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Blick auf Lachmöwensee mit Flamingos im Zwillbrocker Venn

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Das Zwillbrocker Venn – warum trocknet es aus?

Das unter Schutz stehende Feuchtgebiet an der deutsch-niederländischen Grenze trocknet aus. Um geeignete Strategien für den Erhalt des grundwasserabhängigen Biotops zu entwickeln, richtete der GD NRW im Frühjahr 2021 insgesamt 16 Grundwassermessstellen ein. Aus den im Jahreslauf erfassten Wasserständen können in naher Zukunft ein genaues Strömungsbild des Grundwassers und ein hydrogeologisches Untergrundmodell erstellt werden. So wollen wir Antworten und Lösungen auf die Frage finden: Das Zwillbrocker Venn – warum trocknet es aus?

Die EU-WRRL

Die Europäische Wasserrahmenrichtlinie EU-WRRL führte im Jahr 2000 zu einer ganzheitlichen Betrachtung des Wasserkreislaufes. Ein Ziel der Richtlinie: Alle Gewässer sollten bis 2015 einen guten Zustand erreichen. Die Überwachung und Kontrolle der Gewässer nach den Vorgaben der EU-WRRL ist eine Aufgabe, die die Länder seitdem und auch in Zukunft begleitet. Mithilfe von Bestandsaufnahmen und eines umfangreichen Monitorings der Gewässer sowie hieraus entwickelten Maßnahmenprogrammen werden die Umweltziele der WRRL auf lange Sicht verfolgt und in Bewirtschaftungsplänen festgehalten. Zugleich werden neu gewonnene Erkenntnisse in Ergänzungen der WRRL berücksichtigt.

Bei der Umsetzung der WRRL und der Entwicklung der Maßnahmen bilden die geologischen und hydrogeologischen Informationen wichtige Faktoren. Aus diesem Grund werden in länderübergreifenden Projekten bundesweit inhaltlich abgestimmte hydrogeologische Karten erstellt und gewässerrelevante geowissenschaftliche Daten erhoben und bereitgestellt.

Grundwasser kennt keine Grenzen

Daher sind unsere Hydrogeologinnen und Hydrogeologen auch an grenzüberschreitenden Projekten beteiligt. Sie stimmen die Kartierergebnisse und die hydrogeologischen Daten mit den Bundesländern und den benachbarten Niederlanden und Belgien ab. So können hydrogeologische Daten auch in EU-Projekte einfließen.

Zudem helfen die von uns bereitgestellten Daten, die Auswirkungen des Klimawandels auf die Wasserwirtschaft zu bilanzieren und geeignete Strategien für die Zukunft zu entwickeln.

 

Schutzpotenzial der Grundwasserüberdeckung

Die Darstellung des Schutzpotenzials der Grundwasserüberdeckung ist ein Beitrag der Staatlichen Geologischen Dienste der Länder und der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) zur Umsetzung der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie EU-WRRL. Die Karte stellt die geologische Schutzwirkung der grundwasserüberdeckenden Schichten gegen das Eindringen schädlicher Stoffe in die oberen zusammenhängenden Grundwasserleiter dar.

Die Karte Europäische Wasserrahmenrichtlinie – Charakterisierung der Deckschichten PDF (4 MB)

 

Hintergrundwerte im Grundwasser

Der GD NRW beteiligt sich auch an der Bestimmung und Darstellung der natürlichen Hintergrundwerte im Grundwasser. Das Projekt wird ebenfalls bundesweit durchgeführt und durch die BGR koordiniert.

Das Ziel: Der qualitative Zustand des Grundwassers gemäß EU-WRRL ist zu bewerten. Dies ist nur möglich, wenn die natürlichen Lösungsinhalte im Grundwasser bekannt sind. Erst dann lassen sich die anthropogenen Lösungsinhalte quantifizieren. Als Vergleichsgrundlage wurde daher eine bundesweite Karte der Hintergrundwerte erstellt. Sie umfasst 37 anorganische Haupt-, Neben- und Spurenstoffe sowie die drei physikochemischen Werte Gesamthärte, elektrische Leitfähigkeit und pH-Wert im Grundwasser.

Natürliche Hintergrundwerte im Grundwasser am Beispiel von Arsen im Bereich des Münsterländer Kreide-Beckens, Kartenausschnitt aus dem Geoviewer BGR 2019

Natürliche Hintergrundwerte im Grundwasser am Beispiel von Arsen im Bereich des Münsterländer Kreide-Beckens (Kartenausschnitt: Geoviewer BGR 2019)

Kartengrundlage ist die HÜK 200. Aus ihren 1 100 Generallegendeneinheiten wurden 186 Hydrogeochemische Einheiten (HGC) abgeleitet. Mehr als 52 000 Grundwasseranalysen wurden ausgewertet und den verschiedenen HGC zugeordnet. Die Datenauswertung erfolgte mithilfe von Wahrscheinlichkeitsnetzen, um die Normalverteilung und das 90 %-Perzentil der einzelnen Parameter zu ermitteln. Der Großraum 02 „Rheinisch-Westfälisches Tiefland“ wird vom GD NRW ausgewertet.

Die BGR stellt die Karten als Web Map Service (WMS) bereit. Die statistischen Maßzahlen der HGC sind flächenhaft für die oberen Grundwasserleiter online abrufbar. So können Grundwasseranalysen in den regionalen Kontext eingeordnet werden. Verunreinigungen im Grundwasser sowie deren Ursachen sind gezielter zu erkennen. Die HGC helfen insbesondere die Frage zu beantworten, ob Überschreitungen von Schwellenwerten natürlichen oder anthropogenen Ursprungs sind. Sind sie natürlichen Ursprungs, kann sich der Grundwasserkörper somit trotzdem in einem guten chemischen Zustand befinden.

Visualisieren der Hintergrundwerte:

Ausführliche Projektinformationen und Karten bei der BGR

Natürliche Hintergrundkonzentrationen in Oberflächengewässern

In den Jahren 2008 und 2013 wurde die EU-WRRL ergänzt, unter anderem um bei der Zustandsbewertung der Oberflächengewässer natürliche Hintergrundkonzentrationen berücksichtigen zu können. Das Umweltministerium NRW beauftragte den GD NRW mit der Ermittlung natürlicher Hintergrundwerte für 18 (Halb-)Metalle sowie für Sulfat. Der Untersuchungsumfang wurde auf jene Oberflächengewässer begrenzt, die im dritten Monitoringzyklus (2012 bis 2014) für diese Untersuchungsparameter die Umweltziele verfehlt hatten.

Foto zeigt Gewässer mit Abkürzungen chemischer Elemente

Mittels statistischer Auswertungen von Gütedaten aus Fließgewässern und Quellaustritten im Wahrscheinlichkeitsnetz wurden für etwa 300 geochemisch (weitestgehend) homogene Bewertungseinheiten Hintergrundkonzentrationen erfasst und Hintergrundwerte als 90 %-Perzentil der natürlichen Verteilung ermittelt. Für die korrekte Beurteilung und Bereinigung des anthropogenen Einflusses auf die Eingangsdaten wurden umfangreiche Randdaten – z. B. Abwassereinleitungen, Besiedlungsanteil, Bergbautätigkeiten – akquiriert und in den Ausarbeitungen berücksichtigt.

Insgesamt wurden 1 649 Hintergrundwerte auf Basis der Bewertungseinheiten ermittelt und mithilfe von Vergleichswerten aus Grundwasser, Gestein und Boden plausibilisiert. Dabei konnte ein enger Zusammenhang zwischen der Geologie und den natürlichen Hintergrundkonzentrationen der Untersuchungsparameter bestätigt werden.

Die ermittelten Hintergrundwerte wurden vom Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz des Landes NRW erstmalig 2019 im Gewässermonitoring berücksichtigt und sind Bestandteil der 3. Bestandsaufnahme.

Mehr Informationen zum Projekt auf Flussgebiete NRW

Hydrogeologische Übersichtskarte 1 : 250 000 von Deutschland (HÜK 250)

Die HÜK  250 ist ein Projekt der Staatlichen Geologischen Dienste von Deutschland (SGD) unter Federführung der Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR). Im Zuge einer europaweiten Harmonisierung von Kartenwerken erfolgte im Jahr 2019 die Maßstabsmigration von 1 : 200 000 auf 1 : 250 000. Die Karte beschreibt bundesweit die hydrogeologischen Eigenschaften der oberen, großräumig zusammenhängenden Grundwasserleiter. Erfasst werden 7 hydrogeologische Attribute:

  • Durchlässigkeit
  • Geochemischer Gesteinstyp
  • Gesteinsart
  • Hohlraumart
  • Verfestigung
  • Lithologie
  • Stratigraphie

Bei der HÜK 250 handelt es sich um ein digitales Kartenwerk. Die Daten werden als SHP-Datei bzw. gemäß INSPIRE als GML-Datei über das BGR Produktcenter zur Verfügung gestellt. Die Visualisierung erfolgt über den BGR Geoviewer oder als WMS-Dienst.

Ausführliche Informationen zur HÜK 250 bei der BGR

Hydrogeologische Räume

Die Karte Hydrogeologische Räume wurde im Rahmen der Arbeiten zur HÜK 200 von der BGR und den SGD erstellt. Die Karten der hydrogeologischen Großräume, Räume und Teilräume Deutschlands stellen die Grundwasserkörper im Maßstab 1 : 1 000 000 dar. Hydrogeologische Räume weisen ähnliche hydrogeologische Eigenschaften auf.

Regionale Hydrogeologie von Deutschland

Buchprojekt PDF (10 MB)

das Buch bei Schweizerbart

Nordrhein-Westfalen ist folgenden hydrogeologischen Großräumen zugeordnet:

  • Großraum 02: Rheinisch-Westfälisches Tiefland
    • Der hydrogeologische Großraum Rheinisch-Westfälisches Tiefland ist im Rheinland gekennzeichnet durch sehr mächtige tertiäre Lockergesteine mit zyklischen Folgen von Sanden, Tonen und Braunkohlenflözen. Diese bilden mehrere Grundwasserstockwerke aus. Sie werden ebenso wie die überlagernden und sehr ergiebigen quartären Terrassenablagerungen intensiv wasserwirtschaftlich genutzt. Der westfälische Bereich (Münsterländer Kreide-Becken) wird durch ergiebige meist sandige kretazische Grundwasserleitergesteine geprägt. Die quartären Grundwasserleiter sind, wo sie in Rinnenfüllungen größere Mächtigkeiten erreichen, von besonderer Bedeutung für die Wasserversorgung.
  • Großraum 05: Mitteldeutsches Bruchschollenland
    • Der hydrogeologische Großraum Mitteldeutsches Bruchschollenland mit Thüringischer und Subherzyner Senke zeichnet sich durch das flächenhafte Vorkommen tektonisch beanspruchter, sedimentärer mesozoischer Einheiten aus. Diese bilden Kluft- bzw. Kluft-Poren- und Kluft-Karst-Grundwasserleiter von mäßiger bis teilweise sehr hoher Ergiebigkeit. In tektonischen Störungszonen werden Kluftgrundwasserleiter mit erhöhter Wasserwegsamkeit beobachtet. Die Grundwasserleiter der Trias im Zentrum des Thüringer Beckens und des Perms am Beckenrand (vor allem Buntsandstein, Muschelkalk und Zechstein) sind für die Wasserversorgung bedeutsam. Salzkissen und Salzsattel sind die Ursache der geogenen Mineralisation des Grundwassers in der Subherzynen Senke.
  • Großraum 08: West- und mitteldeutsches Grundgebirge
    • Der Großraum West- und mitteldeutsches Grundgebirge kennzeichnet das Verbreitungsgebiet paläozoischer sedimentärer und gering metamorpher Gesteine im Rheinischen Schiefergebirge, der Harz-Scholle und der Halle-Wittenberg-Scholle. Hinzu kommen die darauf auflagernden tertiären Vulkanite des Westerwaldes und Rotliegend-Vulkanite auf den letztgenannten Schollen. Der präkambrische Anteil des variszischen Grundgebirges tritt hier in den Metamorphiten des Kyffhäuser-Kristallins zutage. Großräumig betrachtet sind die Kluftgrundwasserleiter des Großraumes von sehr untergeordneter Bedeutung für die Grundwasserförderung.

Informationen und Karten zu allen hydrogeologischen Räumen bei der BGR

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