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Aktuelles: Kälte, Hitze und Sommerregen - Bilanz des hydrologischen Jahres
Geschrieben am 24.11.10  Optionen: Druckversion Artikel versenden

Nasse ZeitenWas bleibt aus 2010 und was kommt nach? Zunächst bleiben erhöhte Grundwasserstände. Warum das so ist und ob das ein Alarmzeichen ist, zeigt ein Vergleich des vom 01.11.2009 bis zum 30.10.2010 andauernden hydrologischen Jahres 2010 mit den Erfahrungen der letzten 5 Jahrzehnte. Ein Ausblick auf 2011 zeigt unterschiedliche Szenarien.



Im Juli haben wir über Auswirkungen der 3-wöchige Hitzephase berichtet. Der Blick auf da-mals mäßig überdurchschnittliche Grundwasserstände zeigte ein beruhigendes Polster, falls eine trockene Periode folgen würde. Seither hat sich in das Bild gewandelt: überdurchschnittliche Niederschläge hatten große Auswirkungen auf die Grundwasserbewirtschaftung des Rieds.

1. Entwicklung im Jahresverlauf

- Grundwasserneubildung -
Von 2005 bis 2009 erlebten wir eine Phase mit relativ geringen Schwankungen in der natürlichen Grundwasserneubildung um das langjährige Mittel. Auch das erste Halbjahr 2010 verlief bis Ende April trotz des relativ kalten Winters eher durchschnittlich und brachte verbreitet Grundwasserstände im Bereich der mittleren Richtwerte des Grundwasserbewirtschaftungsplans. In den als kalt empfundenen Monaten Mai und August fiel dann jedoch mehr als das Doppelte des mittleren Niederschlags. Auch der Juni erfüllte mehr als das Soll und selbst der Juli erbrachte nach der Hitzewelle vielfach fast noch durchschnittliche Regenmengen. Für die Grundwasserneubildung ist zum Einen die mittelfristige Entwicklung mehrerer Monate ausschlaggebend, zum Anderen auch wie sich die Niederschläge über das Jahr verteilen. Daher bleibt im „Gedächtnis“ der Grundwasserneubildung ein kühler, verregneter Sommer haften, die 3 Wochen Hitze blieben fast ohne Folgen. Dies deckt sich mit den 2010 geringen Beregnungsmengen für die Landwirtschaft, neben der Infiltration die zweite Aufgabe des Wasserverbandes Hessisches Ried (WHR). Im Bereich Lampertheim wird 2010 eine Beregnungsmenge von ca. 1 Mio. m³ erwartet. Das ist wenig mehr als die Hälfte des Mittelwerts der letzten 9 Jahre, etwa soviel wie im Nassjahr 2000 sowie seither die geringste Menge. Auch im mittleren Hessischen Ried wird die geringste Beregnungsmenge seit 2002 bzw. 2000 erwartet.

Die gemessene Grundwasserneubildung des Sommerhalbjahres war gegenüber dem langjährigen Mittel durchweg überdurchschnittlich, bereichsweise sogar nahezu verdoppelt. Hohe Grundwasserneubildung in Sommerhalbjahren ist ein Charakteristikum wasserwirtschaftlicher Nassjahre. Das Jahr entwickelte sich erst spät und innerhalb von nur 3 Monaten zwischen Juni und September zu einem nassen Jahr. Etwas zeitversetzt hatte das entsprechende Folgen für die gemessenen Grundwasserstände. Trotz eines eher durchschnittlichen Septembers stiegen die natürlichen Grundwasserstände im mittleren Hessischen Ried häufig bis zum Oktober kontinuierlich an und erreichen ein erhöhtes Niveau, wie zuletzt im nassen Frühjahr 2008 bzw. zum Ende der letzten Nassperiode im späten Frühjahr 2003.

Die natürliche Entwicklung ist in der Grundwasserstandsganglinie in Abbildung 1 (blaue Perlenschnur) aus dem Gebiet zwischen Stockstadt und Crumstadt dargestellt. Abgebildet ist die Abweichung der Sommerniederschläge (orange) bzw. Winterniederschläge (blau) vom langjährigen Mittel an der Messstation Eschollbrücken. Erkennbar ist die Korrelation tiefer Grundwasserstände mit verringerten Niederschlägen mehrerer Winter in Folge und die umgekehrte Korrelation mit erhöhten Sommer- und Wintermengen in Folge mehrerer Halbjahre.



Grundwasserwasserstand und Grundwasserneubildung

Abb. 1: Grundwasserganglinie der Messstelle G50620 mit Niderschlagsverteilung an der Lysimeterstation Eschollbrücken  Bild größer

© Hessenwasser 2010


- Infiltration des WHR -

Die Entwicklung seit Juli 2010 hatte auch Folgen für die aktive Grundwasserbewirtschaftung durch die Infiltration des WHR, weil sie zeitnah nach Grundwasserständen gesteuert wird.

Bis Ende Juli lag das Ziel der Infiltrationssteuerung auf der Absicherung etwa mittlerer Grundwasserstände zur Vorsorge gegenüber einem trockenen Hitzesommer. Mit den bis dahin gefallenen Niederschlägen und angestiegenen Grundwasserständen, konnte der Infiltrationsaufwand zunächst monatlich moderat eingedrosselt werden. Mit den weiter steigenden Grundwasserständen im August und September änderte sich das Ziel dahingehend, den natürlichen Grundwasseranstieg nicht durch hohe Infiltration zu verstärken. Sehr hohe Grundwasserstände oberhalb der wasserrechtlichen Abschaltgrundwasserstände für die Infiltration sollten vor dem natürlichen Anstieg im Winter vermieden werden. Dies führte in beiden Monaten zu drastischen Verringerungen der Infiltrationsmengen und vorsorglichen Teilabschaltungen einiger Organe, weil im Winter ein weiterer Grundwasseranstieg wahrscheinlich ist. Die monatlichen Infiltrationsmengen wurden zwischen Ende Mai und Anfang September bei Eschollbrücken um über 60%, im Gernsheimer Wald um nahezu 80% und im Jägersburger Wald um ca. 35% verringert.

Der Erfolg der Steuerungsmaßnahmen ist in der Grundwasserstandsganglinie aus dem Bereich Gernsheim-Allmendfeld beispielhaft erkennbar (Abbildung 2): Anders als bei der vorherigen Ganglinie ist in den letzten vier Monaten der Grundwasseranstieg gestoppt. Es zeigt sich ein Einpendeln auf hohem Niveau, unterhalb des Abschaltgrundwasserstands für die Infiltration. Der aktuelle Grundwasserstand liegt  aufgrund der Aufspiegelungsvorgaben durch die mittleren Richtwerte des Grundwasserbewirtschaftungsplans etwa so hoch, wie die Hochstände im Frühjahr 2008 bzw. Winter 2003. Nur zum Höhepunkt der letzten Nassperiode 2001 wurden kurzzeitig um bis zu 0,5 m höhere Grundwasserstände gemessen als heute und damit auch die höchsten Grundwasserstände seit 1970.


Grundwasserganglinie Allmendfeld 527260

Abb. 2: Grundwasserganglinie Allmendfeld 527260, Johannishof Allmendfeld Bild größer
© Hessenwasser 2010

2. Bewertung der aktuellen Situation und Konsequenzen

2010 als Nassjahr hat im Hessischen Ried südlich von Groß-Gerau zum Herbst erhöhte bis ungewöhnlich hohe Grundwasserstände verursacht. Zwei weitere Ganglinien von Messstellen aus dem südlichen Jägersburger und westlichen Lorscher Wald ergänzen diese Aussage. Die erste Messstelle (Abbildung 3) befindet sich nördlich der Weschnitz und wird durch Infiltration in dem vom Grundwasserbewirtschaftungsplan vorgegebenen Bewirtschaftungsband gehalten. Die zweite Messstelle (Abbildung 4) befindet sich südlich der Weschnitz, wo noch keine Infiltration stattfindet. Hier werden die Zielwerte des Grundwasserbewirtschaftungsplans durch seit Jahren verringerte Entnahmen realisiert.

Beide Ganglinien zeigen einen ähnlichen Verlauf, der Anstieg mit Infiltration nördlich der Weschnitz ist nur etwas größer, als ohne Infiltration südlich der Weschnitz. Wie in der natürlich gesteuerten ersten Ganglinie bei Crumstadt, ist der Anstieg bis Oktober ungebrochen. Nördlich der Weschnitz ist dafür maßgeblich, dass im Jägersburger Wald wegen der relativ hohen Richtwerte weiter eine höhere Infiltration erforderlich ist. Trotz der erhöhten natürlichen Grundwasserneubildung kann daher die Infiltration hier nicht so stark gedrosselt werden, wie im Gernsheimer Wald oder bei Eschollbrücken.

Als weitere Folge neben dem geringen landwirtschaftlichen Beregnungsbedarfs wird vom WHR bis zum Jahresende eine relativ geringe Infiltrationsmenge von ca. 12,5 Mio. m³/a erwartet. Das ist der geringste Wert seit Wiederaufnahme des Infiltrationsbetriebs 2003. Zu Jahresbeginn waren aufgrund der damaligen Situation 16 bis 18 Mio. m³ prognostiziert worden. Zum Vergleich: Im Mittel der Jahre 2004 bis 2009 wurden ca. 17,5 Mio. m³/a infiltriert.


Grundwasserwasserganglinie 544052

Abb. 3: Grundwasserganglinie der Messstelle 544052 im südlichen Jägerbsurger Wald  Bild größer

© Hessenwasser 2010


Grundwasserganglinie RGO 52

Abb. 4: Grundwasserganglinie der Messstelle RGO 52 im Lorscher  Wald  Bild größer

© Hessenwasser 2010



3. Fazit

Als Fazit für das südliche und mittlere Hessische Ried ist festzuhalten, dass derzeit meist überdurchschnittliche Grundwasserstände  gemessen werden. Die mittleren Grundwasserstände sind dabei durch den Grundwasserbewirtschaftungsplan in weiten Bereichen angehoben, so dass dort verglichen mit den letzten 4 Jahrzehnten sogar relativ hohe Grundwasserstände erreicht werden. In den anderen Bereichen sind bislang erst leicht bis mäßig erhöhte Grundwasserstände zu verzeichnen. Alle Grundwasserstände befinden sich aber noch im Rahmen des Grundwasserbewirtschaftungsplans und der Genehmigungsbescheide. Sie liegen zwischen mittleren Richtwerten und den Abschaltwerten für die Infiltration.

Anders als 2008 liegt das Jahresmaximum 2010 aber nicht im Frühjahr vor dem sommerlichen Rückgang, sondern nun im Herbst vor dem normal beginnenden natürlichen Anstieg. Daher kommt der weiteren Entwicklung besondere Bedeutung zu. Sie wird von den öffentlichen Versorgungsunternehmen räumlich und zeitlich intensiv mit monatlichen Messungen überwacht. Daher ist eine zeitnahe und  angemessene Reaktion der Grundwasserbewirtschaftung auf alle möglichen Entwicklungen im Rahmen der Steuerungsmöglichkeiten gewährleistet. Natürliche Höchstgrundwasserstände können jedoch nicht verhindert werden.
Aktuelle Messwerte sind unter www.grundwasser-online.de über den öffentlich zugänglichen Kartenserver abrufbar.

Grundwasserwasserneubildung in Jägersburg

Abb. 5: Niederschlags- und Versickerungsmengen in Jägersburg  Bild größer

© Hessenwasser 2010


Die Ursachen der hohen Grundwasserstände sind natürlichen Ursprungs, was Abbildung 5 beispielhaft belegt. Sie zeigt eine Auswertung der gemessenen Halbjahressummen für Niederschläge und Sickerwassermengen an der Lysimeterstation Jägersburg für die Jahre seit 1997 im Vergleich zum langjährigen Mittel. Erkennbar tragen die hellgrün dargestellten Sommersickerwasserwerte normalerweise kaum zur Grundwasserneubildung bei, obwohl es im Sommer (hellblaue Säulen, Suffix-2) mehr regnet, als im Winter (dunkelblaue Säulen, Suffix-1). Daher gehen i.d.R. die Grundwasserstände im Sommer zurück und steigen mit der Wintersickerwassermenge (dunkelgrüne Säulen) an. Ausnahmen sind Nassjahre, weil dann ausnahmsweise auch im Sommer eine erhebliche Grundwasserneubildung und ein Grundwasseranstieg stattfinden. Neben der erhöhten Jahressumme zeigt auch der mit hellgrünen Pfeilen auf der Zeitskala markierte Vergleich zwischen den Sommersickerwassermengen 2010 und 2000, dass 2010 ein solches Nassjahr ist und im südlichen Ried seit 2000 keine ähnlich hohe Sommergrundwasserneubildung mehr gemessen wurde. Auch die Niederschläge des hydrologischen Jahrs waren so hoch, wie seit 2002 nicht mehr.

Dabei kommt schnell die Frage auf, warum 2010 (noch) nicht genauso hohe Grundwasserstände gemessen werden wie 2000-2002. Die Antwort liegt in der Vorgeschichte: 2000 befand sich mitten in der Nassperiode 1999-2002/03 mit bereits vorher erhöhten Grundwasserständen. 2010 steht in der Folge eher mittlerer bis leicht trockener Vorjahre.

So schnell können sich also die natürlichen Rahmenbedingungen der Grundwasserbewirtschaftung ändern: Noch im Juli waren die leicht erhöhten Grundwasserstände ein gutes Polster für einen in den Hitzewochen erwarteten trockenen Sommer. Vier bis acht Wochen später sorgte ein weiterer Anstieg für recht hohe Grundwasserstände. Im Hinblick auf den bald folgenden normalen winterlichen Grundwasseranstieg, lässt dies schon wieder zu erhöhter Vorsicht raten. Zeitlich und von den Grundwasserständen her, liegen somit  Vorsorge und Sorge nur wenige Wochen und Dezimeter eng benachbart beisammen. Dies macht die Grundwasserbewirtschaftung bei dem vom Grundwasserbewirtschaftungsplan vorgegebenen engen Band von ca. +/- 1 m um die Richtwerte so aufwendig. Zugleich zeigen die Erfahrungen, dass sich diese Schwankungsbreite nicht einfach verkleinern oder beseitigen lässt, sondern natürlichen Ursprungs ist.  Die Broschüre des Landes Hessen „Das Hessische Ried zwischen Vernässung und Trockenheit“ erläutert das unauflösbare Dilemma schwankender Grundwasserstände vor dem Hintergrund der unterschiedlichen Landnutzungsinteressen. Sie kann beim Hesssichen Landesamt für Umwelt und Geologie  herunter geladen werden (Teil 1 und Teil 2).

4. Ausblick

Wie geht es weiter? Der Oktober war vergleichsweise trocken, aber immer noch sind viele Szenarien möglich. Niemand kann die Witterung über einen langen Zeitraum vorhersagen. Hier helfen nur Erfahrungen, mit denen wir die Möglichkeiten und Wahrscheinlichkeiten der weiteren Entwicklung zuordnen können.

Extreme Grundwasserstände treten erfahrungsgemäß nicht nach einem Nass- oder Trockenjahr auf, sondern in der Abfolge mehrerer Nass- oder Trockenjahre. Dies ist zwar selten, tritt aber zyklisch immer wieder auf. Ebenso sind auch immer wieder einzelne Nass- und Trockenjahre zu beobachten, die nur mäßig hohe bzw. tiefe Grundwasserstände bringen. Extrem hohe Grundwasserstände erfordern eine Abfolge von einigen Sommer- und Winterhalbjahren mit erhöhter Grundwasserneubildung, denn dann bleibt das Korrektiv zwischenzeitlicher Rückgänge aus und die Grundwasserstände schaukeln sich hoch.

Die Grundwasserstände liegen aktuell etwa so hoch wie im nassen Frühjahr 2008. Lokale Ausnahmen bestätigen die Regel. Folgt nach dem nassen Sommer 2010 nun auch noch ein normal oder verstärkt nasser Winter 2010/2011, werden in einem ersten Szenario die Grundwasserstände weiter steigen und es wären hohe bis sehr hohe Grundwasserstände möglich. Danach könnte es im Sommer 2011 a) normal oder b) erneut zu feucht weitergehen. Aber erst mit b) würden wir uns in einer neuen Nassperiode wiederfinden, mit Grundwasserständen ähnlich denen der Jahre 2000 bis 2003. Fiele dagegen in einem zweiten Prognoseszenario der Winter 2010/11 insgesamt zu trocken aus, so würden sich die Grundwasserstände im Winter stabilisieren, um in einem wahrscheinlich normalen Sommer 2011 aufs Normalmaß zu sinken.

Zwar ist ein normaler oder nasser Winter häufiger, als ein trockener, aber gegen eine beginnende Nassperiode spricht der zyklische Wechsel größerer Nass- und Trockenperioden. 1971-76 und 1990-93 waren solch größere Trockenperioden und 1981-83 sowie 1999-2002/03 größere Nassperioden. Dazwischen finden sich einzelne Trocken- und Nassjahre. In einer etwa 20 jährigen Abfolge größerer Trocken- und Nassperioden wäre in den nächsten Jahren eher eine mehrjährige Trockenperiode fällig. Die letzte endete bereits vor 16 Jahren, während seit der  letzten Nassperiode erst 7 Jahre vergangen sind.

Trotzdem kann das Jahr 2011 zunächst sehr hohe Grundwasserstände und danach auch wieder eine trockene Phase bringen. Auch das Nassjahr 1987/88 brachte hohe Grundwasserhochstände und Vernässungen. Es folgte aber schon 1989 ein jäher Wechsel zur Trockenperiode 1989/90-1993.

Dies zeigt die Möglichkeiten, auf welche die weitere Grundwasserbewirtschaftung reagieren muss. Alles was an Hochständen in den letzten 50 Jahren schon einmal eingetreten ist, bleibt wegen der natürlichen Einflüsse auch in Zukunft möglich. Darauf müssen wir uns alle einstellen. Nur die Tiefstände der 1970er und 1990er Jahre werden sicher nicht mehr auftreten. Dafür gibt es die Infiltration als wirksame Gegenmaßnahme. Ein Abschalten der Infiltration hilft aber nicht gegen den Grundwasseranstieg aus natürlich erhöhten Niederschlägen. In diesem Zusammenhang darf man auch nicht vergessen, dass die Richtwerte mittlerer Grundwasserstände im mittleren Hessischen Ried verbreitet etwa auf dem hohen Niveau der Jahre 1981/83 liegen. Ausnahmen sind Gebiete am Rhein oder nördlich von Groß-Gerau, wo der Grundwasserbewirtschaftungsplan keine Grundwasseraufspiegelungen vorschreibt.

Mit dem Klimawandel sollen sich die Schwankungsbreiten der Grundwasserstände verstärken. Im Hessischen Ried hilft die Infiltration, diese Schwankungen zumindest nach unten auch künftig sicher zu beschränken. Dies zeigen die Ergebnisse des Forschungsprojekts AnKliG, die unter www.anklig.de veröffentlicht sind. Der heute schon unverzichtbare Nutzen aus dem aufwändigen Infiltrationssystem des WHR wird also weiter wachsen.

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



 

 

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