Flurabstand des Grundwassers 2002

Einleitung

Die Grundwasserstände in einem Ballungsgebiet wie Berlin unterliegen nicht nur naturbedingten Abhängigkeiten, wie Niederschlägen, Verdunstungen, unterirdischen Abflüssen, sondern werden durch menschliche Einwirkungen – Grundwasserentnahmen, Bebauung, Versiegelung der Oberfläche, Entwässerungsanlagen und Wiedereinleitungen – stark beeinflusst.

Hauptfaktoren bei der Entnahme sind die Grundwasserförderungen der öffentlichen Wasserversorgung, private Gewinnungsanlagen und Grundwasserförderung bei Baumaßnahmen (vgl. Karte 02.11). Zur Grundwasserneubildung tragen hauptsächlich Niederschläge (vgl. Karte 02.13.5), Uferfiltrat, künstliche Grundwasseranreicherung mit Oberflächenwasser und Wiedereinleitung von Grundwasser im Zusammenhang mit Baumaßnahmen bei.

In Berlin sind zwei Grundwasserstockwerke ausgebildet: Das tiefere führt Salzwasser und ist durch eine etwa 80 m mächtige Tonschicht von dem oberen süßwasserführenden Grundwasserstockwerk hydraulisch – mit Ausnahme lokaler Fehlstellen der Tonschicht – zumeist getrennt. Dieses etwa 150 m mächtige Süßwasserstockwerk, das für die Berliner Trink- und Brauchwasserversorgung genutzt wird, besteht aus einer wechselnden Abfolge von rolligen und bindigen Lockersedimenten: Sande und Kiese (rollige Böden) bilden die Grundwasserleiter, während Tone, Schluffe und Mudden (bindige Böden) Grundwasserhemmer darstellen.

Die Oberfläche des Grundwassers wird in Abhängigkeit von dem (meist geringen) Grundwassergefälle und der Geländemorphologie in unterschiedlichen Tiefen angetroffen (Abb. 1). Der Flurabstand wird als lotrechter Höhenunterschied zwischen der Geländeoberkante und der freien, ungespannten Grundwasseroberfläche definiert. Wird der Grundwasserleiter von schlecht durchlässigen, bindigen Schichten (Grundwasserhemmern) abgedeckt, kann das Grundwasser nicht so hoch ansteigen, wie es seinem hydrostatischen Druck entspricht. Unter diesen Umständen liegt gespanntes Grundwasser vor. Erst nach Durchbohren der Hemmschicht kann das Grundwasser in einer Grundwassermessstelle auf das Niveau der Grundwasserdruckfläche ansteigen (Abb. 1). In diesem Fall ist der Flurabstand als der lotrechte Höhenunterschied zwischen der Geländeoberfläche und der Unterkante des grundwasserhemmenden Geschiebemergels definiert, welcher den Grundwasserleiter überlagert.

Abb. 1: Begriffsbestimmung des Flurabstandes bei freiem und gespanntem Grundwasser

Die Flurabstandskarte gibt einen Überblick über die räumliche Verteilung von Gebieten gleicher Flurabstandsklassen im Maßstab 1 : 50 000 (SenStadt 2003). Sie wurde auf Grundlage der Daten aus dem Zeitraum Mai 2002 berechnet. Sie hat für den jeweils oberflächennahen Grundwasserleiter mit dauerhafter Wasserführung Gültigkeit. Dies ist zumeist der in Berlin wasserwirtschaftlich genutzte Haupgrundwasserleiter (GWL 2 nach der Gliederung von Limberg und Thierbach 2002), der im Urstromtal unbedeckt, im Bereich der Hochflächen jedoch bedeckt ist. In Ausnahmefällen wurde für die Ermittlung des Flurabstandes der GWL 1 (z. B. im Gebiet des Panketales) bzw. der GWL 4 (tertiäre Bildungen) herangezogen.

Von besonderer Bedeutung sind vor allem Flächen mit geringem Flurabstand (bis etwa 4 m). In Abhängigkeit von der Beschaffenheit der Deckschichten über dem Grundwasser können dort Bodenverunreinigungen besonders schnell zu Beeinträchtigungen des Grundwassers führen. Die Flurabstandskarte ist also eine wesentliche Grundlage für die Erarbeitung der Karte der Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung (s. Karte02.16). Die räumliche Überlagerung der Flurabstände mit der Beschaffenheit der geologischen Deckschichten ermöglicht die Abgrenzung von Gebieten unterschiedlicher Schutzfunktionen der Grundwasserüberdeckung .

Die Kenntnis der Flurabstände ermöglicht des weiteren eine Einschätzung, an welchen Standorten Grundwasser Einfluss auf die Vegetation hat. Der Einfluss des Grundwassers auf die Vegetation hängt von der Durchwurzelungstiefe der einzelnen Pflanze und, je nach Bodenart, vom kapillaren Aufstiegsvermögen des Grundwassers ab. Der Grenzflurabstand, bei dem Grundwasser bis zu einem gewissen Grad für Bäume nutzbar sein kann, wird für Berliner Verhältnisse im allgemeinen mit 4m angegeben. Die Vegetation der Feuchtgebiete ist in ihrem Wasserbedarf meist auf das Grundwasser angewiesen und benötigt einen Flurabstand von weniger als 50 cm.

Die Grundwasserstände sind im Stadtgebiet in vielfältiger Weise künstlich beeinflusst. Die ersten Grundwasserabsenkungen und damit die Vernichtung von Feuchtgebieten im Berliner Raum sind auf die Entwässerung von Sumpfgebieten wie z.B. dem Hopfenbruch in Wilmersdorf im 18. Jahrhundert zurückzuführen. Im 19. und 20. Jahrhundert wurden durch den Ausbau von Kanälen weitere Gebiete entwässert. Das Grundwasser wurde dann durch die verstärkte Nutzung als Trink- und Brauchwasser, durch Wasserhaltungen bei Baumaßnahmen sowie durch Einschränkung der Grundwasserneubildungsrate infolge der Versiegelung des Bodens weiter abgesenkt bzw. starken periodischen Schwankungen mit Amplituden bis zu 10 Meter am Standort unterworfen

Bis zum Ende des letzten Jahrhunderts unterlag der Grundwasserstand weitgehend nur den durch die Niederschläge hervorgerufenen natürlichen jahreszeitlichen Schwankungen. Ab 1890 bis zum Zweiten Weltkrieg prägten dann der steigende Wasserverbrauch der rasch wachsenden Stadt sowie Grundwasserhaltungen das Grundwassergeschehen. Große Grundwasserhaltungen für den U- und S-Bahnbau (Alexanderplatz) sowie andere Großbauten senkten das Grundwasser in der Innenstadt flächenhaft über längere Zeiträume um bis zu acht Meter ab. Durch den Zusammenbruch der Wasserversorgung am Ende des Krieges erreichte das Grundwasser fast wieder die natürlichen Verhältnisse (Abb. 2).

Abb. 2: Entwicklung des Grundwasserstandes seit 1870 an der Messstelle 5140 in Mitte, Charlottenstraße

In der Folgezeit, von Anfang der 50er Jahre bis Anfang der 80er Jahre, wurde das Grundwasser durch steigende Entnahmen erneut kontinuierlich und großflächig abgesenkt. Besonders stark machte sich dieser Trend in den Wassergewinnungsgebieten bemerkbar. Neben dem allgemeinen Anstieg des Wasserverbrauchs der privaten Haushalte wurde diese Entwicklung auch durch Baumaßnahmen verursacht (Wiederaufbaumaßnahmen, U-Bahn-Bau und große Bauvorhaben). Der Ausbau der Wassergewinnungsanlagen der kommunalen Wasserwerke war im Westteil der Stadt Anfang der 70er Jahre abgeschlossen, während in Ost-Berlin zur Versorgung der neuen Großsiedlungen in Hellersdorf, Marzahn und Hohenschönhausen Mitte der 70er Jahre mit dem Ausbau des Wasserwerks Friedrichshagen begonnen wurde.

Im Westteil Berlins ist bereits seit Ende der 70er Jahre ein leichter Wiederanstieg der Grundwasserstände zu beobachten.

Als Ursache können eine Reihe von Gründen angegeben werden: geringere Förderung aus privaten Brunnenanlagen, geringere Entnahmen bei Bauvorhaben (geringeres Bauvolumen, Wiedereinleitungspflicht), geringeres Fördervolumen der öffentlichen Wasserwerke und nicht zuletzt gezielte künstliche Grundwasseranreicherungen (vgl. Karte 02.11).

Nach der politischen Wende verringerte sich der Wasserverbrauch besonders in den östlichen Bezirken drastisch. Die Wasserwerksförderung ging dort schlagartig bis um 50 % zurück. Dadurch stieg das Grundwasser stadtweit bis in die Mitte der neunziger Jahre wieder an. Seitdem bewegt es sich auf relativ konstant auf hohem Niveau, ein weiterer Anstieg ist jedoch nicht zu verzeichnen (s. u., Kap. Datengrundlage).

Vornehmlich im unmittelbaren Umfeld der Wasserwerke war Mitte der neunziger Jahre ein Wiederansteigen des Grundwassers um bis zu drei Metern zu verzeichnen. Im morphologisch tief gelegenen Urstromtal, das in Berlin die Hälfte der Landesfläche einnimmt, herrschen ohnehin geringe Flurabstände von nur wenigen Metern. Deshalb kam es in diesem Zeitraum gebietsweise durch den plötzlichen Grundwasserwiederanstieg bei nicht fachgerecht abgedichteten Kellern zu zahlreichen Vernässungsschäden. In zwei Gebieten waren die Schäden so umfangreich, dass grundwasserregulierende Maßnahmen durchgeführt wurden (Rudow, Kaulsdorf).

In den Wassergewinnungsgebieten haben sich im Einzugsbereich der Brunnen der Wasserwerke dauerhafte, weitgespannte und tiefe Absenkungstrichter ausgebildet. Dort sind zudem, analog zu den innerhalb des Jahres schwankenden Fördermengen der meisten Wasserwerke, zum Teil erhebliche Schwankungen des Grundwasserspiegels zu beobachten. Schon zu Beginn des Jahrhunderts fielen im Grunewald der Riemeistersee und der Nikolassee durch die Wasserentnahmen des Werkes Beelitzhof trocken. Der Spiegel des Schlachtensees fiel um 2 m, der Spiegel der Krummen Lanke um 1 m. Zum Ausgleich wird unter Umkehrung der natürlichen Fließrichtung seit 1913 Havelwasser in die Grunewaldseen gepumpt. Die Feuchtgebiete Hundekehlefenn, Langes Luch, Riemeisterfenn sowie die Uferbereiche der Seen konnten nur durch diese Maßnahme erhalten werden.

Die Absenktrichter der Brunnengalerien an der Havel wirken sich bis weit in den Grunewald aus. So sank der Grundwasserspiegel am Postfenn zwischen 1954 und 1974 um 3,5 m, am Pechsee im Grunewald zwischen 1955 und 1975 um 4,5 m. Durch die Entnahme der Brunnengalerien am Havelufer kommt es selbst in unmittelbarer Nähe der Havel zu starker Austrocknung im Wurzelraum der Pflanzen.

Im Südosten Berlins sind 90 % der Feuchtgebiete um den Müggelsee in ihrem Bestand bedroht (Krumme Laake Müggelheim, Teufelsseemoor, Neue Wiesen/Kuhgraben, Mostpfuhl, Thyrn, Unterlauf Fredersdorfer Fließ).

Um die negativen Auswirkungen der Grundwasserabsenkungen zu mildern, werden einige Feuchtgebiete durch Überstauung und Versickerung von Oberflächenwasser wieder vernäßt. Im Westteil der Stadt sind dies die Naturschutzgebiete Großer Rohrpfuhl und Teufelsbruch im Spandauer Forst und Barssee im Grunewald, im Ostteil Krumme Lake in Grünau und Schildow in Pankow.

Großflächige Absenkungen ergaben sich ebenso im Bereich des Spandauer Forstes, bedingt durch die seit den 70er Jahren erheblich angestiegene Grundwasserförderung des Wasserwerkes Spandau. Mit Hilfe einer 1983 in Betrieb genommenen Grundwasseranreicherungsanlage wird durch die Versickerung von aufbereitetem Havelwasser versucht, den Grundwasserstand allmählich wieder anzuheben. Bis Mai 1987 konnte der Grundwasserspiegel im Spandauer Forst im Durchschnitt zwischen 0,5 und 2,5 m angehoben werden. Wegen der Vernässung von Kellern angrenzender Wohngebiete wurde die Grundwasseranreicherung in diesem Gebiet inzwischen wieder beschränkt. Mit der gleichzeitigen Steigerung der Fördermengen des Wasserwerks Spandau sank der Grundwasserspiegel bis 1990 wieder ab. Durch eine weitere Reduzierung der Fördermengen kam es in der Folgezeit zu einem erneuten Anstieg des Grundwassers (Abb.3).

Abb. 3: Entwicklung des Grundwasserstandes an der Messstelle 1516 im Spandauer Forst

Insgesamt befand sich die Grundwasseroberfläche im Mai 2002 jedoch – wie auch in den letzten sieben Jahren – auf einem relativ hohen Niveau. Grund dafür ist der rückläufige Wasserverbrauch, der an der verringerten Rohwasserförderung der Berliner Wasserbetriebe abzulesen ist. Fünf kleinere Berliner Wasserwerke stellten ihre Produktion in den Jahren von 1991 bis 1997 völlig ein: Altglienicke, Friedrichsfelde, Köpenick, Riemeisterfenn und Buch. Im September 2001 wurde zusätzlich die Trinkwasserproduktion der beiden Wasserwerke Johannisthal und Jungfernheide vorübergehend eingestellt; bei letzterem auch die künstliche Grundwasseranreicherung. Im Rahmen des Grundwassermanagements der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung wird an beiden Standorten jedoch weiterhin Grundwasser gefördert, um laufende lokale Altlastensanierungen und Baumaßnahmen nicht zu gefährden. Die Gesamtförderung der Wasserwerke zu Trinkwasserzwecken sank innerhalb von 13 Jahren in Berlin um über 40 %: 1989 wurden 378 Millionen m³, im Jahr 2001 dagegen nur noch 220 Millionen m³ gefördert.

Der Rückgang der Grundwasserförderung der Wasserwerke in den östlichen Bezirken fiel mit über 60 % in diesem Zeitraum noch deutlich höher aus. Daraus resultierte in den Jahren 1989 bis 2000 ein stadtweiter Grundwasseranstieg, der sich am stärksten im Urstromtal in der Nähe der Förderbrunnen der Wasserwerke mit ihren tiefen Absenktrichtern auswirkte.

Das Ausmaß des flächenhaften Grundwasserwiederanstieges in Berlin seit 1989 verdeutlicht Abbildung 4. Hier ist der Anstieg der Grundwasserstände von 1989 bis 2002 dargestellt.

Abb. 4: Grundwasseranstieg im Zeitraum 1989 bis 2002

h6. Dargestellt ist der Anstieg in den Beobachtungsrohren der Grundwassermessstellen; in den gespannten Bereichen also der Anstieg der Grundwasser-Druckfläche und nicht der tatsächlichen Grundwasser-Oberfläche. Aufgrund der geringen Datendichte auf der Barnim-Hochfläche konnte hier der Anstieg nicht dargestellt werden.