rhein-Main 2005). Der Anteil der öffentlichen Wasserversorgung an den Grundwasserentnahmen beträgt im Betrachtungsgebiet im Mittel ca. 70 %; hinzu kommen ca. 20 % für industrielle Förderungen und ca. 10 % für die landwirtschaftliche Beregnung.

Diese überschüssige Wasserbilanz - einer Förderung von rund 160 Mio. m³/a steht eine bilanzielle Grundwasserneubildung von 240 Mio. m³/a gegenüber - ist normal für Mitteleuropa. Der Überschuss fließt übrigens über die großen Flüsse Main und Rhein ab.

Für die ökologische Verträglichkeit ist dabei der Anteil der Gesamtgrundwasserneubildung relevant, der auch in Trockenperioden ohne zeitweise Absenkungen unter die Grundwasserstandsvorgaben des Grundwasserbewirtschaftungsplans oder des Wasserrechts entnommen werden kann. Dieses nutzbare Dargebot beträgt ca. 200 Mio. m³/a, also ca. 40 Mio. m³ weniger als die Neubildung von ca. 240 Mio. m³/a. Die bestehenden ökologischen Einschränkungen reduzieren die nutzbaren Mengen heute somit um ca. 20 % gegenüber früher.

Als Fazit bleibt zur Entwicklung der Grundwasserstände festzuhalten, dass die seit 1999 bestehenden Grundwasserstandsvorgaben auch in Trockenperioden eingehalten werden. Sie ermöglichen eine umweltverträgliche und ausreichende Wasserversorgung Südhessens. Das gilt unabhängig vom Wetter. Daran ist zum einen der Verbrauchsrückgang von ca. 40 Mio. m³/a seit 1990 beteiligt und zum anderen die technische Grundwasseranreicherung des WHR und der Hessenwasser. Diese wurde seit 1989/93 bis 1998 durch den WHR um 38 Mio. m³/a im Hessischen Ried ausgebaut.


2. Grundwasserstandsentwicklung bis Juli 2010

Seit 2005 haben wir einen Zustand mit relativ geringen Schwankungen in der natürlichen Grundwasserneubildung rund um das langjährige Mittel. Dementsprechend lagen die Grundwasserstände Anfang 2010 zumeist auf einem mittleren Niveau. Dabei ist zu beachten, dass das mittlere Niveau in vielen Gebieten durch die Richtwerte des Grundwasserbewirtschaftungsplans deutlich über das Mittel der vorausgegangenen 30 Jahre angehoben wurde. Überall dort, wo heute durch den Bewirtschaftungsplan höhere Mittelwerte der Grundwasserstände vorgeschrieben und durch Infiltration oder Förderverringerungen umgesetzt werden, lagen die Grundwasserstände Anfang 2010 im Bereich der mittleren Richtwerte. Die Richtwerte entsprechen etwa dem hohen Grundwasserstandsniveau der Jahre 1981/83. Nur dort, wo der Grundwasserbewirtschaftungsplan keine Grundwasseraufspiegelungen als erforderlich vorschreibt, entspricht der Grundwasserstand Anfang 2010 in etwa auch dem Mittel der letzten 30 Jahre.

Bis zum Mai 2010 fielen im Winterhalbjahr gering über dem langjährigen Durchschnitt liegende Niederschläge, wobei der März und April zu trocken ausfielen. Die winterliche Grundwasserneubildung fiel zumeist durchschnittlich bis gering überdurchschnittlich aus. Die Grundwasserstände veränderten sich gegenüber dem Oktober überwiegend nur wenig (+/-0,3 m). Im Mai fiel dann jedoch mehr als das Doppelte des mittleren Niederschlags. Das Wasser staute sich teilweise auf tiefliegenden Flächen, ohne sofort ins Grundwasser abzusickern. Infolgedessen setzte sich im Mai die Grundwasserneubildung mit überdurchschnittlichen Werten fort. Bis Anfang Juli kam es zu einem weiteren Grundwasseranstieg von ca. 0,1 m. Im von der Infiltration zusätzlich beeinflussten Bereich waren es ca. 0,2 m. Somit wurden zu Beginn der aktuellen Hitzeperiode überwiegend leicht überdurchschnittliche Grundwasserstände gemessen, im Bereich der Infiltration teilweise auch hohe Grundwasserstände nahe an den Abschaltwerten. Es werden derzeit etwa dieselben Grundwasserstände erreicht, wie im Sommer 2003. Sie liegen damit zumeist um 0,5 - 0,8 m über den darauffolgenden Tiefständen (2004-2006) und noch ca. 1 m unter den Hochständen der Jahre 2001-2003. Lediglich in den infiltrationsgestützten Gebieten ist dieser Abstand aus Bewirtschaftungsgründen geringer. Der Abstand der aktuellen Grundwasserstände zu den heute zulässigen unteren Grundwasserständen beträgt meist zwischen 1 und 1,5 m und der Abstand zu den Tiefstwerten früherer Trockenperioden zwischen 1,5 und 3,5 m. Selbst nach dem Ende eines vielleicht heißen und trockenen Sommers 2010 können wir daher mit ganz „normalen“ und in etwa „mittleren“ Grundwasserständen rechnen.


Grundwasserganglinie der Messstelle G50620

Abbildung 1: Grundwasserganglinie der Messstelle G50620 (nahe Stockstadt, Crumstadt) mit Niederschlagsverteilung in Eschollbrücken Bild größer
© Hessenwasser 2010


Exemplarisch für eine weitgehend von natürlichen Einflüssen bestimmte Grundwasserstandsentwicklung ist die Grundwasserstandsganglinie (blaue Perlenschnur) aus dem Bereich Stockstadt/Crumstadt (Abbildung 1). Mit dargestellt ist die Abweichung der Sommerniederschläge (rot) bzw. Winterniederschläge (blau) vom langjährigen Mittel an der Messstation Eschollbrücken. Gut erkennbar ist die Korrelation tiefer Grundwasserstände mit verringerten Niederschlägen mehrerer Winter in Folge und die umgekehrte Korrelation mit erhöhten Sommer- und Winterniederschlägen in Folge mehrerer Halbjahre.

Beispielhaft für die durch Infiltration gestützten Gebiete zeigt Abbildung 2 die Grundwasserstandsganglinie der Messstelle 527260 im Infiltrationsbereich Gernsheimer Wald. Erkennbar sind im Vergleich zur vorherigen unbeeinflussten Ganglinie, die Aufspiegelungen des Grundwassers nach Aufnahme des Infiltrationsbetriebs zwischen 1993 und 1996. Ebenso deutlich wird die Stabilisierung um den ab 1999 gültigen mittleren Richtwert. Die Grundwasserstände liegen ganz im Rahmen des durch den Bewirtschaftungsplan definierten Bewirtschaftungsbandes zulässiger und erwarteter Grundwasserstände. Auch die aktuell infiltrationsbedingt höheren Grundwasserstände nahe am Abschaltwert sind zu erkennen.

Damit bestehen im Juli 2010 von den Grundwasserständen her beste Voraussetzungen nicht nur für die aktuelle Hitzephase, sondern für eine möglicherweise noch folgende Trockenperiode. Anschaulich zeigt sich dabei, wie wir heute die Früchte der Anstrengungen der vergangenen Jahre und Jahrzehnte für eine umweltverträgliche Wasserversorgung ernten können. Dies ist der Erfolg, der Dank einer aufwändigen technischen Grundwasseranreicherung und einer umfassenden zeitnahen Grundwasserbewirtschaftung erreicht wird.


Grundwasserganglinie der Messstelle 527260

Abbildung 2: Grundwasserganglinie der Messstelle 527260 (nahe Johannishof Allmendfeld)  Bild größer
© Hessenwasser 2010


Die Infiltration wird zeitnah nach den Grundwasserständen gesteuert, um Vernässungen durch die Infiltration oder auch Trocknisschäden zu verhindern. Natürliche Vernässungen, wie in den Jahren 2001-2003, kann auch eine abgeschaltete Infiltration nicht vermeiden, sicher jedoch die kritisch zu tiefen Grundwasserstände wie 1971-76.

Für eine nachhaltige und optimierte Nutzung der erneuerbaren Grundwasserressourcen erfolgt eine zeitnahe, nach Grundwasserständen gesteuerte Grundwasserbewirtschaftung in Abstimmung zwischen den Entnahmen der Hessenwasser und des WBV Riedgruppe Ost sowie den Infiltrationen des WHR im Ried und der Hessenwasser im Frankfurter Stadtwald. Die Entnahme der Hessenwasser südlich des Mains weist im betrachteten Gebiet nur geringe Schwankungen auf. 2009 war sie leicht erhöht und wird 2010 gegenüber 2009 voraussichtlich leicht zurückgehen. Nach dem Revisionsstillstand des Wasserwerkes Biebesheim, welches das Wasser für die Infiltration bereitstellt, startete die Infiltration mit hohen Mengen, um den Stillstand aufzuholen. Im Juni und Juli wurde sie wegen steigender Grundwasserstände vermindert. Die resultierende Jahresmenge ist abhängig von der weiteren Entwicklung, wird aber etwa in der mittleren Größe der Vorjahre erwartet. Dabei wird durch gesteigerte oder verringerte Infiltration gerade die Menge ausgeglichen, wie es zum Erreichen der mittleren Richtwerte des Grundwasserbewirtschaftungsplans erforderlich ist. Mehrförderungen gegenüber der Zeit vor 2003/06 werden seither grundwasserstandsneutral durch gleich hohe Infiltrationsmengen ausgeglichen. Dazu sind stets zeitnahe flächenhafte Auswertungen aller Grundwasserstandsmessungen und eine Prognose der weiteren Entwicklung aller wesentlichen Einflussgrößen erforderlich.


Infiltrationsmengen des WHR

Abbildung 1: Grundwasserganglinie der Messstelle G50620 (nahe Stockstadt, Crumstadt) mit Niederschlagsverteilung in Eschollbrücken Bild größer
© Hessenwasser 2010


Aus dem Grundwasseranstieg der letzten beiden Monate bis nahe den Abschaltwerten reduziert sich die für das Jahr 2010 aktuell erwartete Infiltrationsmenge um ca. 2 Mio. m³ auf insgesamt 16-16,3 Mio. m³. Die Entwicklung der Infiltrationsmengen des WHR seit 1989 zeigt Abbildung 3.

Der landwirtschaftliche Beregnungsbedarf war als Summe der ersten 6 Monate dieses Jahres mit nur ca. 50 % des langjährigen Mittels deutlich verringert. Daher ist bei anhaltend trockener Witterung zunächst nicht mit einer markant erhöhten Jahressumme zu rechnen.


3. Grundwasserstandsentwicklung und Klimawandel

Wie sind aus heutiger Sicht nun die Folgen des Klimawandels zu beurteilen? Um darauf eine Antwort zu finden arbeitet Hessenwasser zusammen mit dem Hessischen Landesamt für Umwelt und Geologie und dem Ingenieurbüro BGS UMWELT im Projekt AnKliG an aktuellen Untersuchungen zu den Folgen des Klimawandels in Südhessen. Daraus ist abzusehen, dass die hier heute bestehenden Instrumente der Grundwasserbewirtschaftung (Infiltration und Leitungsverbund) ausreichen, um die Folgen des Klimawandels auf mittlere und tiefe Grundwasserstände und damit auf die Wasserversorgung Südhessens zu beherrschen. Die Wasserversorgung ist überall dort gesichert, wo ein Leitungsverbund zu den infiltrationsgestützten Wasserwerken besteht. Über eine durch veränderte Niederschlagsverteilung (mehr im Winter, weniger im Sommer) hervorgerufene vergrößerte Schwankungsbreite der Grundwasserstände nach oben, ist künftig eher eine relevante Erhöhung der Vernässungsgefahren absehbar. Die Schwankungen nach unten bleiben durch die Infiltration ausreichend begrenzt. Da der WHR nur ein Promille der mittleren Wasserführung des Rheins bei Biebesheim entnimmt, sind auch von daher künftig keine Einschränkungen zu erwarten. Das entnommene und infiltrierte Wasser gelangt über den weiteren Wasserkreislauf nach Klärung auch wieder zurück in den Rhein.

Hessenwasser GmbH & Co. KG
Betriebsführung Wasserverband Hessisches Ried
Volker Manger


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