Die hier veröffentlichte Karte wurde in einzelnen Abschnitten entsprechend der unterschiedlichen geologischen Einheiten in Berlin in der Reihenfolge Urstromtal Panketal Teltow-Hochfläche und Nauener Platte Barnim-Hochfläche südöstlich des Panketals entwickelt, wobei z.T. unterschiedliche Methoden angewandt wurden. Für das Gebiet des Berliner Urstromtals ist die zeHGW-Karte mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodells entwickelt worden. Das war deshalb erforderlich, weil wegen der langen z.T. starken anthropogenen Beeinflussung der Grundwasseroberfläche die Berechnung einer solchen Karte nur auf der Grundlage gemessener Grundwasserstände im Sinne der o.g. zeHGW-Definition nicht möglich ist. Ein numerisches Modell erlaubt die ortsdiskrete Simulation von Grundwasserständen unter vorgegebenen geohydraulischen Randbedingungen. Hierzu zählen die Grundwasserneubildung, die u.a. eine Funktion des Niederschlags ist, und die Spiegelhöhen der Oberflächengewässer. Beide unterliegen natürlichen und auch künstlich bedingten Schwankungen. In unserem Klimabereich findet z.B. die Grundwasserneubildung im Wesentlichen im Winterhalbjahr statt, was zur Folge hat, dass die höchsten Grundwasserstände innerhalb eines Jahres üblicherweise im Frühjahr auftreten. Häufig tragen relativ hohe Wasserspiegel der Oberflächengewässer (hier Spree, Havel und ihre Nebengewässer) in dieser Zeit zu den hohen Grundwasserständen zusätzlich noch bei. Besonders hohe Grundwasserstände werden beobachtet, wenn die Niederschlagsmenge über mehrere aufeinander folgende Jahre deutlich über dem langjährigen Mittel liegt. In solchen extremen Feuchtperioden ist dann der höchste Grundwasserstand im betrachteten Gebiet zu erwarten. Beginnend 2003 ist ein numerisches Grundwasserströmungsmodell entwickelt worden, das langfristig für das gesamte Berliner Gebiet zur Klärung wasserwirtschaftlicher Fragen auf Landesebene zur Verfügung stehen soll. 2008 war dieses Modell soweit gediehen, dass damit für das Gebiet des Berliner Urstromtals eine zeHGW-Karte angefertigt werden konnte, die nachfolgend von den Fachleuten der Senatsverwaltung für Grundwasserauskünfte benutzt und dadurch einer intensiven Praxisprüfung unterzogen worden ist. Die Entwicklung der zeHGW-Karte für das Berliner Urstromtal ist in Limberg, Hörmann & Verleger (2010) beschrieben und wird hier zusammengefasst: Das numerische Modell, für das das Programmsystem MODFLOW verwendet wurde, ist so angelegt, dass es die gesamte Fläche Berlins umfasst (Abbildung 3). Das Gebiet des Berliner Urstromtals ist vertikal in mehrere Modellschichten unterteilt, von denen die oberste für den – hier im Regelfall ungespannten – Hauptgrundwasserleiter steht, dessen höchster Grundwasserstand berechnet werden soll. Horizontal ist das Modell in Rechteckzellen unterteilt. Die Zellgröße variiert zwischen 50 × 50 und 100 × 100 Meter. Die weitere Modellierung geschah in folgenden Schritten: Modellkalibrierung Nach Vorgabe der bekannten bzw. geschätzten geohydraulischen Randbedingungen (Vorfluthöhen, Grundwasserentnahmen, Grundwassereinleitungen etc.) wurde das Modell im Wesentlichen durch Variation einer vorgegebenen Verteilung der Wasserleitfähigkeit mit Hilfe hydraulisch stationären Berechnungen kalibriert. Dazu sind die Mittelwerte der Daten hinsichtlich der Grundwassernutzung und der Grundwasserstände des Jahres 2004 gewählt worden. Das Jahr 2004 kann klimatisch als durchschnittlich angesehen werden. Modellverifizierung Unter Modellverifizierung versteht man hier einen Test des Modells dahingehend, ob es in der Lage ist, eine vom Kalibrierungszeitraum abweichende bekannte Beanspruchungssituation des Grundwassers (z.B. geänderte Grundwasserentnahmen) bezüglich der tatsächlich beobachteten Grundwasserhöhen hinreichend genau wiederzugeben. In diesem Fall wurden die Grundwasserstände für das Jahr 2001 mit dem Modell berechnet, das sich insbesondere in der Verteilung der Grundwasserförderung von der des Jahres 2004 unterscheidet. Die Abweichungen der modellberechneten Grundwasserstände von den beobachteten konnten als relativ gering bewertet werden. Damit hat das Modell einen wesentlichen Qualitätstest bestanden. Modellsimulation des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands und Plausibilisierung Nach der Verifizierung sind verschiedene Modellsimulationen zur Berechnung des höchsten Grundwasserstandes vorgenommen worden. Dazu mussten zusammengefasst drei Arten von hydraulischen Randbedingungen entsprechend verändert werden. Diejenigen, die der Modellkalibrierung und auch der Verifizierung zugrunde liegen, gelten für klimatisch durchschnittliche Jahre und eine bestimmte Grundwasserbeanspruchung. Die drei Randbedingungen sind: die Grundwassernutzung Gemäß der zeHGW-Definition finden in diesem Szenario weder Grundwasserentnahmen noch Einleitungen in das Grundwasser statt. Das gilt sowohl für die Wasserwerke als auch andere Entnahmen wie für die Eigenwasserversorgung, Sanierungen oder Baumaßnahmen. die Höhe der Vorflut für das Grundwasser Die Definition der Spiegelhöhen der Vorflutgewässer für den sog. HGW-Fall geschah über die Auswertung von Pegelständen. die Grundwasserneubildung Beim Eintreten des höchsten Grundwasserstandes muss die Grundwasserneubildung deutlich über ihrem langjährigen Mittel liegen. Zur Abschätzung wurden einige orientierende Modellsimulationen mit nachfolgender Plausibilitätsprüfung anhand ausgewählter gemessener Grundwasserstände vorgenommen. In deren Ergebnis ist die Grundwasserneubildung für den HGW-Fall – je nach ihrer örtlich differenzierten Höhe – bis zu 15 % über dem langjährigen Jahresmittel angesetzt worden. Nach Fertigstellung dieser vorläufigen zeHGW-Karte folgte eine intensive Plausibilitätsprüfung anhand der Daten von rd. 2.200 Grundwassermessstellen und eine Vielzahl anderer Daten und Informationen (Lage der zur Plausibilitätsprüfung benutzten Grundwassermessstellen s. Abb. 4). Anschließend waren nur noch geringe Modifikationen der Karte erforderlich. Zu diesen Modifikationen zählte auch die Einführung der Darstellung von sog. Uferstreifen entlang einiger Oberflächengewässer. In diesen auf der Karte gesondert ausgewiesenen Flächen sind zeHGW-Werte festgelegt, die nicht unmittelbar durch das großräumige Grundwasserströmungsmodell berechnet worden sind. Das war insofern notwendig, als in einigen ufernahen Bereichen starke kurzfristige Erhöhungen der Vorflutspiegel zu einer Anhebung der Grundwasseroberfläche in Ufernähe führen können, die mit der hydraulisch stationär berechneten Karte nicht bzw. nicht sicher genug abgedeckt werden. Gesonderte zeHGW-Werte wurden auch für einzelne Flächen ausgewiesen, in denen die modellberechnete Karte aufgrund einer vergleichsweise geringen Modelldiskretisierung möglicherweise zu unsichere Werte zeigt, z.B. im Umfeld von Schleusen und in einigen Uferbereichen am Tegeler See. Die Festlegung dieser zeHGW-Werte geschah auf der Grundlage von gemessenen höchsten Pegelständen der Oberflächengewässer und z.T. überschlägigen hydraulisch instationären Berechnungen. Zur Methode der zeHGW-Karte gehört auch ihre fortlaufende Prüfung, insbesondere nach der Beobachtung sehr hoher Grundwasserstände. Nach Fertigstellung der Karte sind im Zeitraum 2008 bis 2011 solche extrem hohen Grundwasserstände registriert worden. Die Prüfung mit diesen Grundwasserstandsdaten bestand die Karte mit sehr gutem Erfolg. Nachfolgend sind nur marginale Änderungen erfolgt. Die veröffentliche Karte ist nun so eingestellt, dass die an den einzelnen Messstellen maßgeblichen, d.h. als unbeeinflusst anzusehenden HGW mindestens 10 cm unter dem dargestellten zeHGW liegen. Für die Entwicklung der zeHGW-Karte im Gebiet des Panketals war anfangs die gleiche Methode wie für die des Urstromtals vorgesehen, nämlich mit Hilfe eines numerischen Grundwassersimulationsmodells. Demzufolge ist für dieses Gebiet zunächst ein gesondertes Grundwassermodell erstellt worden, das im Grundsatz für wasserwirtschaftliche Fragestellungen zur Verfügung steht und auch schon genutzt worden ist. Bereits bei den Arbeiten zu diesem Modell zeigte sich aber, dass die erforderliche Datenlage zur Hydrologie und Hydrogeologie in einigen Bereichen vergleichsweise gering ist. Die Berechnung einer vorläufigen zeHGW-Karte und deren kritische Prüfung führte zu der Bewertung, dass das Modell in diesen Teilbereichen die besonders hohen Qualitätsanforderungen, die an ein zeHGW-Modell zu stellen sind, gegenwärtig noch nicht erfüllt. Da die anthropogene Beeinflussung des Grundwassers im Panketal anders als im Berliner Urstromtal relativ gering ist, können hier in direkterer Weise gemessene HGW-Werte bei der Entwicklung der zeHGW-Karte berücksichtigt werden. Die zeHGW-Karte für das Gebiet des Panketals umfasst nicht allein das Panketal im engeren Sinne, wie es auf der geologischen Karte von Berlin ausgewiesen ist, sondern auch einen kleinen angrenzenden Teil des Urstromtals. Es handelt es sich hierbei um einen Übergangsbereich zwischen beiden geologischen Einheiten, der hydrogeologisch eher dem Panketal mit seinem relativ gering mächtigen obersten Grundwasserleiter zuzurechnen ist. Das methodische Vorgehen ist in Hörmann & Verleger (2016) beschrieben und wird hier wie folgt zusammengefasst: 1. Ganglinienanalyse Alle Ganglinien der Grundwassermessstellen aus dem Archiv der Senatsverwaltung, die im Panketal-Grundwasserleiter (GWL 1.2 nach der Grundwasserleiternomenklatur von Limberg & Thierbach 2002) verfiltert sind (135), wurden auf ihre Eignung für den vorliegenden Zweck untersucht. Dazu zählte insbesondere eine Beurteilung der Grundwasserstände hinsichtlich einer möglichen künstlichen Beeinflussung und etwaiger Datenfehler. Wesentliches Ergebnis dieser Untersuchung war, dass die Grundwasserstände vor 1990 deutlich häufiger und meist auch stärker beeinflusst sind als in der Zeit danach. Eine wesentliche Ursache hierfür ist der Betrieb der Rieselfelder im nördlichen Teil des Panketals, der in den 1980er Jahren eingestellt wurde, und örtlich eine deutliche Anhebung des Grundwasserstands bewirkt hat. Die zur Zeit des Rieselfeldbetriebs gemessenen höchsten Grundwasserstände sind keine zu erwartenden höchsten Grundwasserstände. Im Ergebnis dieser Ganglinienanalyse sind nur Messdaten ab 1990 für die zeHGW-Bestimmung verwendet worden. 2. Festlegung der zeHGW-Werte Für jede einzelne als geeignet erkannte Grundwassermessstelle ist der höchste Grundwasserstand (HGW) extrahiert worden. Zur Bestimmung des zeHGW wurde der HGW mit einem Zuschlag versehen: zeHGW = HGW + Zuschlag Der Zuschlag wurde aufgrund verschiedener Überlegungen zur Abschätzung der Zuverlässigkeit der Erfassung höchster Grundwasserstände festgelegt. Dabei wurden vor allem die Messhäufigkeit und die Dauer der Beobachtung der Grundwassermessstellen berücksichtigt. Der Mindestzuschlag auf den HGW beträgt 0,3 m. Dieser Wert gilt für Messstellen, die den Zeitraum von 2007 bis 2012 durch häufige Messungen gut erfassen. In diesem Zeitraum sind allgemein in Berlin die höchsten Grundwasserstände unter den derzeit herrschenden geohydraulischen Randbedingungen (vgl. zeHGW-Definition) beobachtet worden (s. Beispiel Abb. 5). HGW-Werte von Grundwassermessstellen, die die Zeit allgemein hoher Grundwasserstände nicht erfassen und/oder eine kleinere Messfrequenz besitzen, sind mit Zuschlägen von 0,5 m bzw. 0,7 m versehen worden. 3. Berechnung der zeHGW-Karte Auf der Grundlage von 105 geeigneten Grundwassermessstellen und ihren zeHGW-Werten als Stützpunkte ist die Verteilung des zeHGW ohne Berücksichtigung der Gewässer mit Hilfe des Programmsystems SURFER berechnet und in Form von Linien gleichen zeHGW dargestellt worden. Die Berechnungsmethode ist dieselbe, wie sie bei der aktuellen Grundwassergleichenkarte (Hannappel, Hörmann & Limberg 2007) benutzt wird. Ferner ist grundsätzlich Folgendes zu bemerken: Da die zeHGW-Karte für unterschiedliche Fragestellungen zur Verfügung gestellt wird, beinhalten die zu erwartenden höchsten Grundwasserstände keine anwendungsbezogenen pauschalen Sicherheitszuschläge, wie z. B. in den für die Errichtung von Bauwerken relevanten Regelwerken gefordert werden . Die für das Gebiet des Panketals teilweise differenzierten Zuschläge auf den HGW (0,3 bis 0,7 m, s. Methode) wurden lediglich wegen der unterschiedlich guten Erfassung höchster Grundwasserstände und der hier im Vergleich zum Urstromtal relativ hohen natürlichen Amplitude des Grundwassergangs gewählt. Im Urstromtal liegen die der zeHGW-Karte zu entnehmenden Werte mindestens 0,1 m über den höchsten, als maßgeblich bewerteten gemessenen höchsten Grundwasserständen . Ganz überwiegend liegt der zeHGW jedoch erheblich stärker über dem HGW, im Gebiet der Senktrichter der Berliner Wasserwerke im Meterbereich. Damit handelt es sich also um mit rechnerischen Methoden auf der Basis umfangreicher Daten und einer Vielzahl anderer Informationen ermittelte Schätzwerte des zeHGW, die nach gegenwärtigem Wissenstand auf der „sicheren Seite“ liegen – in dem Sinne, dass sie aller Wahrscheinlichkeit nach nicht überschritten werden. Letzteres hat auf der anderen Seite zur Folge, dass sie nicht unbedingt in der angegebenen vollen Höhe eintreten müssen. Zur Methode der Kartenentwicklung gehört auch die laufende Kontrolle, d.h. der Vergleich mit den aktuellen Grundwasserständen. Eine umfassende Prüfung der Karte, die auf der Datenlage bis 2007 beruht, ist im Jahr 2013 durchgeführt worden, nachdem in den Jahren 2008 und 2011 in Berlin extrem hohe Grundwasserstände registriert worden sind. Sie ergab, dass es auch in diesen äußerst niederschlagsreichen Zeiten nicht zu Überschreitungen dieser zeHGW-Werte gekommen ist . Ab 2013 ist für den Bereich der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte mit der Entwicklung einer zeHGW-Karte begonnen worden. 2017 wurde sie für diese beiden hydrogeologischen Einheiten fertiggestellt und wird hier zusammen mit den zeHGW-Karten für das Urstromtal und das Panketal erstmalig veröffentlicht. Die Methode der Kartenentwicklung entspricht im Grundsatz derjenigen, die auch bei der Urstromtalkarte angewendet wurde, d.h. die Karte wurde mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodells angefertigt (Hörmann & Verleger 2020). Wie im Urstromtal war hier die Verwendung eines Simulationsmodells wegen der langen anthropogenen Beeinflussung der Grundwasserstände, vor allem durch die Wasserwerke Beelitzhof, Tiefwerder und Kladow erforderlich. Im Folgenden werden die wesentlichen Unterschiede genannt: Auf der Basis des vorhandenen vierschichtigen Grundwassermodells für Berlin ist eine weitere vertikale Differenzierung vorgenommen worden. Das Modell ist nun in acht Modellschichten unterteilt. Dies war insofern notwendig, da der hydrogeologische Schichtaufbau auf der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte erheblich komplexer ist als im Urstromtal. Einen Nord-Süd-Schnitt durch das Modell, wie es derzeit für das gesamte Berliner Landesgebiet vorliegt, zeigt die Abbildung 6. Die Modellschichten (Layer) L 1 bis L 6 stehen für den Hauptgrundwasserleiter, der örtlich in die Teilleiter GWL 2.1, GWL 2.2 und GWL 2.3 differenziert ist, die insbesondere in den Hochflächenbereichen durch gering wasserleitende Geschiebemergelschichten hydraulisch voneinander getrennt sind. Aufgrund der besseren Datenlage hinsichtlich der beobachteten Grundwasserstände ist das Jahr 2001 als Kalibrierungsjahr und das Jahr 2004 als Verifizierungsjahr verwendet worden. Nach der Kalibrierung und Verifizierung erfolgte die zeHGW-Simulation wie für den Bereich des Urstromtals, wobei für die Plausibilisierung und eine erforderliche Nachkalibrierung des zeHGW-Modells die Daten von rd. 1100 Grundwassermessstellen benutzt wurden. Die Plausibilitätsprüfung der Karte im Gebiet der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte ergab, dass anders als im Urstromtal auf die gesonderte Ausweisung von Uferstreifen entlang einzelner Gewässer verzichtet werden konnte. Eine nachträgliche Modifizierung der modellberechneten Karte wurde im Wesentlichen nur in einem kleinen Gebiet auf der Nauener Platte westlich von Kladow vorgenommen, wo einer hydrogeologischen Anomalie durch die Ausweisung von Flächen gleicher zeHGW-Werte auf der Basis beobachteter höchster Grundwasserstände Rechnung getragen wurde. Bei der Erstellung des numerischen Grundwasserströmungsmodells für die Barnim-Hochfläche wurde deutlich, dass die erforderliche Datenlage zur Hydrogeologie in einigen Bereichen vergleichsweise gering ist und die z. T. sehr komplizierten hydrogeologischen Verhältnisse in ihrer Komplexizität nicht überall mit hinreichender Genauigkeit abgebildet werden konnten. Bei der sehr kritischen Prüfung der berechneten zeHGW-Karte ergab sich, dass das Modell in einem Teilbereich die an ein zeHGW-Modell zu stellenden besonders hohen Qualitätsanforderungen noch nicht in jeder Hinsicht erfüllt. Ebenso wie für das Panketal wird daher zunächst auf gemessene HGW-Werte für die Erstellung der zeHGW-Karte zurückgegriffen. Verwendung finden hierbei die Grundwasserstände seit dem Jahr 2000, da der anthropogenen Beeinflussung nach Einstellung der Wasserförderung am Wasserwerk Buch und der Rieselfeldbewirtschaftung in den 1990er Jahren vergleichsweise keine Relevanz mehr zukommt. Die zeHGW-Karte für das Gebiet der Barnim-Hochfläche südöstlich des Panketals beinhaltet nicht nur die auf der geologischen Karte von Berlin veranschaulichte Hochfläche, sondern auch einen kleinen angrenzenden Teil im Übergangsbereich vom Panketal zum Urstromtal (s. Abb. 2). Der Bereich der Barnim-Hochfläche westlich des Panketals wird hingegen in diesem Kartenwerk nicht berücksichtigt, da dort der Hauptgrundwasserleiter nicht flächenhaft verbreitet ist oder es weiterführender Analysen der hydrogeologischen Situation bedarf, bevor belastbare Aussagen zum zeHGW getroffen werden können. Für die Berechnung der zeHGW-Karte in dem südöstlich des Panketals gelegenen Bereich der Barnim-Hochfläche wurde in folgenden Schritten vorgegangen: 1. Ganglinienanalyse Für 43 repräsentative Grundwassermessstellen, welche nach der Grundwasserleiternomenklatur von Limberg & Thierbach (2002) im Hauptgrundwasserleiter (GWL 2.1, GWL 2.2, GWL 2) verfiltert sind, erfolgte eine statistische Auswertung der Grundwasserstände. Da bis zum Jahr 2000 ein hydraulischer Einfluss durch künstliche Grundwasseranreicherungen im Bereich ehemaliger Rieselfelder und Grundwasserabsenkungen durch das Wasserwerk Buch auf die Wasserstände nicht ausgeschlossen werden können, wurden nur Daten seit Januar 2000 in dieser Auswertung berücksichtigt. Zunächst wurden die Datensätze auf Datenfehler hin untersucht. Ein weiteres Kriterium für die Verwendung war, dass die Messreihen keine langen Messlücken aufweisen und mindestens 80 % des Betrachtungszeitraums abdecken. Ausgewertet wurde jeweils der Grundwasserstand am 15. Tag eines Monats. Ziel der Auswertung war die Ermittlung des Monats mit den höchsten Grundwasserständen im Betrachtungszeitraum und die Bestimmung des maximalen Grundwasseranstiegs im Verlauf eines Winterhalbjahrs bzw. durch Starkniederschlagsereignisse im Sommer. Die höchsten Grundwasserstände auf der Barnim-Hochfläche wurden im Winter 2012 (23 Grundwassermessstellen) und im Winter 2011 (16 Grundwassermessstellen) gemessen. Im Winterhalbjahr 2008 und 2002 wurden an 3 bzw. 1 Grundwassermessstellen Höchstwerte aufgezeichnet. Der Monat mit den höchsten Grundwasserständen war der Februar 2012 mit 21 Maxima; im Winter 2011 wurden die höchsten Grundwasserstände mit 13 Maxima ebenfalls im Februar festgestellt. In der Abbildung 7 ist erkennbar, dass die Messstellen mit den Höchstwerten im Winter 2012 (pinke Markierung) im südlichen Bereich der Barnim-Hochfläche und im Nordwesten (Frohnau/Hermsdorf) liegen, während sich die Messstellen mit Höchstständen im Winter 2011 (blaue Markierung) vor allem im nördlichen und östlichen Bereich befinden. Die Differenz der Wasserstände zwischen den beiden Höchstständen im Winter 2012 und 2011 ist in Abbildung 8 dargestellt. Die Grundwasserstände in den nördlichen und östlichen Grundwassermessstellen (blaue Markierung in Abbildung 7) liegen im Winter 2012 bis zu 0,44 m unterhalb der maximalen Wasserstände im Jahr 2011 und im Median um 0,10 m niedriger als die Wasserstände aus dem Jahr 2011. In den südlichen Grundwassermessstellen (pinke Markierung in Abbildung 7) lag der Wasserstand im Jahr 2012 im Mittel 0,17 m über den Wasserständen im Jahr 2011. Die höchsten Grundwasseranstiege innerhalb eines Monats liegen bezogen auf alle untersuchten Grundwassermessstellen der Barnim Hochfläche bei 0,39 m und sind auf die Starkniederschlagsereignisse im Juni/Juli 2017 zurückführen. Betrachtet man mehrmonatige Grundwasseranstiege ist besonders der Winter von November 2010 bis Februar 2011 mit einem Anstieg von 0,47 m in drei Monaten hervorzuheben. 2. Festlegung der zeHGW-Werte und Berechnung der zeHGW-Karte Die Ganglinienanalyse ergab, dass im Februar 2012 insgesamt die höchsten Grundwasserstände gemessen wurden. Entsprechend wurde dieser Zeitpunkt als Basis für die Berechnung der zeHGW-Karte gewählt. Um dem Einfluss von Starkniederschlagsereignissen beziehungsweise lang anhaltenden Niederschlagsphasen im Winter Rechnung zu tragen, wurden diese Wasserstände um 0,5 m erhöht. In Abbildung 7 ist ersichtlich, dass im nördlichen und östlichen Teil der Barnim Hochfläche die höchsten Grundwasserstände im Winter 2011 (blaue Markierung) gemessen wurden und um bis zu 0,44 m höher lagen als im Februar 2012 (vgl. Abbildung 8). Um dies zu berücksichtigen wurden für diese Grundwassermessstellen die Wasserstände vom Februar 2012 zusätzlich um 0,4 m erhöht. p=. zeHGW Werte Barnim Hochfläche = Grundwasserstand (Februar 2012) + Starkniederschlagszuschlag (0,5 m) + Zuschlag im Norden und Osten (+0,4 m) Auf der Grundlage dieser Auswertung wurden zeHGW-Werte für alle zur Verfügung stehenden Grundwassermessstellen auf der Barnim-Hochfläche berechnet und mit Hilfe des Programmsystems SURFER ein Grundwassergleichenplan erstellt. Die verwendete Berechnungsmethodik und die Anzahl der verwendeten Grundwassermessstellen ist dieselbe, wie sie bei der aktuellen Grundwassergleichenkarte (Hannappel, Hörmann & Limberg 2007) benutzt wird. 3. Anpassungen an die zeHGW-Karten Urstromtal und Panketal Die zeHGW-Karte der Barnim-Hochfläche schließt im Süden direkt an die zeHGW-Karte des Urstromtals an und wurde im Übergangsbereich manuell an die vorhandene Karte angepasst. Der Panketalgrundwasserleiter stellt in seinem Verbreitungsgebiet den obersten, hydraulisch weitestgehend vom Hauptgrundwasserleiter getrennten Grundwasserleiter dar. Entsprechend sind im Bereich des Panketals die zeHGW-Werte des Panketalgrundwasserleiters abgebildet. Dadurch ist der Übergang zwischen Panketal und Barnim-Hochfläche nicht kontinuierlich, sondern durch einen Versatz der zeHGW-Isolinien gekennzeichnet, der sich daraus ergibt, dass hier zwei hydraulisch getrennte Grundwasserleiter auf der Karte aneinanderstoßen. Im Südwesten im Übergang zum Urstromtal ist der Panketalgrundwasserleiter hingegen nicht mehr hydraulisch vom Hauptgrundwasserleiter entkoppelt und die Isolinien des zeHGW des Panktetalgrundwasserleiters gleichen sich ab der Isolinie 42 m NHN den Ganglinien des zeHGW der Barnim-Hochfläche bzw. des Urstromtals an. In diesem Bereich liegen die ermittelten zeHGW-Werte der Barnim-Hochfläche bis auf wenige Ausnahmen (z. B. nordöstlich des Schäfersees) über den zeHGW-Werten des Panketalgrundwasserleiters, weshalb in der aktuellen Karte die zeHGW-Werte der Barnim-Hochfläche gezeigt werden. Diese Anpassung war notwendig, da nur so eine hydrogeologisch begründbare Anpassung der zeHGW-Karte der Barnim-Hochfläche an die bereits existierenden zeHGW-Karten des Urstromtals und des Panketals möglich war.
Die Höhe der Grundwasseroberfläche bzw. der Grundwasserdruckfläche ist für verschiedene wasserwirtschaftliche, ökologische und bautechnische Fragestellungen von Bedeutung. Insbesondere gilt das für ihren Maximalwert, den höchsten Wert, den der Grundwasserstand erreichen kann, der vor allem für die Bemessung von Bauwerken benötigt wird. Als Planungsgrundlage für die Auslegung einer Abdichtung des Bauwerks gegen „drückendes“ Wasser oder für die Bemessung der Gründung ist dieser Wert unabdingbar. Meist wird dieser Maximalwert anhand langjähriger Grundwasserstandsbeobachtungen ermittelt. Zurzeit werden im Berliner Stadtgebiet an rund 2000 Grundwassermessstellen Grundwasserstände (Standrohrspiegelhöhen) gemessen und in Form von Grundwasserstandsganglinien dargestellt (Beispiel s. Abbildung 1). Der Maximalwert einer solchen Ganglinie wird als höchster Grundwasserstand , abgekürzt HGW , bezeichnet. Der HGW ist damit also ein in der Vergangenheit gemessener Wert. Grundwasserstandsganglinien dreier Messstellen im Urstromtal: Der höchste Grundwasserstand (HGW) wurde zu unterschiedlichen Zeiten gemessen: Mst. 137: 1975, Mst. 5476: 2002 und Mst. 8979: 2011. Wenn an dem Ort, für den der höchste Grundwasserstand benötigt wird, keine Grundwassermessstelle mit hinreichend langer Beobachtungsdauer vorhanden ist, kann dieser Wert aus den höchsten Grundwasserständen benachbarter Messstellen durch Interpolation näherungsweise bestimmt werden. Ein solcher interpolierter Wert wird gleichfalls als HGW bezeichnet. Für viele Fragestellungen ist die Kenntnis eines höchsten, in der Vergangenheit eingetretenen Grundwasserstands zwar sehr hilfreich, aber nicht in allen Fällen voll befriedigend bzw. ausreichend. Soll der HGW beispielweise zur Bemessung einer Bauwerksabdichtung gegen drückendes Wasser benutzt werden, so muss dieser in der Vergangenheit beobachtete Wert selbstverständlich einer sein, der auch in Zukunft, d.h. innerhalb der Nutzungsdauer des Bauwerks, nicht überschritten wird und nur in extrem nassen Situationen auftreten kann. Wenn der beobachtete Grundwasserstandsgang im Wesentlichen durch natürliche Ursachen bedingt ist (jahreszeitlich unterschiedliche Grundwasserneubildung, Wechsel von niederschlagsarmen mit niederschlagsreichen Jahren) kann davon ausgegangen werden, dass er sich zukünftig ähnlich verhält. Das gilt auch im Fall anthropogener Eingriffe mit Auswirkungen auf die Grundwasseroberfläche, sofern diese dauerhaft sind, sich also in Zukunft nicht ändern werden. In weiten Teilen Berlins herrschen bereits seit Langem keine natürlichen Grundwasserverhältnisse mehr. Durch dauerhafte wie zeitlich begrenzte Eingriffe in den Grundwasserhaushalt ist die Höhe der Grundwasseroberfläche künstlich beeinflusst . Zu den dauerhaften Maßnahmen zählen: die Regenwasserkanalisation, die eine Verminderung der Grundwasserneubildung und damit eine Absenkung des Grundwasserstands zur Folge hat; die dezentrale Regenwasserverbringung über Versickerungsanlagen, wodurch die Grundwasseroberfläche in Abhängigkeit von den Niederschlagsereignissen örtlich angehoben werden kann; Dränagen und Gräben, mit denen der Grundwasserstand gebietsweise gezielt abgesenkt wurde; wasserbauliche Maßnahmen (Stauhaltungen, Ufereinfassungen, Gewässerbegradigungen), die sowohl zu einer Anhebung wie zu einer Absenkung des Grundwasserstandes führen können; in das Grundwasser hineinreichende Bauwerke, mit der Auswirkung eines Aufstaus des Grundwassers in Anstromrichtung bzw. einer Absenkung in Abstromrichtung. Zu den zeitlich begrenzten Maßnahmen bzw. denjenigen, die in ihrem Ausmaß stark variieren können, gehören: Grundwasserentnahmen für die öffentliche und private Wasserversorgung sowie zum Zweck der Wasserfreihaltung von Baugruben oder zur Altlastensanierung, die zur Absenkung der Grundwasseroberfläche führen; Grundwasseranreicherungen zur Erhöhung des Grundwasserdargebots für die öffentliche Wasserversorgung, die in der Umgebung der Anreicherungsanlagen den Grundwasserstand anheben; Reinfiltration von gehobenem Grundwasser, z.B. im Rahmen von Grundwasserhaltungsmaßnahmen für Bauzwecke, wodurch – meist örtlich begrenzt – ebenfalls die Grundwasseroberfläche angehoben wird. Durch diese Vielzahl möglicher künstlicher Maßnahmen mit Auswirkungen auf das Grundwasser wird deutlich, dass es im Einzelfall selbst für Fachleute mitunter schwierig zu beurteilen ist, ob und in welchem Ausmaß ein beobachteter (= gemessener) höchster Grundwasserstand (HGW) anthropogen beeinflusst ist und in wieweit ein solcher Wert auch für in die Zukunft gerichtete Fragestellungen verwendet werden kann. Um die Qualität des HGW-Wertes weiter zu erhöhen und sie für den Nutzer leichter verfügbar zu machen, ist eine Karte entwickelt worden, die den „ zu erwartenden höchsten Grundwasserstand “, abgekürzt „ zeHGW “, direkt angibt. Dieser ist folgendermaßen definiert: Der zu erwartende höchste Grundwasserstand (zeHGW) ist derjenige, der sich witterungsbedingt maximal einstellen kann. Er kann nach extremen Feuchtperioden auftreten, sofern der Grundwasserstand in der Umgebung durch künstliche Eingriffe weder abgesenkt noch aufgehöht wird. Nach dieser Definition handelt es sich um einen Grundwasserstand, der nach gegenwärtigem Wissenstand unter den folgenden geohydraulischen Randbedingungen nach sehr starken Niederschlagsereignissen nicht überschritten wird: einerseits den natürlichen Randbedingungen (z.B. Wasserdurchlässigkeit des Untergrundes) und andererseits den dauerhaft künstlich veränderten Randbedingungen (z.B. Stauhaltungen der Fließgewässer, s.o.). Höhere Grundwasserstände als der zeHGW können grundsätzlich zwar auftreten, aber nur in Folge weiterer künstlicher Eingriffe. Solche Eingriffe (z.B. Einleitungen in das Grundwasser) sind langfristig natürlich nicht vorhersehbar. Sie brauchen aber auch für die meisten Fragen insofern nicht berücksichtigt zu werden, als sie in jedem Fall einer wasserbehördlichen Erlaubnis oder Bewilligung bedürfen. Sinngemäß entspricht die Definition des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands damit der Definition des „Bemessungsgrundwasserstands“ für Bauwerksabdichtungen gemäß BWK-Regelwerk, Merkblatt BWK-M8 (2009; BWK Bund der Ingenieure für Wasserwirtschaft, Abfallwirtschaft und Kulturbau e.V.). Der Begriff Bemessungsgrundwasserstand wird hier zu Gunsten des Begriffs zu erwartender höchster Grundwasserstand jedoch nicht verwendet, da die zeHGW-Karte auch für andere Fragen neben der nach einer erforderlichen Bauwerksabdichtung zur Verfügung gestellt wird. In diesem Zusammenhang wird auch darauf hingewiesen, dass die Festlegung von Bemessungsgrundwasserständen für Baumaßnahmen im Grundsatz dem Bauherrn bzw. seinem Fachplaner oder -gutachter obliegt. Da dies für den Einzelnen wegen der übergreifenden komplexen, durch den Menschen stark beeinflussten Grundwasserverhältnisse in Berlin allein auf der Grundlage von Grundwasseruntersuchungen am Ort der Baumaßnahme und dem engeren Umfeld mitunter nicht oder nur mit sehr hohem Aufwand möglich ist, stellt das Land Berlin Informationen zum Grundwasserstand für den Bürger zur Verfügung. Die Arbeitsgruppe Landesgeologie der Senatsverwaltung für Umwelt, Mobilität, Verbraucher- und Klimaschutz gibt seit Jahrzehnten Auskünfte zum Grundwasser, damit auch zum höchsten Grundwasserstand (HGW), der von Fachleuten auf der Basis der vorliegenden Grundwasserstandsdaten ermittelt wird. Da der HGW entsprechend seiner Definition (s.o.) kein unbeeinflusster Grundwassersstand sein muss, wird angestrebt, für das gesamte Stadtgebiet eine Karte des zeHGW zu entwickeln, der für in die Zukunft gerichtete Fragestellungen (z.B. Bauwerksabdichtung) aussagekräftiger ist. Der Zugriff auf die Karte über das Internet erlaubt es dem Nutzer, den zeHGW für den gewünschten Standort abzulesen. Bisherige Wartezeiten, die durch die schriftliche Anfrage entstanden, entfallen dadurch. Die zeHGW-Karte ist für vier Gebiete Berlins verfügbar (s. Abbildung 2). Geologisch gesehen handelt es sich um das Gebiet des Berliner Urstromtals und das Gebiet des Panketals . Beide sind dadurch gekennzeichnet, dass ihr Untergrund oberflächennah ganz überwiegend durch gut wasserleitende Sande, aufgebaut ist und sich die Grundwasseroberfläche im Allgemeinen nur in geringer Tiefe (Grundwasserflurabstand wenige Meter, stellenweise auch weniger als einem Meter) befindet (SenStadtUm). Des Weiteren wurde die zeHGW-Karte für die südlich des Urstromtals anschließenden Bereiche der Teltow-Hochfläche und der westlich der Havel gelegenen Nauener Platte entwickelt. Im östlichen Teil ist die Hochfläche von relativ mächtigem Geschiebemergel bzw. Geschiebelehm der Grundmoräne bedeckt, die z. T. auch für gespannte Grundwasserverhältnisse verantwortlich sind, im westlichen Teil sind überwiegend mächtige Sandabfolgen vorhanden. Im Bereich der Nauener Platte sind Geschiebemergel und Schmelzwassersande gleichermaßen verbreitet. Kennzeichnend für das Gebiet südlich des Urstromtales ist, dass die Grundwasseroberfläche in einer Tiefe von meist deutlich größer 10 m, im Grunewald und auf der Wannseehalbinsel teilweise auch größer 20 m anzutreffen ist. Geringe Flurabstände finden sich dagegen entlang der oberirdischen Gewässer z. B. Havel, Grunewaldseen, aber auch im Gebiet um das Rudower Fließ, im südlichen Bereich von Lichtenrade und auf den ehemaligen Rieselfeldern Karolinenhöhe. Aktuell wurde die zeHGW-Karte für den nördlich des Urstromtales und südöstlich des Panketals angrenzenden Teil der Barnim-Hochfläche ergänzt. In diesem Bereich bestimmen die ausgedehnten Geschiebemergelkomplexe der weichsel- und saalekaltzeitlichen Grundmoränen, die zumeist mit Schmelzwassersanden wechsellagern, die hydrogeologischen Verhältnisse maßgeblich. Der Grundwasserleiter ist in diesem Bereich i. A. bedeckt und in weiten Teilen gespannt, z. T. auch artesisch, das hydraulische Gefälle ist vergleichsweise hoch. Der Grundwasserflurabstand kann mehrere zehner Meter erreichen. Da über den Grundmoränensedimenten häufig Decksande abgelagert sind, ist das Vorkommen von Schichtenwasser verbreitet. Für alle Gebiete, in denen z.T. methodisch unterschiedlich vorgegangen wurde, wird hier eine Karte der Grundwasserhöhen mit der Bezeichnung „Zu erwartender höchster Grundwasserstand (zeHGW)“ veröffentlicht.
Die Planung, der Bau und die behördliche Erlaubnis von Anlagen zur Niederschlagswasserversickerung erfordert u. a. zwingend die Berücksichtigung des mittleren höchsten Grundwasserstandes (MHGW). So muss der Abstand zwischen der Sohle der Versickerungsanlage und der Grundwasseroberfläche mindestens einen Meter betragen, wobei als Höhe der Grundwasseroberfläche im Land Berlin – jedenfalls außerhalb der Trinkwasserschutzzonen (s. auch Abschnitt Kartenbeschreibung weiter unten) – der mittlere höchste Grundwasserstand bzw. der zu erwartende mittlere höchste Grundwasserstand (MHGW / zeMHGW) anzusetzen ist ( NWFreiV , Abbildung 1). Weiterhin kann der MHGW im Bauwesen in bestimmten Fällen auch für erdstatische Berechnungen verwendet werden und auch für andere wasserwirtschaftliche und ökologische Fragestellungen von Bedeutung sein. Der mittlere höchste Grundwasserstand (MHGW) ist als der Mittelwert der Jahreshöchstwerte des beobachteten Grundwasserstands definiert. Der MHGW wird anhand von Grundwasserständen berechnet, die an Grundwassermessstellen registriert worden sind. Um statistisch gut gesicherte Werte zu erhalten, sollten die Grundwasserganglinien auf einer möglichst hohen Messfrequenz basieren. Wird der MHGW für einen Ort benötigt, an dem keine bzw. keine geeignete Grundwassermessstelle vorhanden ist, kann der MHGW aus den Werten benachbarter Messstellen interpoliert werden. Der mittlere höchste Grundwasserstand ist in beiden Fällen ein Wert, der aus in der Vergangenheit beobachteten Grundwasserständen ermittelt wird. Der MHGW wird in der Praxis meist für in die Zukunft gerichtete Fragestellungen benötigt. Er ist somit nur dann aussagekräftig, wenn davon auszugehen ist, dass sich der Grundwasserstandsgang in der Zukunft ähnlich wie in der Vergangenheit verhalten wird. In weiten Teilen des Berliner Stadtgebiets ist das jedoch nicht der Fall, da der Grundwasserstand künstlich , teilweise dauerhaft und teilweise zeitlich begrenzt, verändert worden ist. Zu den dauerhaften Maßnahmen , die die natürlichen geohydraulischen Verhältnisse in der Vergangenheit in örtlich unterschiedlichem Ausmaß überprägt haben und auch zu unterschiedlichen Zeiten eingesetzt haben, zählen: die Regenwasserkanalisation, die eine Verminderung der Grundwasserneubildung und damit eine Absenkung des Grundwasserstands zur Folge hat; die dezentrale Regenwasserverbringung über Versickerungsanlagen, wodurch die Grundwasseroberfläche in Abhängigkeit von den Niederschlagsereignissen örtlich angehoben werden kann; Dränagen und Gräben, mit denen der Grundwasserstand gebietsweise gezielt abgesenkt wurde; wasserbauliche Maßnahmen (Stauhaltungen, Ufereinfassungen, Gewässerbegradigungen), die sowohl zu einer Anhebung wie zu einer Absenkung des Grundwasserstandes führen können; in das Grundwasser hineinreichende Bauwerke, mit der Auswirkung eines Aufstaus des Grundwassers in Anstromrichtung bzw. einer Absenkung in Abstromrichtung. Zu den zeitlich begrenzten Maßnahmen bzw. denjenigen, die in ihrem Ausmaß stark variieren können, gehören: Grundwasserentnahmen für die öffentliche und private Wasserversorgung sowie zum Zweck der Wasserfreihaltung von Baugruben oder zur Altlastensanierung, die zur Absenkung der Grundwasseroberfläche führen; Grundwasseranreicherungen zur Erhöhung des Grundwasserdargebots für die öffentliche Wasserversorgung, die in der Umgebung der Anreicherungsanlagen den Grundwasserstand anheben; Reinfiltration von gehobenem Grundwasser, z.B. im Rahmen von Grundwasserhaltungsmaßnahmen für Bauzwecke, wodurch – meist örtlich begrenzt – ebenfalls die Grundwasseroberfläche angehoben wird. Durch diese Vielzahl möglicher künstlicher Maßnahmen mit Auswirkungen auf das Grundwasser wird deutlich, dass es im Einzelfall selbst für Fachleute mitunter schwierig zu beurteilen ist, ob und in welchem Ausmaß beobachtete Jahreshöchstgrundwasserstände, aus denen der MHGW berechnet wird, anthropogen beeinflusst sind und damit in wie weit der MHGW vermutlich auch zukünftig gültig sein wird. Ein anderes Problem ergibt sich daraus, dass sowohl die Beobachtungszeiträume der einzelnen Grundwassermessstellen und auch die Messfrequenzen häufig recht unterschiedlich sind. So gibt es einerseits Messstellen, die bereits seit über 140 Jahren beobachtet werden, andererseits welche, die erst seit wenigen Jahren existieren. Die Messfrequenz variiert zwischen täglichen Messungen, wie heute an den meisten Messstellen des Senats, und 14-täglichen und selteneren Messungen, die den tatsächlichen Gang des Grundwasserstandes und damit seine Höchstwerte nicht so sicher erfassen können. Damit sind die MHGW der einzelnen Messstellen nicht direkt miteinander vergleichbar, was aber insbesondere bei der Interpolation erforderlich ist. In der Praxis erfolgte daher seitens der Berliner Landesgeologie eine relativ zeitaufwändige Datenbeurteilung und –auswahl zur Berechnung des MHGW in jedem Einzelfall. (Anmerkung: Die früher gemachte Angabe des sog. 90er-Perzentilwerts der Grundwasserstandsdaten einer Messstelle zur Festlegung eines Bemessungswerts für Versickerungsanlagen entspricht in etwa dem mittleren höchsten Grundwasserstand.) Die Abbildung 2 zeigt drei Beispiele von Grundwasserganglinien mit MHGW-Werten im Berliner Urstromtal: Die Grundwassermessstellen 5476 und 8979 lassen starke Beeinflussungen durch Grundwasserentnahmen bis in die 1990er Jahre hinein erkennen, wobei das Ende der Beeinflussung hier nicht exakt festzustellen, aber durch den Bearbeiter für die Berechnung des mittleren höchsten Grundwasserstands festzulegen ist. Einen deutlich längeren unbeeinflussten Gang, etwa ab 1980 aber auch in der Zeit zwischen 1965 und 1975 zeigt die Messstelle 137. Zur Ermittlung eines MHGW, der z.B. zur Planung einer Versickerungsanlage benutzt werden soll, macht es nur Sinn, die Daten aus den unbeeinflussten Zeiträumen zu verwenden. Um sowohl den Arbeitsaufwand bei der Ermittlung des MHGW deutlich zu verkleinern als auch das Problem der künstlichen, zeitlich begrenzten Beeinflussung des Grundwasserstandes zu eliminieren, die zu MHGW-Werten führen kann, mit denen zukünftig nicht mehr zu rechnen ist, hat die Arbeitsgruppe Landesgeologie der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt eine Karte des zu erwartenden mittleren höchsten Grundwasserstands , abgekürzt zeMHGW , entwickelt, aus der der gesuchte Wert unmittelbar abgelesen werden kann. Der zeMHGW ist wie folgt definiert: Der zu erwartende mittlere höchste Grundwasserstand (zeMHGW) ist derjenige, der als Mittelwert der Jahreshöchstwerte einer langjährigen Grundwasserstandsganglinie zukünftig zu erwarten ist, sofern der Grundwasserstand in der Umgebung durch künstliche Eingriffe weder abgesenkt noch aufgehöht wird. Nach dieser Definition ist mit dem zeMHGW nach gegenwärtigem Wissensstand unter den folgenden geohydraulischen Randbedingungen zu rechnen: den natürlichen Randbedingungen (z.B. Wasserdurchlässigkeit des Untergrundes); den dauerhaft künstlich veränderten Randbedingungen (z.B. Stauhaltungen der Fließgewässer, s.o.); einer Grundwasserneubildung, die in ihrer Größe und ihren zeitlichen Änderungen in etwa der derzeitigen entspricht. Ein höherer mittlerer höchster Grundwasserstand als der zeMHGW kann grundsätzlich zwar auftreten, aber nur in Folge weiterer künstlicher Eingriffe. Solche Eingriffe (z.B. Einleitungen in das Grundwasser) sind langfristig natürlich nicht vorhersehbar. Sie brauchen aber auch für die meisten Fragen insofern nicht berücksichtigt zu werden, da sie in jedem Fall einer wasserbehördlichen Zulassung bedürfen. Zurzeit ist die zeMHGW-Karte für zwei Gebiete Berlins fertig gestellt. Geologisch gesehen handelt es sich um das Gebiet des Berliner Urstromtals und das Gebiet des Panketals. Beide (s. Abbildung 3) sind dadurch gekennzeichnet, dass ihr Untergrund oberflächennah ganz überwiegend durch gut wasserleitende Sedimente (Böden) aufgebaut ist und sich die Grundwasseroberfläche im Allgemeinen nur in geringer Tiefe ( Grundwasserflurabstand wenige Meter, stellenweise auch weniger als einen Meter) befindet.
Die zeHGW-Karten für das Berliner Urstromtal, die Teltow-Hochfläche und die Nauener Platte, die mit Hilfe von numerischen Grundwasserströmungsmodellen entwickelt wurden (s. Methode), beruhen auf einer außerordentlich umfangreichen Datengrundlage. Zur Erfassung der hydrogeologischen Struktur des Hauptgrundwasserleiters im Berliner Urstromtal standen die Geologischen Schnitte der Landesgeologie zur Verfügung. Als Ergänzung dazu wurden zahlreiche tiefere Bohrungen aus der Datenbank der Landesgeologie ausgewertet. Für die Kalibrierung und Verifizierung der Grundwassermodelle wurden die Ausbaudaten von über 1300 Grundwassermessstellen und ihrer Grundwasserstandsdaten verwendet. Ferner standen Informationen über die Grundwasserförderungen aller Berliner Wasserwerke, Grundwasseranreicherungen sowie über sonstige Grundwasser-Entnahmen (Wasserhaltungen, Eigenwasserversorgungsanlagen, Altlastensanierungen) zu Verfügung. Wesentliche hydraulische Randbedingungen bilden die Oberflächengewässer, die die Vorflut für das Grundwasser darstellen. Hierzu ist eine Vielzahl von Daten – vor allem Pegelstände – und Informationen zum Ausbau der Gewässer verwendet worden. Die Daten für die Grundwasserneubildung wurden aus der Karte des Umweltatlas in das Modell implementiert (SenStadtUm 2012). Zur Plausibilisierung der berechneten zeHGW-Karte für den Bereich des Berliner Urstromtals wurden die Ganglinien von rd. 2.200 Grundwassermessstellen ausgewertet. Für die zeHGW-Karte im Gebiet der Teltow-Hochfläche und der Nauener Platte waren es rd. 1.100. Darüber hinaus konnte auf einen sehr umfassenden Fundus weiterer hydrogeologischer, wasserwirtschaftlicher, geographischer und historischer Informationsquellen zurückgegriffen werden. Zur Entwicklung der zeHGW-Karte für das Panketal wurden die Ganglinien von rd. 150 weiteren Grundwassermessstellen ausgewertet. Gleichfalls wurde umfangreiches Datenmaterial zur Geologie des Panketal-Grundwasserleiters, das bei der Senatsverwaltung vorliegt, genutzt. Für die Panke und einige ihrer Nebengewässer standen Pegeldaten zur Verfügung. Für den südöstlich des Panketals gelegenen Bereich der Barnim-Hochfläche wurde nach einer statistischen Analyse der Grundwasserstände von 43 repräsentativen Messstellen die zeHGW-Karte anhand der für die aktuellen Grundwassergleichenpläne genutzte, aus 98 Messstellen bestehende Datenbasis verwendet.
Die zeMHGW-Karte für das Berliner Urstromtal, die mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodells entwickelt wurde (s. Methode in Erläuterung zeHGW-Karte , sowie Limberg, Hörmann & Verleger (2010)), beruht auf einer außerordentlich umfangreichen Datengrundlage. Zur Erfassung der hydrogeologischen Struktur des Hauptgrundwasserleiters im Berliner Urstromtal standen 57 Geologische Schnitte der Landesgeologie zur Verfügung. Als Ergänzung dazu wurden zahlreiche tiefere Bohrungen aus der Datenbank der Landesgeologie ausgewertet. Für die Kalibrierung und Verifizierung des Grundwassermodells wurden die Ausbaudaten von über 800 Grundwassermessstellen und ihre Grundwasserstandsdaten verwendet. Ferner standen Informationen über die Grundwasserförderungen aller Berliner Wasserwerke, Grundwasseranreicherungen sowie über sonstige Grundwasserentnahmen (Wasserhaltungen, Eigenwasserversorgungsanlagen, Altlastensanierungen) zur Verfügung. Wesentliche hydraulische Randbedingungen bilden die Oberflächengewässer, die die Vorflut für das Grundwasser darstellen. Hierzu ist eine Vielzahl von Daten – vor allem Pegelstände – und Informationen zum Ausbau der Gewässer verwendet worden. Die Daten für die Grundwasserneubildung wurden aus der Karte des Umweltatlas in das Modell implementiert ( SenStadtUm 2012 ). Die Auswahl der Grundwasserstandsdaten, die zur Modellsimulation des zeMHGW geeignet waren, basierte auf rd. 2.200 Grundwassermessstellen. Darüber hinaus konnte im Rahmen der Plausibilisierung der Ergebnisse auf die Karte des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands (zeHGW) für das Gebiet des Berliner Urstromtals und des Panketals zurückgegriffen werden. Zur Entwicklung der zeMHGW-Karte für das Panketal (s. Methode in Erläuterung zeHGW-Karte , sowie Hörmann & Verleger (2016) wurden die Ganglinien von rd. 150 weiteren Grundwassermessstellen ausgewertet. Gleichfalls wurde umfangreiches Datenmaterial zur Geologie des Panketal-Grundwasserleiters, das bei der Landesgeologie vorliegt, genutzt. Für die Panke und einige ihrer Nebengewässer standen Pegeldaten zur Verfügung. Weiterhin wurden für die ergänzende Berechnung des Flurabstandes, also der Differenz zur Geländeoberkante, die Daten des Digitalen Geländemodells DGM 2 mit einer Gitterweite von 2 m und einer Genauigkeit von ca. 0,2 m verwendet.
Elektrische Leitfähigkeit Die Konzentrationsintervalle der Leitfähigkeit sind an den Perzentilen des Senatsmessnetzes innerhalb des “oberen Grundwasserleiters” GWL 2 orientiert. Nach Schleyer & Kerndorff (1992) werden Konzentrationen oberhalb von 840 µS/cm als “anthropogen beeinflusst”, nach Kunkel et al. (2003) bis etwa 1000 µS/cm als “natürlich” bewertet. In Brandenburg wurden im Rahmen der landesweiten Bewertung des Datenbestandes aus den hydrogeologischen Erkundungen (LUA 1996; der gleiche Datenbestand, der im Umland innerhalb des Blattschnittes Verwendung fand) Konzentrationsspannen bis etwa 500 µS/cm als “Hintergrundwerte” interpretiert. Allerdings zeigt sich anhand der aktuellen Bewertung des Grundwasserzustandes in Brandenburg (LUA 2002), dass mittlerweile die Leitfähigkeiten bei den fünf Messstellen, die im unmittelbaren Umland von Berlin beobachtet werden, in Konzentrationsbereiche von 1000 µS/cm und höher angestiegen sind. In Berlin wurden Werte von 600 bis 1200 µS/cm als “typisch” interpretiert (Fugro & Hydor 2002). Diese Tendenz zeigt sich auch anhand der berechneten flächenhaften Übersichten sehr deutlich. Konzentrationen im Bereich von 500 µS/cm und niedriger finden sich im Stadtgebiet nur in den überwiegend bewaldeten Außengebieten (im Tegeler und Spandauer Forst sowie südlich des Müggelsees, jedoch nicht im Grunewald). Im Umland nehmen diese Bereiche größere Anteile ein. Vor allem im Nordosten der Stadt erscheint dies auch heute noch plausibel, so liegt z. B. der Messwert an der Messstelle Zepernick auch im Jahre 2000 noch unterhalb von 1000 µS/cm. Innerhalb der Stadt ist eine steigende Tendenz der Leitfähigkeiten des Grundwassers von den Außenbereichen in Richtung auf die Innenstadt erkennbar. Während in Bereichen mit gespanntem Grundwasser (unter Geschiebemergel auf dem Barnim bzw. dem Teltow) keine signifikant niedrigeren Leitfähigkeiten gegenüber den ungespannten Bereichen erkennbar sind (auch die Lage der Rieselfelder zeigen keinen eindeutigen Einfluss), konzentrieren sich die Gebiete mit den deutlich erhöhten Leitfähigkeiten (oberhalb von 1500 µS/cm) auf die dicht bebauten Flächen in den Ortsteilen Mitte (der Bereich um den Nordbahnhof), Prenzlauer Berg (das Gebiet um die Landsberger Allee / Storkower Straße), Kreuzberg (Gleisdreieck / Yorckbrücken) und Schöneberg bzw. Wilmersdorf (Volkspark). Hier deuten sich jeweils auch Bezüge zu ausgewiesenen Altlastverdachtsflächen an. Als weiterer Bereich, der auch bei vielen anderen Parametern erhöhte Gehalte zeigt, sei das Industriegebiet in Wilhelmsruh entlang der S-Bahnstrecke mit ebenfalls vielen altlastbezogenen und belasteten Messstellen genannt. Gebiete mit Grenzwertüberschreitungen hingegen treten bei der Leitfähigkeit nur sehr untergeordnet und isoliert in den Kerngebieten der genannten Bereiche auf. Eine Sonderstellung nimmt der Bereich in Spandau um den Hahneberg mit der größten Fläche oberhalb des Grenzwertes ein. Dieses Gebiet zeigt auch bei fast allen übrigen Parametern hohe bis sehr hohe Konzentrationen und muss als eindeutig beeinträchtigt bezeichnet werden. Der als Trümmerberg entstandene Hahneberg ist auch gleichzeitig als Altlastverdachtsfläche ausgewiesen. In seiner Umgebung existieren zudem eine Reihe von Grundwassermessstellen des Deponieprogramms, die alle deutlich erhöhte Konzentrationen aufweisen. Bei der Berechnung entstehen Flächen, die bei vielen Parametern mit solchen in der Umgebung des nordöstlich gelegenen Industriegebietes um den Brunsbütteler Damm in Verbindung stehen. Leitfähigkeiten zwischen 1000 und 1500 µS/cm (gelbe Flächen) hingegen verteilen sich relativ diffus innerhalb der Stadt (auch in locker bebauten Gebieten) und können als aktuelles “Hintergrundrauschen” bezeichnet werden. Chloride Chlorid ist geochemisch äußerst mobil und verhält sich dementsprechend im Grundwasser fast wie ein idealer Tracer, d.h. in durchlässigen Gesteinen wird es zumeist nicht zurückgehalten. Quellen von Chlorid für erhöhte Konzentrationen im Grundwasser können Feuchtsalze sein, die im Rahmen des Winterdienstes der Berliner Stadtreinigung (BSR) auf Straßen eingesetzt werden. Dies wird jedoch in Berlin seit einigen Jahren nur noch in sehr geringem Maß und überwiegend auf Straßen mit Regenwasserkanalisation vorgenommen. Stark erhöhte Chloridgehalte im Grundwasser, die nicht geogen durch aufsteigende Tiefenwässer bedingt sind, können auch als Indikatoren für punktuelle Abwassereinleitungen oder für Belastungen aus Deponien gewertet werden. In der Fachliteratur (Schleyer & Kerndorff 1992) werden Konzentrationen oberhalb von 80 mg/l im Grundwasser Norddeutschlands als “anthropogen beeinflusst” bewertet. Untersuchungen der Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) bezeichnen Konzentrationen bis 66 mg/l als “natürlich”. In Brandenburg wurden Werte bis 50 mg/l als Hintergrund angegeben, in Berlin gelten Werte von 14 bis 95 mg/l als “typisch” (Fugro & Hydor 2002) für den oberen Grundwasserleiter (nur GWL 2), Brose & Brühl (1993) nennen 9 bis 69 mg/l als charakteristisch für Waldstandorte in Berlin. Durch glaziale Erosion des Rupeltons ist in einigen Bereichen Berlins ein hydraulischer Kontakt zum tiefer liegenden Salzwasserstockwerk gegeben. Grundsätzlich kann ein Aufstieg von salinar beeinflusstem Grundwasser durch anthropogene Einflüsse (Druckentlastungen durch Grundwasserförderungen oberhalb des Rupeltones) verstärkt werden. Dieses Problem ist im Berliner Raum durch die intensive Nutzung des Grundwassers (Trinkwasserversorgung, Eigenwasserversorgungsanlagen, Absenkung durch Baumaßnahmen) standortspezifisch von besonderer Bedeutung. Die Möglichkeit höherer Konzentrationen in oberflächennahen Grundwasserleitern aufgrund geogener Versalzungen sind in der Stadt eng begrenzt ; z.B. ein Gebiet im nördlichen Neukölln oder der Hauptgrundwasserleiter (GWL 2) im Gebiet des Schmöckwitzer Werders. Dies konnte mit den vorliegenden Daten leider nicht bestätigt werden, da hier keine Messstellen zur Verfügung stehen. In einigen Fassungsbereichen der Berliner Wasserbetriebe (Wasserwerk Friedrichshagen, Beelitzhof) sind lokale Salzeinflüsse in einigen Brunnen bekannt. Durch angepasste Förderstrategien wird in den Problembereichen diesen Einflüssen entgegengesteuert. Von einem flächendeckenden Problem kann derzeit nicht ausgegangen werden. Neben der laufenden Überwachung der Fassungsbereiche der Fördergalerien durch die Berliner Wasserbetriebe, wird derzeit durch die Erweiterung des Berliner Basismessnetzes um tiefere Messstellen das Problem potenziell zunehmend salinarer Aufstiege durch mögliche Klimaänderungen (Druckentlastung durch geringere Grundwasserneubildungen) künftig auch flächendeckend überwacht. Konzentrationen unterhalb von 50 mg/l finden sich in der Stadt fast ausschließlich in den bewaldeten Außenbereichen . Auch in Brandenburg überwiegen Konzentrationen unter 50 mg/l im unmittelbaren Umland. Jedoch finden sich auch Gebiete südlich der Stadt, wo die Konzentrationen großflächig höher als 50 mg/l liegen, hier deutet sich ein Bezug zu den zumeist bis 1990 betriebenen Rieselfeldern an. Innerhalb der Stadt zeigen die Flächen mit erhöhten Chloridgehalten unmittelbaren Bezug zu denjenigen mit erhöhten Leitfähigkeiten. Jedoch sind Bereiche mit deutlich erhöhten Gehalten oberhalb von 100 mg/l kleinräumiger ausgeprägt. Lediglich in Spandau (Hahneberg) sowie in Mitte (Nordbahnhof) und Prenzlauer Berg finden sich hier einige dieser Gebiete. Nur eine Fläche wurde mit Gehalten oberhalb des Schwellenwertes von 250 mg/l ausgewiesen (nordwestlich des Hahnebergs liegt eine Messstelle mit 480 mg/l). Angesichts dieses Ergebnisses kann bei Chlorid nicht von einer signifikant hohen flächenhaften Belastung des Berliner Grundwassers aufgrund diffuser Schadstoffquellen gesprochen werden. Sulfat Sulfat ist ein gut wasserlöslicher Gesteinsbestandteil und wird relativ schnell ausgewaschen. Derzeitige anthropogene Sulfateinträge in den Boden und das Grundwasser sind sehr hoch und vielfältiger Art. In Brandenburg gelten Konzentrationen bis etwa 100 mg/l als Hintergrundgehalte und auch die Untersuchungen von Schleyer & Kerndorff (1992) kommen zu ähnlichen Ergebnissen (100 bis 150 mg/l). Kunkel u.a. (2003) geben Gehalte bis etwa 200 mg/l an. In Berlin hingegen wurden in jüngerer Vergangenheit unter Waldstandorten bereits Gehalte bis in die Größenordnung des aus der TrinkwV abgeleiteten Schwellenwertes als typisch befunden ( 240 mg/l ). Kabelitz (1990) beschreibt Konzentrationen bis zu 1200 mg/l in jungpleistozänen Grundwasserleitern Berlins. Für den Bestandsniederschlag eines Kiefernbestandes um den Grunewald geben Renger u.a. (1989) für den Zeitraum 1986 bis 1989 hingegen nur Sulfatwerte von 5 bis 42 mg/l an. Ursache für die deutlich erhöhten Sulfatkonzentrationen im Berliner Grundwasser ist primär der großflächig über die Stadt verteilte Bau- und Trümmerschutt des 2. Weltkrieges (SenStadtUm 1986); untergeordnet wird auch der Einfluss häuslicher Abwässer genannt (Wurl 1995). Charakteristisch für die meist gipshaltigen Ablagerungen ist, dass sie mehr oder weniger diffus verstreut über die gesamte Stadt verteilt sind. So sind die Bauschuttdeponien Berlins an der Nahtstelle zwischen diffuser und punktueller Eintragsquelle einzuordnen. Vielmehr wurden auch sehr viele kleine (natürliche und künstliche) Hohlräume dazu verwendet, den in großen Mengen vorhandenen Schutt abzulagern. Der Einfluss dieser Ablagerungen soll anhand eines Beispieles verdeutlicht werden: Siebert (1956) kommt zu dem Ergebnis, dass die riesigen ab 1949/50 angefahrenen Trümmerschuttmassen im Bereich des Teufelsberges im Grunewald Mitte der 50er Jahre noch keinen Einfluss auf die Grundwasserbeschaffenheit hatten. Eine direkt im westlichen Abstrom des Teufelsberges gelegene Grundwassermessstelle wies damals einen Sulfatgehalt im Bereich von etwa 50 mg/l auf. Im Rahmen des Hydrogeologischen Strukturmodells für das Wasserwerk Tiefwerder (GCI & AKS 1998) hingegen wird darauf verwiesen, dass in der gleichen Messstelle der Sulfatgehalt mittlerweile auf über 400 mg/l angestiegen ist. Sulfatgehalte unterhalb von 100 mg/l finden sich im Stadtgebiet mit Ausnahme kleiner bewaldeter Areale im Nordwesten sowie im Südosten nicht mehr. Auch südlich und westlich der Stadt liegen die Sulfatwerte in Brandenburg zumeist oberhalb von 100 mg/l. Innerhalb des gesamten Innenstadtbereiches liegen die Werte oberhalb von 180 mg/l ; kleinräumige Ausnahmen finden sich entlang der innerstädtischen Spree (z. B. mit einem mittleren Sulfatwert von 114 mg/l). Räumliche Bezüge zu Bauschuttdeponien sind an vielen Stellen erkennbar (Wilhelmsruh, Spandau, Teufelsberg). Die höchsten Sulfatgehalte (oberhalb von 360 mg/l) finden sich flächenhaft in den dicht bebauten Innenstadtgebieten. Hiervon betroffen ist z. B. ein ca. 30 km 2 großes Gebiet beiderseits des Unterlaufes der Panke nach Osten bis nach Friedrichshain. Die Sulfatgehalte reichen hier punktuell bis oberhalb von 800 mg/l (z.B. an der Eberswalder Straße südlich des Jahn-Sportparkes mit einem Mittelwert von 872 mg/l). Bei der Berechnung der Verweilzeiten des Sickerwassers (BTU 2003) wurden hier, am Südrand des Barnims, Zeiträume von weniger als 50 Jahren ermittelt, so dass das Eintragsszenario aufgrund des Stoffinputs der Ablagerungen nach dem zweiten Weltkrieg plausibel erscheint. Ein Sonderfall sind jedoch die ebenfalls extrem hohen Sulfatgehalte im südwestlichen Grunewald entlang des östlichen Havelufers. Auch hier liegen die Werte bis zu 900 mg/l (mit 872 mg/l an der Havelchaussee oder mit 922 mg/l in den Havelbergen). Trümmer- und Bauschuttablagerungen kommen hier zumindest bei der letztgenannten Messstelle als Ursache kaum in Frage. In Fugro & Hydor (2002) wurde als Ursache solch hoher Gehalte Grundwasserabsenkung in Folge von Entnahmen der Brunnen des WW Beelitzhof genannt. Diese könnte zur Belüftung ehemals gesättigter Bereiche und damit zur Oxidation von dispers im Sediment verteilten sulfidischen Schwefels führen. Auch Sommer von Jarmersted (1992) führt dies als Erklärung für die extrem hohen Sulfatgehalte dieser Messstellen auf. Das Schichtenverzeichnis einer der Messstellen weist zudem direkt oberhalb des Filters in 19-25 Meter unter Gelände Lagen von eemwarmzeitlichen Faulschlämmen auf, welche eine zusätzliche Quelle für den sulfidischen Schwefel sein könnten. Um diese Hypothese zu überprüfen, zeigt die nachfolgenden Abbildungen die Ganglinien der Grundwasserstände der Messstellen 1172 und 1276. Die Geländehöhen liegen bei der Messstelle 1172 bei etwa 40 m, bei der Messstelle 1276 bei etwa 49 m. Es handelt es sich also beide Male um Flurabstände im Bereich von 10 bis 20 Meter. Deutlich zu erkennen sind drastische Schwankungen der (hier freien) Grundwasseroberfläche mit Gesamtamplituden bis zu 5 Meter. Diese können nicht durch natürliche Ursachen erklärt werden. Bei beiden Messstellen ist bis etwa Ende der siebziger Jahre ein deutlicher Rückgang der Grundwasserstände zu erkennen, der nur durch erhöhte Wasserwerksförderungen erklärt werden kann. Ob die extrem hohen Sulfatgehalte jedoch tatsächlich durch Pyritoxidation erklärt werden können, kann nur nach hydrogeochemischen Bilanzierungen der Inhaltsstoffe der hier auch sehr harten, nicht sauren Grundwässer geklärt werden. Weitere Ursachen sind zu prüfen. Kalium Kalium ist ein Alkalimetall und – wie Natrium – sehr reaktionsfähig. Natürliche Konzentrationen erreichen i. d. R. nur wenige mg/l, die Hintergrundwerte liegen bei etwa 3 bis 4 mg/l (LUA 1996, Schleyer & Kerndorff 1992, der Grenzwert der TrinkWV liegt bei 12 mg/l). Außer durch die Verwitterung silikatischer Gesteine wird Kalium laufend durch die Mineralisation von totem pflanzlichem Material dem Boden zugeführt. Auch die landwirtschaftliche Düngung oder fäkale Verunreinigungen (z. B. durch undichte Abwasserrohre) können zu hohen Werten führen. Kalium ist i. a. geochemisch nicht sehr mobil, da eine Sorption an Tonmineralien stattfinden kann. Fehlen diese jedoch – wie das in den überwiegend sandigen Sedimenten des Urstromtales der Fall ist – kann der Stoff leicht ins Grundwasser gelangen. In Brandenburg wurde festgestellt, dass dies aktuell sehr häufig der Fall ist, an zahlreichen Messstellen ist sogar bereits der Grenzwert der TrinkWV überschritten (LUA 2002). Auch anhand der Primärstatistik der Senatsmessstellen des Hauptgrundwasserleiters (GWL 2) zeigte sich diese Tendenz. Zwar liegt etwa die Hälfte der Messstellen im Bereich des geogenen Hintergrundes (50-Perzentil 3,2 mg/l), aber jede vierte Messstelle ist mit Konzentrationen oberhalb von 7 mg/l deutlich beeinflusst . Dies bestätigt auch das regionale Verteilungsbild der berechneten Konzentrationen. Deutlich erkennbar ist der Bezug zu den Gebieten mit gespannten Grundwässern unter Geschiebemergel. Hier überschreiten die Konzentrationen nur selten Werte von etwa 6 mg/l – auch nicht in der dicht bebauten Innenstadt am Südrand des Barnims mit hohen Sulfatgehalten. Eine Ausnahme stellt das landwirtschaftlich genutzte Gebiet im Norden der Stadt um Lübars-Blankenfelde dar, wo auch unter Geschiebemergel Kaliumgehalte oberhalb von 12 mg/l vorherrschen. Möglich ist hier auch der Einfluss einer lokalen Altlast- und Bauschuttfläche in den Niedermoorwiesen am Tegeler Fließ (Kaliumgehalt von 26 mg/l an der Messstelle 10839). Im Urstromtal hingegen liegen in der Innenstadt die Konzentrationen fast überall oberhalb von 6 mg/l, in großen Arealen sogar oberhalb von 12 mg/l. Genannt sei der gesamte Bereich nördlich (Münchehofe) und westlich des Müggelsees entlang der Spree bis zur Wuhlheide. Im Grunewald hingegen sind die Kaliumwerte niedrig – ein Indiz dafür, dass es sich bei Kalium nicht um die gleichen Eintragsursachen wie bei Sulfat handeln kann. Das in Brandenburg bekannte Kaliumproblem ist somit auch in Berlin vorhanden und sollte – neben den beschriebenen Sulfatgehalten – nicht unterschätzt werden. Ammonium Ammonium tritt in den Lockergesteinsgrundwasserleitern Norddeutschlands oft in hohen Konzentrationen auf, die z. T. höher als der Grenzwert der TrinkwV von 0,5 mg/l sind. Dieser Konzentrationsbereich wurde in Brandenburg auch als geogener Hintergrund ermittelt, in Niederungen noch etwas höher bis 0,8 mg/l. Der Grund für das Auftreten von Ammonium in diesen Konzentrationen liegt in den vielerorts reduzierten Milieubedingungen der feinkörnigen quartären Grundwasserleiter. Einflüsse anthropogener Verunreinigungen (Fäkalien, Abwasser) können das noch verstärken. Besonders häufig liegt Ammonium in Niederungsbereichen mit reduzierten (anoxischen) Verhältnissen erhöht vor. Als Quelle erhöhter Gehalte kommen hier organische, torfige Bestandteile im Sediment in Frage, aus dem gebundener Stickstoff periodisch ausgetragen werden kann. In reinen Sanden liegen die Werte dagegen oft unterhalb 0,1 mg/l. Wie bereits erläutert wurde, ergab die Variogrammanalyse der absoluten Messwerte von Ammonium keine interpretierbaren Korrelationen, so dass hier das Indikator-Kriging-Verfahren mit einem Schwellenwert von 0,5 mg/l angewendet wurde. Es zeigt sich bei Ammonium ein deutlicher Bezug zu Gebieten mit gespannten Grundwässern unter Geschiebemergel. Unter den Geschiebemergelhochflächen des Barnim und des Teltow sind durchweg nur geringe Wahrscheinlichkeiten der Überschreitung der Schwellenwerte erkennbar. Niedrigere Werte im Urstromtal dagegen finden sich vor allem dort, wo es sich entweder um glazigene Nachschüttsande im Bereich westlich und östlich der Unterhavel oder um reine Talsande mit Flugsandeinschaltungen (Tegeler und Spandauer Forst) handelt. Im Gegensatz hierzu stehen Talsande in den zentralen Bereichen des Urstromtales mit Einschaltungen schluffiger und / oder humoser Bestandteile. Besonders hoch liegen die Werte im Abstrom des ehemaligen Rieselfeldes Münchehofe. Hier fand über Jahrzehnte ein massiver Stickstoffeintrag in den Grundwasserleiter statt, der sich in sehr hohen Wahrscheinlichkeiten ausdrückt. Die überraschend hohen flächendeckenden Ammoniumgehalte im Innenstadtbereich stehen möglicherweise entweder mit der jahrhundertelangen ungeklärten diffusen Abwasserverbringung in den Untergrund Berlins oder mit aktuellen Verlusten aus dem Kanalnetz im Zusammenhang. Hierzu können nur weiterführende Untersuchungen Aufschluss geben. Oxidierbarkeit Als Maß für die im Grundwasser gelösten anorganischen und organischen Stoffverbindungen wird der Parameter Kaliumpermanganatverbrauch (gemessen als CSV-Mangan, umgerechnet auf die Oxidationsäquivalente bezogen auf O 2 in mg/l) herangezogen. Die organischen Substanzen entstammen bei nicht beeinträchtigten Grundwässern zumeist der belebten Bodenzone. Die gelösten organischen Stoffe dienen den im Grundwasser lebenden Mikroorganismen als Energie- und Kohlenstoffquelle und werden daher vor allem in Gegenwart von Sauerstoff in gelöster Form relativ rasch zersetzt. In vielen Fällen sind gelöste organische Stoffe im Grundwasser jedoch auf anthropogene Verunreinigungen (z. B. durch Abwasser oder künstliche organische Stoffverbindungen) zurückzuführen. In feinkörnigen sandig-schluffigen Grundwasserleitern sind zudem oft hohe Eisen- und Manganverbindungen gelöst, die als reduzierte anorganische Stoffverbindungen ebenfalls zu hohen CSV-Mangan-Werten führen. Der geogene Hintergrund in Brandenburg liegt – wie auch der Grenzwert der TrinkwV sowie der von Schleyer & Kerndorff (1992) als Beginn anthropogener Beeinträchtigung bewertete Bereich – bei 5 mg/l. In Niederungen mit anmoorigen Auflagen kann er auch geringfügig darüber liegen. Das Bild zeigt einen deutlichen regionalen Bezug zu den hydrogeologischen Randbedingungen im Stadtgebiet: im Bereich der Hochflächen liegen die Werte in unauffälligen, im Urstromtal in generell erhöhten Konzentrationsbereichen. Vor allem entlang der innerstädtischen Spree (Wuhlheide) sowie der Oberhavel und in Spandau liegen die Werte oftmals oberhalb von 5 mg/l. Hier finden sich sowohl die entsprechenden anmoorigen Sedimente als auch anthropogene Beeinträchtigungen im Umfeld industrieller Nutzungen (Haselhorst, Siemensstadt). Ortho-Phosphat Phosphor ist nur unter anaeroben Bedingungen mobil und im Boden zumeist an Tonminerale und Metallhydroxide gebunden. Als natürliche Hintergrundgehalte gelten in Lockergesteinen Werte bis etwa 0,2 bzw. 0,3 mg/l ortho-Phosphat (LUA 1996). Höhere Phosphatgehalte im Grundwasser deuten auf anthropogene Beeinträchtigungen hin und sind vor allem für Oberflächengewässer in der Region Berlin und Brandenburg problematisch, da diese hier weitgehend vom Grundwasser gespeist werden. Das Bild zeigt die Ergebnisse der Berechnungen in Bezug auf die Wahrscheinlichkeiten der Überschreitung des gewählten Schwellenwertes von 0,3 mg/l mit dem Indikator-Kriging-Verfahren (auf die Darstellung der Flächenberechnung mit den Originaldaten wurde hier – analog zu Ammonium – verzichtet): Der hydrogeologische Bezug ist – wie auch bei Ammonium und der Oxidierbarkeit – deutlich erkennbar. In den gespannten Grundwasserleitern sind die Phosphatgehalte durchweg gering (zumeist unterhalb von 0,05 mg/l). Höhere Konzentrationen und damit auch höhere Wahrscheinlichkeiten der Überschreitung des Schwellenwertes von 0,3 mg/l sind in den unbedeckten Lagerungspositionen des Urstromtales und insbesondere dort erkennbar, wo holozäne Torf- und Muddeablagerungen entlang der Gewässer auftreten. Dieses Bild wurde auch in Brandenburg anhand der Messwerte des Grundmessnetzes festgestellt (LUA 2002). In diesen Gebieten ist organisch gebundener bzw. komplexierter Phosphor mit dem Bodensickerwasser leichter verlagerbar, da organische Anionen die Sorption des Phosphates blockieren. Im Berliner Raum tritt dies vor allem entlang der Oberhavel (Hennigsdorf, Heiligensee und Spandau) bis zum Mündungsbereich der Spree in die Havel sowie im Bereich des Spandauer Forstes auf. Überall dort befinden sich z. T. mächtige Mudden und torfige Ablagerungen. Überraschend ist lediglich, dass auch im Randbereich der Halbinsel Tegelort (am östlichen Havelufer bzw. am Tegeler See) an einigen Messstellen sehr hohe punktuelle Phosphatgehalte auftreten, da hier keine organogenen Sedimente in der Geologischen Übersichtskarte 1 : 100 000 (LGRB & SenStadt 1995) eingetragen sind. Des Weiteren sind im Bereich des Wasserwerkes Johannisthal hohe Phosphatgehalte im Grundwasser zu erkennen; auch hier treten mächtige holozäne Ablagerungen auf. Nördlich des Müggelsees hingegen sind die hohen Phospatgehalte im Grundwasser durch die Verunreinigung des Klärwerkes Münchehofe zu erklären. Im gesamten Berliner Teil des Einzugsgebietes der Dahme sind erhöhte Phosphatgehalte zu verzeichnen. Bor Bor ist im Grundwasser ein Problemstoff, weil es als Bestandteil der Waschmittel (Perborate) in großen Mengen über das Abwasser in die Umwelt freigesetzt wird. Wegen seiner geringen geogenen Konzentration (außer in tiefensalinar versalzenen Wässern) ist es ein geeigneter Indikator für anthropogene Beeinflussungen des Grundwassers. Nach Schätzungen stammen etwa zwei Drittel des in der Umwelt vorhandenen Bors aus anthropogenen Quellen (LfU 2001a). In Reinigungsmitteln wird es für Desinfektion und Bleichung verwendet. Außerdem ist es Bestandteil von Düngemitteln . Aufgrund der vielseitigen Verwendung ist Bor häufig in Abwässern zu finden. Bor gelangt über undichte Abwasser- und Abfallanlagen und über die Infiltration von Oberflächenwasser in das Grundwasser. So treten erhöhte Borwerte am ehesten in Gebieten mit hoher Besiedlungs- und Industrialisierungsdichte auf. Der Grenzwert der TrinkwV liegt bei 1000 µg/l. Beeinflussungen zeigen sich ab etwa 80 µg/l (Schleyer & Kerndorff 1992). In Berlin liegen bisher keine flächendeckenden Untersuchungen zu Borgehalten im Grundwasser vor. Die bisherigen Untersuchungen deuten auf Korrelationen zu den Sulfatgehalten hin; räumlich wurde festgestellt, dass die dicht bebauten Innenstadtarealen erkennbar höhere Borgehalte zeigen. Diese räumlichen Inhomogenitäten ohne klaren Bezug zu den verwendeten Zusatzinformationen zeigen sich im Stadtgebiet: Besonders niedrige Konzentrationen finden sich im Grunewald und im Norden (Tegeler Forst, Frohnau), besonders hoch vor allem entlang der innerstädtischen Spree, aber auch im landwirtschaftlich genutzten Gebiet um Lübars und Blankenfelde. In der Innenstadt finden sich fast durchgehend Gehalte oberhalb von 100 µg/l und damit eine erkennbare diffuse Beeinflussung, die mit undichten Kanalsystemen in Verbindung stehen könnte. Hier müsste eine Einzelfallanalyse der besonders belasteten Messstellen (oberhalb von 250 µg/l) durchgeführt werden. Gesamtbetrachtung Ziel der Arbeiten war die Übertragung von punktuell vorliegenden Informationen zur Grundwasserbeschaffenheit in flächenhafte Aussagen . Hierfür wurden Messstellen der Messnetze von Berlin und Brandenburg, aus altlastbezogenen Sonderuntersuchungen, der Berliner Wasserbetriebe sowie aus hydrogeologischen Erkundungsmaßnahmen herangezogen. Die Messstellenauswahl wurde anhand der Zuordnung zum wasserwirtschaftlich genutzten Hauptgrundwasserleiter in der Region (GWL 2) vorgenommen; bei Mehrfachausbau im gleichen GWL wurde die jeweils zuoberst ausgebaute Messstelle ausgewählt. Insgesamt konnten etwa 1400 Messstellen recherchiert und ausgewählt werden, das entspricht etwa einer mittleren Dichte von etwa 1 Messstelle / km 2 . Es wurden acht Parameter anhand ihrer hydrochemischen Relevanz in Bezug auf das von diffusen Schadstoffquellen ausgehende Risiko für das Grundwasser ausgewählt. Große Aufmerksamkeit wurde der Datenprüfung und -aufbereitung gewidmet. Da insbesondere die altlastbezogenen Sondermessstellen in Berlin clusterartig auf engem Raum mit hohen hydrochemischen Variabilitäten angesiedelt sind, musste hier in Vorbereitung der geostatistischen Analyse eine individuelle Prüfung von Einzelmesswerten bzw. -analysen vorgenommen werden. Räumlich und zeitlich nicht plausible Werte wurden aus der Datenbasis eliminiert. Im Anschluss daran wurde von den überwiegend aus der zweiten Hälfte der neunziger Jahre vorliegenden Analysen der arithmetische Mittelwert pro Messstelle und Parameter gebildet. Räumliche Zusatzinformationen wurden zur Interpretation der Berechnungsergebnisse herangezogen, jedoch aufgrund der kleinräumigen Variabilität innerhalb des Ballungsraumes Berlin nicht unmittelbar in die Regionalisierung miteinbezogen. Die Datenbasis wurde anschließend einer Variogrammanalyse unterzogen. Mit Ausnahme von Ammonium und Ortho-Phosphat zeigen die übrigen sechs Parameter einen Zusammenhang der Variabilitäten in Abhängigkeit von der Entfernung der Messpunkte, so dass das Ordinary-Kriging-Verfahren durchgeführt werden konnte. Bei Ammonium und Ortho-Phosphat liegen auch jeweils der Anteil der Messwerte unterhalb der Bestimmungsgrenze relativ hoch, so dass hier eine Indikatorcodierung mit anschließender Regionalisierung vorgenommen werden musste. Das Ergebnis ist dann nicht konzentrationsorientiert, sondert liefert Aussagen zur Wahrscheinlichkeit der Überschreitung in Bezug auf einen gewählten Schwellenwert. Die Ergebnisse der Flächenberechnung zeigen sehr deutlich das flächenhafte Ausmaß des langjährigen Stoffeintrages in das oberflächennahe Grundwasser in Berlin an: während bei Chlorid und Bor vorwiegend von lokalen Belastungen gesprochen werden kann, sind vor allem bei Sulfat große Bereiche des Stadtgebietes von drastischen Konzentrationserhöhungen bis weit oberhalb des Grenzwerts der Trinkwasserverordnung (TrinkwV) betroffen – primäre Ursache ist hier die großflächige Verbringung von Bau- und Trümmerschutt. Bei Ammonium und Kalium sind – neben geogenen Ursachen, wie anmoorigen Sedimenten – andere anthropogene Quellen, wie z. B. die ehemalige Verbringung von Abwasser oder aktuelle Verluste aus dem Kanalnetz zu vermuten.
Meßprogramme Zur Zeit liegt für Berlin noch kein einheitlicher Datenbestand vor. Aus diesem Grund mußte für Ost- und West-Berlin auf unterschiedliche Meßprogramme zurückgegriffen werden. Für West-Berlin wird die Qualität des oberflächennahen Grundwassers durch das Routinemeßprogramm der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umweltschutz regelmäßig überwacht. Es umfaßt 118 Straßenbrunnen und 75 Grundwasserbeobachtungsrohre. Die Wasserproben werden im Abstand von einem halben Jahr jeweils im Winter- und Sommerhalbjahr gezogen. Die Untersuchungen erstrecken sich auf den physikalisch-chemischen Bereich und umfassen folgende Parameter: Temperatur, Trübung, Geruch, Färbung, pH-Wert, Leitfähigkeit, Säurekapazität bis pH = 4,3, Sulfat, Ammonium-Stickstoff, Nitrit-Stickstoff, Nitrat-Stickstoff, anorganischer Stickstoff, Orthophosphat-Phosphor, Mangan, Eisen, Magnesium, Calcium, Chlorid, organischer Kohlenstoff, chemischer Sauerstoffbedarf (Oxidierbarkeit über Kaliumpermanganat-Verbrauch, 1987 eingestellt). Zusätzlich wird das Routinemeßprogramm durch Sonderuntersuchungen z.B. auf Schwermetalle und AOX (adsorbierbare halogenierte Kohlenwasserstoffe) ergänzt. Außerdem werden die Straßenbrunnen in einem Turnus von drei Jahren von den Bezirken durch die Bestimmung bakteriologischer sowie physikalisch-chemischer Parameter auf Trinkwasserqualität gemäß der Trinkwasserverordnung von 1990 untersucht. Weiterhin werden seit 1985 Altablagerungen/Deponien durch das Deponieüberwachungsprogramm der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umweltschutz regelmäßig kontrolliert. Hierzu sind ca. 500 Grundwasserbeobachtungsrohre im An- und Abstrombereich der belasteten Flächen installiert worden. In der Regel werden vier Messungen pro Jahr durchgeführt. Für Ost-Berlin konnte auf die Daten des Grundwassergütemeßnetzes der ehemaligen Wasserwirtschaftsdirektion bzw. Oberflußmeisterei Berlin mit ca. 320 Meßpunkten zurückgegriffen werden, die in der Regel zweimal pro Jahr beprobt wurden. Ausgewählte Meßpunkte Als Datengrundlage für West-Berlin wurden 94 Straßenbrunnen und 68 Grundwasserbeobachtungsrohre aus dem Routinemeßprogramm ausgewählt. Auswahlkriterium war die Verfilterung im ersten Grundwasserleiter, gleichzeitig wurde eine gleichmäßige Verteilung der Meßpunkte angestrebt. Ergänzend wurden 17 Meßpunkte des Deponieüberwachungsprogramms hinzugenommen. In der vorliegenden Karte sind die Mittelwerte aus den Messungen des Jahres 1989 dargestellt. Nur für die Oxidierbarkeit mußten Meßergebnisse aus dem Jahr 1986 verwendet werden, da ab 1987 keine Bestimmung dieses Parameters mehr erfolgte. Zur Beurteilung der Belastung mit organischen Stoffen wird die Untersuchung auf den Gehalt an gelöstem organischen Kohlenstoff als ausreichend angesehen. Die Datengrundlage für Ost-Berlin basiert auf den Analyseprotokollen des Grundwassergütemeßnetzes der ehemaligen Wasserwirtschaftsdirektion Berlin aus dem Zeitraum 1989/90, wobei auch hier aus den Beprobungen jeder Meßstelle der Mittelwert gebildet wurde. Durch fehlende Messungen und Lagekoordinaten sowie die Verfilterung der Brunnen in tieferen Grundwasserleitern reduzierte sich die Anzahl der Meßpunkte erheblich, so daß nur noch 59 Meßpunkte zur Darstellung verwendet wurden. Ergänzend wurden daher Meßpunkte des Projektes ”Ökologische Ressourcenplanung Berlin und Umland” hinzugenommen (BMUNR/UBA 1992). Diese Daten stammen aus hydrologischen Erkundungsarbeiten der Jahre 1988 bis 1991. Insgesamt liegen für die östlichen Stadtbezirke somit 95 Meßstellen vor. Zum Großteil handelt es sich hierbei um Eigenwasserversorgungsanlagen und Straßenbrunnen. Zur Ermittlung der Belastung mit Pestiziden wurden 1990 in einem speziellen Meßprogramm 48 Grundwasserbeobachtungsrohre in West-Berlin und im Jahr 1991 31 Meßstellen überwiegend in Ost-Berlin beprobt und untersucht. Einige Meßpunkte mit Belastungen wurden sowohl 1990 als auch 1991 beprobt. Für die Darstellung in der Karte wurde in diesen Fällen der jeweils aktuellere Wert herangezogen. Insgesamt konnten 69 Meßpunkte dargestellt werden. Die AOX -Daten stammen aus einem Sonderuntersuchungsprogramm, in dem die Meßstellen des West-Berliner Routineprogramms 1989 einmalig beprobt wurden. Zusätzlich wurden für diesen Parameter einige Analysen aus Wasserproben hinzugenommen, die im Zuge von Grundwasserhaltungen bei Baumaßnahmen in den Jahren 1989 bis 1992 im gesamten Stadtgebiet gezogen wurden.
Grundsätzlich gilt, daß die Grundwasseroberfläche im Berliner Raum in ihrer hydrogeologisch bedingten Ausprägung auch unter den heutigen beeinflußten Zuständen noch zu erkennen ist. Das Grundwasser fließt von den Hochflächen des Barnim und Teltow in das Warschau-Berliner Urstromtal mit der Spree als Vorfluter und von der Nauener Platte in das Haveltal . Das Ausmaß der Veränderung dieses natürlichen Fließverhaltens sowie die Höhenlage der Grundwasseroberfläche sind abhängig von den Niederschlagsbedingungen, vor allem aber vom Einfluß der Grundwasserentnahmen und -einleitungen. Karte 02.12.1: Grundwasserhöhen im Mai 1976 (relativ geringer Grundwasserstand) Das Wasserwirtschaftsjahr 1976 war zum einen gekennzeichnet durch geringe Niederschläge (70 % des 60jährigen Mittels), zum anderen durch umfangreiche Eingriffe in den Grundwasserhaushalt. Die Grundwasserfördermengen erreichten einen neuen Höchststand. Neben den öffentlichen Versorgungsbetrieben waren dafür vor allem die vielfältigen Tiefbaumaßnahmen verantwortlich (vgl. Tab. 1). Besonders im Westteil der Stadt zeigen sich ausgeprägte Entnahmetrichter infolge der U-Bahn-Baustellen (Linie 7 Fehrbelliner Platz – Spandau) und der Stadtautobahn (Innsbrucker Platz). Die Grundwasserabsenkung im südlichen Bereich des Bezirkes Wedding ist auf ein privates Bauvorhaben zurückzuführen. Die Spitzenwerte der öffentlichen Grundwasserförderung in West-Berlin zeigen sich u. a. in ausgeprägten Entnahmetrichtern der Wasserwerke Jungfernheide und Beelitzhof. Bis auf die Galerie Kuhlake des Wasserwerkes Spandau förderten bereits alle Wasserwerke im heutigen Ausbauumfang. Daneben beeinflußten auch die 315 größeren Eigenwasserversorgungsanlagen merklich den Verlauf der Grundwasserhöhen. Im Ostteil der Stadt ist aufgrund der unzureichenden Datenlage keine flächendeckende Darstellung möglich. Bemerkenswert ist der damalige geringe Ausbaugrad des größten Wasserwerkes in Friedrichshagen. 1976 existierten nur die Galerien A – D nördlich des Müggelsees (vgl. auch Karte 02.11). Die großen Förderanlagen südlich des Sees wurden erst zwischen 1982 und 1984 in Zusammenhang mit dem gestiegenen Bedarf durch die Errichtung der Neubaugebiete Marzahn, Hellersdorf und Hohenschönhausen sowie der Reduzierung der Oberflächenwasserentnahme aus dem Müggelsee in Betrieb genommen. Die 1976 bereits vorhandenen Galerien förderten im Mai 1976 mit rund 14,6 Mio. m 3 Rohwasser einen neuen Höchstwert für diesen Monat, so daß sich entsprechend stark ausgebildete Absenktrichter im Bereich der Wasserwerke zeigen. Großbauvorhaben im Ostteil der Stadt mit Grundwasserhaltungen gab es im wesentlichen im Bezirk Mitte mit dem Bau des Palastes der Republik, der Charité und verschiedener Hotels sowie dem Ausbau der Friedrichstraße. Über die Fördermengen der Eigenwasserversorgungsanlagen liegen keine Angaben vor. Grundwasseranreicherungsmaßnahmen und Wiedereinleitungen bei Baumaßnahmen zur Stabilisierung des Grundwasserhaushaltes wurden im gesamten Stadtgebiet durchgeführt. Im Westteil handelte es sich um etwa 45 Mio. m 3 , davon wurden 52 % im Bereich des Wasserwerkes Jungfernheide, der Kuhlake und Saatwinkel versickert. Weitere 38 % wurden bei Baumaßnahmen wiedereingeleitet (vgl. Tab. 1). Im Ostteil wurde im Bereich des Wasserwerkes Johannisthal zwischen 1972 und 1976 eine Grundwasseranreicherung über Erdbecken betrieben. Die infiltrierte Höchstmenge betrug 1973 1,5 Mio. m 3 . Im Wasserwerk Stolpe wird seit 1974 auf den angrenzenden Havelwiesen Grundwasser angereichert. Die durch natürliches Gefälle zur Anreicherung geleiteten Mengen liegen bei etwa 6 Mio. m 3 /Jahr. Karte 02.12.2: Grundwasserhöhen im Mai 1988 (relativ hoher Grundwasserstand) Gegenüber dem stark abgesenkten Grundwasserspiegel im Mai 1976 bietet sich für große Teile des Stadtgebietes ein verändertes, für beide Stadthälften unterschiedliches Bild. Im Westteil der Stadt steigt seit Mitte der 80er Jahre der Grundwasserspiegel wieder an. Besonderes Gewicht kommt dabei der Reduzierung der Grundwasserförderungen durch Eigenwasserversorgungsanlagen und dem Rückgang von Entnahmen durch Grundwasserhaltungen und -sanierungen zu. Gegenüber 1976 wurden hierdurch 1988 insgesamt 78 Mio. m 3 Grundwasser weniger gefördert (vgl. Tab. 1). Zur Entlastung des Grundwasserhaushaltes trugen ebenso die erheblichen Steigerungen der künstlichen Grundwasseranreicherungen gegenüber 1976 durch die Berliner Wasser-Betriebe bei (+ 88 %). Die Fördermengen der Berliner Wasser-Betriebe blieben gegenüber 1976 weitgehend unverändert; verschoben haben sich jedoch die Mengenanteile der einzelnen Wasserwerke. Klimatologisch wurde diese günstige Entwicklung durch milde und niederschlagsreiche Winter- und Frühjahrsmonate unterstützt. Im Ostteil der Stadt fallen im Vergleich zu 1976 besonders die Veränderungen im Bereich des Köpenicker Forstes auf. Der Ausbau der südlichen Galerien des Wasserwerkes Friedrichshagen ab Anfang der 80er Jahre führte hier zu der Ausbildung von Absenktrichtern sowie als Folge in späteren Jahren zu einer Beeinträchtigung der Vegetation vor allem einzelner Feuchtgebiete. Für die Eigenwasserversorgungsanlagen und Grundwasserentnahmen bei Baumaßnahmen liegen für das Jahr 1976 für den Ostteil der Stadt keine Angaben vor. 1988 umfaßten die Fördermengen der gebührenpflichtigen Eigenwasserversorgungsanlagen (ohne Krankenhäuser, Sportanlagen, Tierparks u. ä. öffentliche Einrichtungen) 12,9 Mio. m 3 , bei Baumaßnahmen wurden rund 12,7 Mio. m 3 abgepumpt. Vor allem im Bezirk Mitte führten umfangreiche Bauvorhaben daher zu einem ähnlich tiefen Grundwasserniveau wie 1976. Die Neubaugebiete Marzahn und Hellersdorf liegen dagegen auf der Barnim-Hochfläche, wo aufgrund des hohen Flurabstandes keine Grundwasserabsenkungen erforderlich waren. Grundwasseranreicherungen im Ostteil fanden 1988 im Bereich des Wasserwerkes Stolpe in einem Umfang von rund 5,6 Mio. m 3 statt. Karte 02.12.3: Grundwasserhöhen im Mai 1990 Im Mai 1990 zeigt sich für West-Berlin ein gegenüber 1988 nur leicht veränderter Verlauf der Grundwasserstände. Klimatologisch ist das Abflußjahr 1990 mit 628 mm Niederschlag (Meßpunkt Dahlem) als durchschnittlich einzustufen. Die Fördermengen der öffentlichen und privaten Brunnen sowie die Grundwasseranreicherungen bewegen sich auf vergleichbarem Niveau (vgl. Tab. 1) und führen daher zu keiner wesentlichen Veränderung der Grundwasseroberfläche. Für den Ostteil der Stadt einschließlich des Wasserwerks Stolpe gilt wiederum eine andere Entwicklung. Bedingt durch die wirtschaftlichen Folgen der Vereinigung und eine damit einhergehende geringere gewerblich/industrielle Nachfrage förderten die östlichen Wasserwerke 1990 31,3 Mio. m 3 weniger als 1989. Als Folge dieser Mengenreduzierungen bilden sich geringere Absenktrichter im Bereich der Galerien und zeigt sich ein ausgeglicheneres Bild mit geringerem Gefälle im übrigen östlichen Stadtgebiet. Die Grundwasseranreicherung auf der Havelniederung am Wasserwerk Stolpe blieb mit 6,2 Mio. m 3 gegenüber 1988 weitgehend unverändert. Aufgrund der "Übergangssituation" dieses Zeitpunktes ist gerade in den östlichen Bezirken im Zusammenhang mit neuen Industrieansiedlungen und Wohnbauprojekten mit einem Wiederanstieg der Nachfrage zu rechnen. Der Wasserverbrauch aus der öffentlichen Wasserversorgung unter Berücksichtigung sämtlicher Verbrauchergruppen betrug 1990 im Westteil der Stadt je Einwohner täglich 233 Liter, im Ostteil 318 Liter. Für längerfristige Gesamtbetrachtungen wird ein Verbrauch von 240 Litern je Einwohner und Tag angestrebt. Zur langfristigen Sicherung eines ausgeglichenen Grundwasserhaushaltes sind Einzelmaßnahmen wie sparsamer Umgang mit Trink- und Brauchwasser Erhöhung der Grundwasseranreicherungen Regenwassernutzung zu Brauchwasserzwecken Entsiegelung von Flächen erforderlich.
Die Wasserwerke der Berliner Wasser Betriebe liegen bis auf das Wasserwerk Buch im Warschau-Berliner Urstromtal bzw. in der Havelrinne. Die Eigenwasserversorgungsanlagen sind über das ganze Stadtgebiet verstreut. Das Wasserwerk Stolpe liegt in Brandenburg. Es wird von den Berliner Wasser Betrieben unterhalten und ist für die Trinkwasserversorgung Berlins und einiger umliegender Brandenburger Gemeinden zuständig. Die Schutzgebiete der Wasserwerke Staaken , Eichwalde und Erkner , die Gemeinden im Umland mit Trinkwasser versorgen, liegen teils noch im Berliner Stadtgebiet teils schon außerhalb der Stadtgrenze. Die Schutzgebiete unterliegen der Wasserbehördlichen Anordnung zur vorläufigen Unterschutzstellung der in Berlin gelegenen Schutzgebiete bzw. einer Brandenburger Regelung. In Berlin wurden zwei Vorbehaltsgebiete zur Sicherung der zukünftigen Trinkwassergewinnung festgesetzt. Es handelt sich um die Gebiete Plänterwald und Gosener Wiesen, die in unmittelbarer Nähe zu den Schutzzonen II der bestehenden Wasserschutzgebiete liegen. Fördermengen Die Fördermengen der Berliner Wasser Betriebe steigen seit Beginn der öffentlichen Wasserversorgung tendenziell an (vgl. Tab. 2). Einen deutlichen Rückgang der Fördermenge gab es nach dem 2. Weltkrieg. Während sich in West-Berlin Mitte der 70er Jahre die Fördermengen auf einem konstanten Niveau einpendelten, war in Ost-Berlin bis 1989 ein kontinuierlicher Anstieg zu verzeichnen (vgl. Abb. 4). 1989 betrug die Grundwasserförderung der Berliner Wasser Betriebe 358,4 Mio. m 3 (einschl. Wasserwerk Stolpe). Im Jahre 1995 wurden 259,2 Mio. m 3 Rohwasser (einschl. Wasserwerk Stolpe) gefördert. Von 1989 bis 1995 sank das Fördervolumen der BWB um 23 % (vgl. Abb. 4). Die Gründe für die gesunkene Rohwasserförderung liegen in der Aufgabe vieler Industriebetriebe in Ost-Berlin, der Preisgestaltung der Wasserbetriebe (Erhöhung der Wasserpreise) sowie einer verbesserten Technik, die dem Verbraucher Einsparungen im Haushalt ermöglicht. h6. Die Angaben sind Rohwasserentnahmen und beziehen sich (einschl. Wasserwerk Stolpe) auf das Wasserwirtschaftsjahr; in der Angabe für 1973 sind 8,2 Mio. m 3 zur Auffüllung des Teufelssees im Grunewald enthalten; in der Angabe für 1990 sind 5,7 Mio. m 3 , für 1995 sind 4,1 Mio. m 3 und für 1996 sind 3,4 Mio. m 3 enthalten, die im Wasserwerk Jungfernheide überwiegend zur Grundwassersanierung gefördert werden und nicht der Trinkwasserversorgung zugute kommen. In der Angabe des WWJ 1996, Wasserwerk Friedrichshagen, ist die Fördermenge von 1,8 Mio. m 3 der Galerie-A, die zum Klärwerk Münchehofe geleitet wird sowie die Fördermenge von 158 040 m 3 eines Brunnens der Galerie-I, die in das Biotop Krumme Lake geleitet wird, enthalten. Auch diese Fördermengen werden für die Trinkwasserversorgung nicht verwendet. 1989 wurden von den Eigenwasserversorgungsanlagen 41,6 Mio. m 3 (davon rd. 17,3 Mio. m 3 in der östlichen Stadthälfte Berlins) gefördert. Die 276 Eigenwasserversorgungsanlagen förderten 1995 in Berlin 17,0 Mio. m 3 Grundwasser. Dieses Wasser wurde als Trink-, Betriebs-, Kühl- und Bewässerungswasser genutzt. Die 49 Anlagen, bei denen auch eine Trinkwassernutzung vorgesehen ist, werden speziell überwacht, um eine Wasserqualität für den menschlichen Gebrauch zu gewährleisten. 1995 entnahmen die 10 größten Eigenwasserversorgungsanlagen im Ostteil Berlins 1,16 Mio. m 3 , in West-Berlin förderte der größte Entnehmer ca. 899 024 m 3 /Jahr. Die Fördervolumen der Eigenwasserversorgungsanlagen sind in der gesamten Stadt rückläufig. Die Abbildung 5 zeigt beispielhaft den Verlauf der Grundwasserentnahmen aus Eigenwasserversorgungsanlagen der westlichen Bezirke Berlins. Es besteht – hauptsächlich aus ökonomischen Gründen – die Tendenz, solche Anlagen zu schließen und das Wasser aus dem öffentlichen Netz zu beziehen. h6. Ab 1987 sind bei den Baumaßnahmen Grundwasserhaltungen durch Sanierungsmaßnahmen enthalten, die Angaben sind Rohwasserentnahmen und beziehen sich auf das Wasserhaushaltsjahr. 1989 wurden 12,7 Mio. m 3 Wasser aus Grundwasserhaltungen bei Baumaßnahmen entnommen. 1995 wurden bei Baumaßnahmen im Westteil der Stadt 7,3 Mio. m 3 Wasser entnommen, im Ostteil der Stadt betrug die entnommene Menge 9,2 Mio. m 3 . Insgesamt beträgt die Grundwasserentnahme 1995 für Berlin damit 16,5 Mio. m 3 . Der Anstieg der Grundwasserentnahme ist auf die erhöhte Bautätigkeit in Berlin seit 1990 zurückzuführen. Grundwasserhaushalt Ziel der Wasserwirtschaft ist es, den Grundwasserhaushalt ausgeglichen zu gestalten. Das bedeutet, daß nur soviel Grundwasser entnommen werden sollte, wie wieder erneuert wird. Übersteigt die Entnahme die Neubildung, entleert sich der Grundwasserspeicher allmählich, der Grundwasserspiegel sinkt. In West-Berlin ist in den Jahren 1950 – 1975 der Grundwasserspiegel durch hohe Fördermengen der Berliner Wasser Betriebe, der Eigenwasserförderungsanlagen und der Grundwasserhaltungen bei Baumaßnahmen stark abgesunken. Seit Mitte der siebziger Jahre steigt der Grundwasserspiegel wieder an (vgl. Karte 02.07). Ursache hierfür sind rückläufige Grundwasserfördermengen der Eigenwasserversorgungsanlagen und geringere Grundwasserentnahmen sowie vermehrte Wiedereinleitung bei Baumaßnahmen. Außerdem wurden von den Berliner Wasser Betrieben Grundwasseranreicherungsanlagen zur künstlichen Anreicherung des Grundwassers eingerichtet. Diese Anlagen waren notwendig, da die Niederschläge und die natürliche Uferfiltration aus den Gewässern nicht ausreichen, um die Grundwasserentnahmen auszugleichen. In der Nähe der Förderbrunnen wird in flachen Erdbecken, Teichen oder Gräben Oberflächenwasser geleitet und durch die Versickerung das Grundwasser angereichert. Zu den natürlichen Sickerbecken gehören neben der Kuhlake im Spandauer Forst die Gewässer der Grunewaldseenkette, die im Einzugsgebiet der Förderbrunnen liegen. In die Aufbereitungsanlage des Wasserwerkes Spandau wird das Oberflächenwasser der Havel geleitet und einer mechanischen und chemischen Reinigung unterzogen. Zur Versickerung wird das Wasser in die Kuhlake, den Kreuzgraben und in das angebundene Graben-Teich-System geleitet. Das Seewasser aus dem Tegeler See wird nach der Aufbereitung durch Mikrosiebanlagen auf der Insel Baumwerder und in Saatwinkel versickert. Im Wasserwerk Beelitzhof wird das Havelwasser für den Schlachtensee in einer Phosphateliminierungsanlage gereinigt und in die Grunewaldseen geleitet. Im Bereich des Wasserwerkes Stolpe wird Havelwasser auf Havelwiesen eingestaut und versickert. In den Grundwasseranreicherungsanlagen wurden 1995 ca. 57,3 Mio. m 3 aufbereitetes Oberflächenwasser künstlich zur Versickerung gebracht. Neben “natürlichem” und künstlich angereichertem Grundwasser besteht ein erheblicher Teil des von den Wasser Betrieben geförderten Wassers aus Uferfiltrat . In der Nähe der Gewässer befindliche Brunnen verursachen Absenktrichter, in die Wasser aus dem Uferbereich von Havel, Dahme und Spree einströmen. Der Anteil des Uferfiltrats an der Gesamtfördermenge der einzelnen Brunnengalerien ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Entfernung des Brunnens vom Gewässer unterschiedlich groß. Im Mittel wurden bisher etwa 50 % der Gesamtförderung der Berliner Wasser Betriebe als Uferfiltrat angenommen. Die Herkunft des für die öffentliche Wasserversorgung verwendeten Wassers sowie die weitere Verteilung auf verschiedene Nutzungen ist in Abbildung 6 dargestellt. Der Wasserverbrauch aus der öffentlichen Wasserversorgung pro Einwohner lag 1995 in Berlin bei 188 Litern/Tag. Der Wasserverbrauch der Berliner Haushalte lag insgesamt bei 161 Mio. m 3 und pro Einwohner bei 128 Litern/Tag. Aufgrund des zunehmenden Versiegelungsgrades und der steigenden Einwohnerzahl der Stadt Berlin müssen neben vermehrter Wassereinsparung neue Möglichkeiten der Grundwasseranreicherung gefunden werden, um die Grundwasserbilanz ausgeglichen zu halten und damit eine Trinkwasserversorgung aus weit entfernten Gebieten zu vermeiden. Die Grundwasserneubildungsrate könnte durch die naturnahe Versickerung von Regenwasser über die belebte Bodenzone, z.B. in Mulden erhöht werden, sofern dieses nicht zu sehr belastet ist. Das Regenwasser, das sonst der Kanalisation zufließt, würde getrennt aufgefangen, um es entweder direkt auf unbebauten Flächen oder in künstlichen Teichen der Versickerung zuzuführen. In diesem Sinne würden auch Entsiegelungsmaßnahmen zu einer erhöhten Grundwasserneubildung beitragen. Als ökonomischer Anreiz zum sparsamen Umgang mit Grundwasser wurde 1990 eine Bestimmung über ein Grundwasserentnahmeentgelt in das Berliner Wassergesetz aufgenommen (§ 13a, Abs. 1). Danach kann das Land Berlin zum Zwecke des sparsameren Umgangs mit dem Grundwasser für das Entnehmen von Grundwasser von dem Benutzer ein Entgelt erheben. Die daraus resultierenden Einkünfte sollen zum Schutz der Menge und Güte des vorhandenen Grundwassers, insbesondere zur Abwehr von Gefahren für das Grundwasser oder für die Beseitigung von Schäden, verwendet werden.
Die Wasserwerke der Berliner Wasser-Betriebe liegen hauptsächlich im Urstromtal Berlins, während die Eigenwasserversorgungsanlagen über das ganze Stadtgebiet verstreut sind. Der Betrieb des Wasserwerks Teufelssee wurde 1970 eingestellt, die Teilgalerie Nikolassee des Wasserwerks Beelitzhof ist ebenfalls nicht in Betrieb. Aus Teilen der Westgalerie des Wasserwerks Wuhlheide , der Galerien Alte Königsheide und Am Teltowkanal in Johannisthal sowie 6 Brunnen des Wasserwerks Jungfernheide wird zur Zeit aus Gründen der mangelnden Wasserqualität kein Wasser gefördert. Das Wasserwerk Stolpe befindet sich im Norden Berlins außerhalb der Stadtgrenze. Es wird ebenfalls von den Berliner Wasser-Betrieben unterhalten und ist für die Trinkwasserversorgung Berlins und einiger umliegender Brandenburger Gemeinden zuständig. Die Schutzgebiete der Wasserwerke Staaken , Eichwalde und Erkner , die Gemeinden im Umland mit Trinkwasser versorgen, liegen teils noch im Berliner Stadtgebiet teils schon außerhalb der Stadtgrenze. In Ost-Berlin wurden drei Vorbehaltsgebiete zur Sicherung der perspektivischen Trinkwassergewinnung festgesetzt. Es handelt sich um die Gebiete Plänterwald, Gosener Wiesen und Kaulsdorf-Süd, die in unmittelbarer Nähe zu den Schutzzonen II bestehender Wasserschutzgebiete liegen. Fördermengen Die Fördermengen der Berliner Wasser-Betriebe steigen seit Beginn der öffentlichen Wasserversorgung tendenziell an. Einen deutlichen Rückgang der Fördermenge gab es nur nach dem 2. Weltkrieg. Während sich in West-Berlin Mitte der 70er Jahre die Fördermengen auf einem konstanten Niveau einpendelten, war in Ost-Berlin bis 1989 ein kontinuierlicher Anstieg zu verzeichnen (vgl. Abb. 4). h6. Die Angaben sind Rohwasserentnahmen und beziehen sich für die Ost-Berliner Wasserwerke (einschl. Wasserwerk Stolpe) auf das Kalenderjahr, für die West-Berliner Wasserwerke auf das Wasserhaushaltsjahr; in der Angabe für 1973 sind 8,2 Mio. m 3 zur Auffüllung des Teufelssees im Grunewald enthalten; in der Angabe für 1990 sind 5,7 Mio. m 3 enthalten, die im Wasserwerk Jungfernheide überwiegend zur Grundwassersanierung gefördert werden und nicht der Trinkwasserversorgung zugute kommen. Im Jahre 1989 wurden von den Berliner Wasser-Betrieben 358,4 Mio. m 3 Rohwasser aus dem Grundwasser gefördert (einschl. Wasserwerk Stolpe). Einschließlich der 41,6 Mio. m 3 , die von den Eigenwasserversorgungsanlagen gefördert wurden (davon 17,3 Mio. m 3 in Ost-Berlin) und der 12,7 Mio. m 3 aus Grundwasserhaltungen bei Baumaßnahmen wurden also 412,7 Mio. m 3 Wasser aus dem Grundwasser für den Berliner Bedarf entnommen. 1990 sank die von den Berliner Wasser-Betrieben geförderte Grundwassermenge um fast 10 % auf 324 Mio. m 3 (vgl. Abb.4). Diese Abnahme beruht auf den drastisch gesunkenen Fördermengen der Ost-Berliner Wasserwerke (einschl. Stolpe). Die etwa 320 größeren Eigenwasserversorgungsanlagen förderten 1989 42 Mio. m 3 Grundwasser. Dieses Wasser wird als Trink-, Betriebs-, Kühl- und Bewässerungswasser genutzt, wobei der Schwerpunkt auf der Kühlwassernutzung liegt. Die etwa 60 Anlagen, bei denen auch eine Trinkwassernutzung vorgesehen ist, werden speziell überwacht, um eine Wasserqualität für den menschlichen Gebrauch zu gewährleisten. Die größten Anlagen in Ost-Berlin entnahmen 1989 jeweils ca. 1,2 Mio. m 3 pro Jahr, in West-Berlin förderte der größte Entnehmer ca. 2,8 Mio. m 3 . In der Karte sind einige Eigenwasserversorgungsanlagen dargestellt, die Grundwasser fördern, deren genehmigte Fördermenge jedoch mit Null dargestellt ist. Einige dieser Anlagen haben in der Zwischenzeit – die Angaben in der Karte spiegeln den Stand von 1989 wider – die entsprechenden Genehmigungen erhalten. Andere Betreiber fallen unter die erlaubnisfreie Benutzung, da ihre Fördermengen nur gering sind (§ 33 WHG bzw. § 38 BWG). Für die Alliierten besteht keine Erlaubnispflicht. Die Fördermengen der Eigenwasserversorgungsanlagen sind in West-Berlin tendenziell rückläufig (vgl. Abb.5). Es besteht – hauptsächlich aus ökonomischen Gründen – die Tendenz, solche Anlagen zu schließen und das Wasser aus dem öffentlichen Netz zu beziehen. Für Ost-Berlin sind entsprechende vergleichende Zahlen nicht verfügbar. h6. Ab 1987 sind bei den Baumaßnahmen Grundwasserhaltungen durch Sanierungsmaßnahmen enthalten, die Angaben sind Rohwasserentnahmen und beziehen sich auf das Wasserhaushaltsjahr. Grundwasseranreicherung Ziel der Wasserwirtschaft ist es, den Grundwasserhaushalt ausgeglichen zu gestalten. Das bedeutet, daß nur soviel Grundwasser entnommen werden sollte, wie wieder erneuert wird. Übersteigt die Entnahme die Neubildung, entleert sich der Grundwasserspeicher allmählich, der Grundwasserspiegel sinkt. In West-Berlin ist in den Jahren 1950-1975 der Grundwasserspiegel durch hohe Fördermengen der Berliner Wasser-Betriebe, der Eigenwasserförderungsanlagen und der Grundwasserhaltungen bei Baumaßnahmen stark abgesunken. Seit Mitte der siebziger Jahre steigt der Grundwasserspiegel tendenziell wieder an (vgl. Karte 02.07). Ursache hierfür sind rückläufige Grundwasserfördermengen der Eigenwasserversorgungsanlagen und geringere Grundwasserentnahmen sowie vermehrte Wiedereinleitung bei Baumaßnahmen. Außerdem sind von den Wasser-Betrieben Grundwasseranreicherungsanlagen zur künstlichen Vermehrung des Grundwassers aus anderen Vorkommen eingerichtet worden. In den Grundwasseranreicherungsanlagen Spandau und Jungfernheide wurden 1990 ca. 53 Mio. m 3 aufbereitetes Oberflächenwasser künstlich zur Versickerung gebracht. Neben "echtem" und künstlich angereichertem Grundwasser besteht ein erheblicher Teil des von den Wasser-Betrieben geförderten Wassers aus Uferfiltrat . In der Nähe der Gewässer befindliche Brunnen verursachen Absenktrichter, in die Wasser aus dem Uferbereich von Havel, Dahme und Spree einströmen. Der Anteil des Uferfiltrats an der Gesamtfördermenge der einzelnen Brunnengalerien ist in Abhängigkeit von der jeweiligen Entfernung des Brunnens vom Gewässer unterschiedlich groß. Im Mittel wurden bisher etwa 50 % der Gesamtförderung der Berliner Wasser-Betriebe angenommen. Die Herkunft des für die öffentliche Wasserversorgung verwendeten Wassers sowie die weitere Verteilung auf verschiedene Nutzungen ist in Abbildung 6 dargestellt. Der Wasserverbrauch aus der öffentlichen Wasserversorgung (Reinwasser einschl. Seewasser) pro Einwohner lag 1990 in West-Berlin bei 233 Litern/Tag (1991: 229 l/d), in Ost-Berlin bei 318 (1991: 254 l/d) und im Durchschnitt von Berlin bei 268 Litern/Tag. Der Wasserverbrauch der Berliner Haushalte lag insgesamt bei 213 Mio. m 3 und pro Einwohner bei 172 Litern/Tag. Aufgrund des zunehmenden Versiegelungsgrades und der steigenden Einwohnerzahl der Stadt Berlin, müssen neben vermehrter Wassereinsparung neue Möglichkeiten der Grundwasseranreicherung gefunden werden, um die Grundwasserbilanz ausgeglichen zu halten und damit eine Trinkwasserversorgung aus weit entfernten Gebieten zu vermeiden. Eine angestrebtes Verfahren zur Lösung des Problems ist die Nutzung der ehemaligen Rieselfelder zur Verrieselung von gereinigtem Oberflächenwasser oder bestgereinigtem Abwasser aus den Klärwerken. Die Grundwasserneubildungsrate könnte auch durch die künstliche Versickerung von Regenwasser erhöht werden. Das Regenwasser, das sonst der Kanalisation zufließt, würde getrennt aufgefangen, um es entweder direkt auf unbebauten Flächen oder in künstlichen Teichen der Versickerung zuzuführen. In diesem Sinne würden auch Entsiegelungsmaßnahmen zu einer erhöhten Grundwasserneubildung beitragen. Als ökonomischer Anreiz zum sparsamen Umgang mit Grundwasser wurde 1990 eine Bestimmung über ein Grundwasserentnahmeentgelt in das Berliner Wassergesetz aufgenommen (§ 13a, Abs.1). Danach kann das Land Berlin zum Zwecke des sparsameren Umgangs mit dem Grundwasser für das Entnehmen von Grundwasser von dem Benutzer ein Entgelt erheben. Die daraus resultierenden Einkünfte sollen zum Schutz der Menge und Güte des vorhandenen Grundwassers, insbesondere zur Abwehr von Gefahren für das Grundwasser oder für die Beseitigung von Schäden, verwendet werden.
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