Dipl. Geoökol. Ekkehart Bethge
(Fakultät für Bauingenieur-, Geo- und Umweltwissenschaften Institut für Hydromechanik)
Risikoberechnung zum Schadstoffeintrag aus Hochwasserretentionsräumen in einen Grundwasserleiter

An den meisten Flussläufen in Mitteleuropa werden zur Verbesserung des Hochwasserschutzes Hochwasserrückhalteräume (Hochwasserretentionsräume) geschaffen. Gleichzeitig wird das Grundwasser vieler Flussauen zur Trinkwassergewinnung genutzt. Die Lage der Hochwasserrückhalteräume in den Einzugsgebieten von Grundwasserentnahmebrunnen kann zu einer Gefährdung der Trinkwasserressource durch Verlagerung von Schadstoffen aus der Hochwasserwelle in das Grundwasser führen. Die Prognose der während eines Überflutungsereignis auftretenden Schadstoffflüsse in das Grundwasser stellt somit eine wichtige Entscheidungsgrundlagen für die wasserwirtschaftliche Planung dar. Die hierfür erforderliche Berechnung der Schadstoffflüsse über die Bodenzone in das Grundwaser wird insbesondere durch die hohe räumliche Variabilität der Bodeneigenschaften in den Flussauen vor eine große Herausforderung gestellt. Zur Beschreibung der flächenhaften Verteilung der Bodeneigenschaften liegen zudem in der Praxis meist nur ungenügend Informationen vor, so dass die erforderlichen Berechnungsgrundlagen mit großen Unsicherheiten behaftet sind. Im Rahmen der vorliegenden Dissertation erfolgten erstmals die Darstellung der Strömungs- und Transportprozesse in der Bodenzone eines Hochwasserrückhalteraums sowie die Beschreibung einer Methodik zur Risikoberechnung für den Schadstoffeintrag über die Bodenzone in den Grundwasserleiter. Die Grundlage hierfür bildet das entwickelte analytische Transportmodell FWInf, mit dessen Hilfe die Schadstoffmassenflüsse und Schadstoffkonzentrationen in der Deckschicht während eines Flutungsereignisses ermittelt werden können. Bei der Berechnung der Schadstoffverlagerung werden die räumlichen Unterschiede im Bodenaufbau (z.B. Bodensubstrat oder Mächtigkeit der Bodenzone) und der hydraulischen Bedingungen (z.B. Überstauhöhe) innerhalb des Hochwasserrückhalteraums berücksichtigt. Durch Verwendung von statistischen Methoden wird die Unsicherheit der Bodeneigenschaften beschrieben und zur Quantifizierung des Risikos einer Grundwasserverunreinigung herangezogen. Im Zuge der Risikoanalyse der Strömungs- und Transportprozesse in der Bodenzone konnten die wesentlichen Bodeneigenschaften identifiziert werden, die die Schadstoffverlagerung über die Bodenzone kontrollieren. Zudem wurden die Standorte beschrieben für die eine besondere Gefährdung durch Schadstoffinfiltration zu erwarten ist. Im Rahmen der Dissertation erfolgte eine Anwendung des Verfahrens zur Risikoberechnung auf dem Gebiet eines geplanten Hochwasserrückhalteraums am Rhein südwestlich von Karlsruhe. Durch Verwendung der verfügbaren Informationen über den Bodenaufbau sowie eigener Feld- und Laboruntersuchungen wurde die räumliche Verteilung und die Unsicherheit der Bodeneigenschaften für dieses Gebiet bestimmt Für ein theoretischen Flutungsszenario konnte mit Hilfe der entwickelten Methodik das Risiko eines Schadstoffeintrags in den Grundwasserleiter in räumlicher Auflösung berechnet werden.

1. Preis, Preisgeld: 2.000 EUR