Limitierungen bei der Ermittlung der Grundwasserfließrichtung in tiefen Aquiferen am Beispiel des Malms im Süddeutschen Molassebecken

Zusammenfassung

Die Grundwasserfließrichtung in tiefen geneigten Aquiferen wird üblicherweise über die Umrechnung des Reservoirdrucks aus Bohrungen an normierten Grundwasserspiegelhöhen und dem daraus erstellten Grundwassergleichenplan bestimmt. Die Normierung wird mit einem Modellwasser konstanter Dichte durchgeführt, das jedoch mit zunehmender Tiefe des Grundwasserleiters einen stärkeren Einfluss auf die damit berechneten Grundwasserspiegelhöhen hat. So kam es nach Einbeziehung von Potenzialen aus jüngst niedergebrachten Geothermiebohrungen im Malm des süddeutschen Molassebeckens im Großraum München zu einem hydrogeologisch als wenig wahrscheinlich anzusehenden Abstrom des Grundwassers unter die Alpen. Die vorliegende Arbeit stellt den bisherigen methodischen Ansatz zur Normierung vor, führt eine Fehleranalyse durch und schränkt die Verwendbarkeit der bisherigen Methode ein. Alternativ zeigt sie eine Methode an einem konkreten Beispiel auf, in der die lokale Fließrichtung anhand benachbarter Bohrungen (Clustermethode) bestimmt wird. Eine Sensitivitätsanalyse, die die Unsicherheiten der Temperaturbestimmung aufgreift, zeigt, dass dieser Ansatz innerhalb realistischer Ausgangszenarien robuste Ergebnisse liefert. Die vorgestellte Clustermethode kann somit Stützpunkte zur Kalibrierung/Verifizierung eines beckenweiten Strömungsmodells bereitstellen.

Abstract

The groundwater flow direction in deep inclined aquifers is generally determined from contour maps based on the conversion of the reservoir pressure from deep wells to standardized groundwater levels. The standardizing is done with a representative water column of constant density in which an increasing depth of the aquifer has an increasing influence on the calculated groundwater levels. However, integration of new pressure data from recently drilled geothermal wells in the Malm of the South German Molasse Basin in the greater area of Munich led to a hydrogeologically unrealistic groundwater flow direction below the Alps. The present work demonstrates the applied method for standardization, performs an error analysis, and shows the limits of the applicability of this method. An alternative approach is introduced along with a concrete example where the local flow direction is determined by neighboring wells (cluster method). A sensitivity analysis with respect to the uncertainty in temperature shows that this approach provides realistic results from realistic input scenarios. The presented cluster method is therefore able to provide pilot points for calibration/verification of a basin-scale groundwater flow model.