Grundwasser - Rohstoff und Ressource

Abbildung 1: Wässer können entlang von Fehlstellen, Störungszonen und Rinnensystemen (rot markiert) zwischen den flachen und tiefen Grundwassersystemen migrieren.
Abbildung 1: Wässer können entlang von Fehlstellen, Störungszonen und Rinnensystemen (rot markiert) zwischen den flachen und tiefen Grundwassersystemen migrieren.

Erhebungen der UNESCO sagen voraus, dass bereits im Jahr 2050 die Hälfte des Trinkwassers auf der Erde aufgrund von Versalzung oder dem Eintrag anthropogener Schadstoffe nicht mehr nutzbar sein wird. Dies verdeutlicht, wie wichtig der vorbeugende (präventive) und wiederherstellende (sanierende) Grundwasserschutz ist. Dem nachhaltigen und verantwortungsbewussten Management der Ressource Grundwasser muss hohe Priorität eingeräumt werden, nicht zuletzt um Wasserkrisen und Wasserkonflikte zu vermeiden. Hierbei hat gerade auch die Nutzung von Georessourcen in tiefen Grundwassersystemen eine große Bedeutung, weil diese immer auch einen Einfluss auf die flachen Grundwassersysteme zur Folge haben kann. Die hydraulische Verbindung der beiden Grundwasserbereiche (flach und tief) sowie vorhandene Migrationspfade (Störungszonen und Fehlstellen in Geringleitern) werden aber bislang nur unzureichend bzw. gar nicht beachtet oder erforscht. 

Salz- und Süßwasser ist in vielen Bereichen durch regional großräumig auftretende Geringleiter getrennt (in Berlin und Brandenburg durch den Rupelton) und das Vorkommen von Süßwasser ist dadurch häufig nur auf wenige 100 Meter Mächtigkeit beschränkt. Durch einen solchen Geringleiter teilt sich das Gebiet in das flache Grundwassersystem (Süßwasser) und das tiefe Grundwassersystem (Salzwasser). Das Salzwasser in den größeren Tiefen nimmt nicht oder nur eingeschränkt am oberflächennahen Wasserkreislauf teil. Da die prinzipiell regional verbreiteten Geringleiter aber Fehlstellen und Störungszonen aufweisen, an denen entlang Süßwasser in das tiefe Grundwassersystem gelangen und Salzwasser in die flachen Grundwassersysteme migrieren kann, existiert eine hydraulische Verbindung zwischen den tiefen und flachen Grundwasserbereichen (Abbildung 1). Die Potenzialdifferenz (der Wasserdruck) am Übergang zwischen Salz- und Süßwasser (dem Geringleiter), kontrolliert das dynamische Gleichgewicht. Die Wechselwirkung zwischen den flachen und tiefen Grundwassersystemen ist durch geochemische und isotopenchemische Analysen bewiesen und wird durch numerische Simulationen bestätigt. Die Dynamik der Salz-Süßwasser-Grenze ist aber bislang nur unvollständig und damit unzureichend verstanden. Ein neues Forschungsgebiet ist die Evaluierung des Einflusses der Nutzung von Georessourcen im tiefen Grundwassersystem (z.B. die CO2-Speicherung in salinen Aquiferen) im Hinblick auf die Gefährdung der Süßwasserressourcen in den flachen Bereichen. Dies wird in der Zukunft von entscheidender Bedeutung für ein nachhaltiges Grundwassermanagement sein. Zentrales Anliegen der Sektion 3.4 als Teil des GeoForschungsZentrums und der Helmholtz-Gemeinschaft ist deshalb die Erfassung und Modellierung der Wechselwirkung zwischen den flachen und tiefen Grundwassersystemen sowie die Langzeiterfassung lokaler, regionaler und globaler Veränderungen.

Kontaktperson

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Prof. Dr. Michael Kühn
Fluidsystemmodellierung

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