Grundwasserhöhen des Hauptgrundwasserleiters und des Panketalgrundwasserleiters 2005

Einleitung

Die genaue Kenntnis der aktuellen Grundwasserstände und damit auch der Grundwasservorräte ist für das Land Berlin unerlässlich, da das gesamte Trinkwasser für Berlin (im Jahr 2004 waren es 215 Millionen m³) zu 100 % aus dem Grundwasser gewonnen wird. Dieses Grundwasser wird von neun Wasserwerken fast vollständig aus dem eigenen Stadtgebiet gefördert (Abb. 1). Nur das Wasserwerk Stolpe am nördlichen Stadtrand entnimmt sein Wasser im Land Brandenburg und liefert etwa 10 % der Berliner Gesamtförderung in die Stadt.

Abb. 1: Lage der neun Wasserwerke, die Berlin im Mai 2005 mit Trinkwasser versorgten

Darüber hinaus werden die Grundwasservorkommen durch Eigenwasser- und Brauchwasserentnahmen sowie durch große Bauwasserhaltungen, Grundwassersanierungsmaßnahmen und Wärmenutzungen beansprucht. In Berlin sind zahlreiche Boden- und Grundwasserkontaminationen bekannt, die sich nur bei genauer Kenntnis der Grundwasserverhältnisse sanieren lassen.

Definitionen zum Grundwasser

Unter Grundwasser versteht man unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Lithosphäre zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegungsmöglichkeit ausschließlich durch die Schwerkraft bestimmt wird (DIN 4049, Teil 3, 1994). Die Hohlräume bestehen bei den in Berlin (wie auch im gesamten Norddeutschen Flachland) vorkommenden Lockersedimenten aus den Poren zwischen den Gesteinspartikeln. Das in den Boden einsickernde (infiltrierende) Niederschlagswasser füllt zunächst diese Poren aus. Nur der Teil des infiltrierenden Sickerwassers, der nicht als Haftwasser in der wasserungesättigten Bodenzone gebunden oder durch Verdunstung verbraucht wird, kann dem Grundwasser bis zur Grundwasseroberfläche zusickern (Abb. 2).

Abb. 2: Erscheinungsform des unterirdischen Wassers

Grundwasserleiter sind aus Sanden und Kiesen aufgebaut und ermöglichen als rollige Böden die Speicherung und Bewegung von Grundwasser.

Grundwassergeringleiter oder auch Grundwasserhemmer bestehen aus Tonen, Schluffen, Mudden und Geschiebemergeln und behindern als bindige Böden die Wasserbewegung.

Grundwassernichtleiter sind aus Tonen aufgebaut, die für Wasser so gut wie gar nicht durchlässig sind.

Liegt die Grundwasseroberfläche innerhalb eines Grundwasserleiters, fallen Oberfläche und Druckfläche (gegen die Atmosphäre) zusammen, so spricht man von freiem oder ungespanntem Grundwasser. Wird der Grundwasserleiter jedoch von einem Grundwassergeringleiter überdeckt, kann das Grundwasser nicht so hoch ansteigen, wie es seinem hydrostatischen Druck entspricht. Unter diesen Verhältnissen liegt die Grundwasserdruckfläche über der Grundwasseroberfläche Befindet sich über einem großen zusammenhängenden Grundwasserleiter (Hauptgrundwasserleiter) ein Grundwassergeringleiter wie z.B. ein Geschiebemergel, so kann sich hier in sandigen Partien oberhalb des Geschiebemergels temporär oberflächennahes Grundwasser ausbilden. In Sandlinsen innerhalb eines Geringleiters kann sich Grundwasser ansammeln, das als so genanntes Schichtenwasser bezeichnet wird (Abb. 3).

Abb. 3: Hydrogeologische Begriffe

Das Grundwasser strömt mit einem geringen Gefälle in der Regel den Flüssen und Seen (Vorflutern) zu und speist diese Gewässer (effluente Verhältnisse) (Abb. 4a). Wird in der Nähe dieser Oberflächengewässer Grundwasser durch Brunnen entnommen, so dass die Grundwasseroberfläche unter das Niveau des Gewässers absinkt, speist das Oberflächenwasser als Uferfiltrat das Grundwasser (influente Verhältnisse) (Abb. 4b).

Abb. 4: Infiltration: a) effluente Verhältnisse (links), b) influente Verhältnisse (rechts)

Die Grundwasserfließgeschwindigkeit beträgt in Berlin in Abhängigkeit vom Grundwassergefälle und der Durchlässigkeit des Grundwasserleiters etwa 10 bis 500 m pro Jahr. In der Nähe von Brunnenanlagen können sich diese geringen Fließgeschwindigkeiten allerdings stark erhöhen.

Geologie und Hydrogeologie

Die heutige Oberflächenform Berlins wurde überwiegend durch die Weichsel-Kaltzeit, die jüngste der drei großen quartären Inlandvereisungen, geprägt. Die wichtigsten morphologischen Einheiten bilden das vorwiegend aus sandig kiesigen Ablagerungen aufgebaute Warschau-Berliner Urstromtal mit dem Nebental der Panke sowie die Barnim-Hochfläche im Norden und die Teltow-Hochfläche mit der Nauener Platte im Süden, die zu weiten Teilen mit mächtigen Geschiebemergeln bzw. Geschiebelehmen der Grundmoränen bedeckt sind (Abb. 5).

Abb. 5: Geologische Skizze von Berlin

Besondere Bedeutung für die Wasserversorgung und den Baugrund besitzen die im Durchschnitt ca. 150 m mächtigen Lockersedimente des Tertiärs und Quartärs. Sie bilden das Süßwasserstockwerk, aus dem das gesamte Trinkwasser und ein Großteil des Brauchwassers der Stadt gefördert wird.

Der darunter liegende etwa 80 m mächtige tertiäre Rupelton stellt eine hydraulische Barriere zu dem tieferliegenden Salzwasserstockwerk dar (Abb. 6).

Abb. 6: Hydrogeologischer Schnitt durch Berlin

Durch die wechselnde Abfolge von Grundwasserleitern und -geringleitern sind im Berliner Raum im Süßwasserstockwerk vier hydraulisch unterscheidbare Grundwasserleiter (Limberg & Thierbach 2002) ausgebildet. Der zweite, überwiegend saalezeitliche Grundwasserleiter wird als Hauptgrundwasserleiter bezeichnet, da aus diesem der größte Anteil für die Trinkwasserversorgung gefördert wird. Der fünfte Grundwasserleiter befindet sich unterhalb des Rupeltons im Salzwasserstockwerk.

In der Gleichenkarte sind die Grundwasserverhältnisse des Hauptgrundwasserleiters (GWL 2) in violett sowie auch die des im nordwestlichen Bereich der Barnim-Hochfläche ausgebildeten Panketalgrundwasserleiters (GWL 1) in blau dargestellt. Der Panketalgrundwasserleiter liegt – durch den Geschiebemergel der Grundmoräne getrennt – über dem Hauptgrundwasserleiter (Abb. 6 und 7).

Abb. 7: Der Panketalgrundwasserleiter (GWL1) über dem Hauptgrundwasserleiter (GWL 2)

Im nordwestlichen Bereich der Barnim-Hochfläche sind die Grundmoränen so mächtig, dass der Hauptgrundwasserleiter nicht oder nur in isolierten, wenige Meter mächtigen Vorkommen ausgebildet ist. Für diese Flächen des Berliner Stadtgebiets werden keine Grundwassergleichen dargestellt.