Hintergrund

Usedom ist eine Insel im Nordosten Deutschlands. Besonders in den Sommermonaten verzeichnet die Insel einen starken Besucheransturm, was die Trinkwasserversorgung zunehmend unter Druck setzt. Da der Klimawandel die Wasserknappheit verschärft und saisonale Bedarfsspitzen den Salzwassereinbruch aufgrund der erhöhten Grundwasserentnahme beschleunigen, steht die Insel vor einer großen Herausforderung. Die bestehende Wasserversorgungsinfrastruktur stößt an ihre Grenzen, und die Bereitstellung von qualitativ hochwertigem Trinkwasser sowohl während der touristischen Spitzenzeiten als auch langfristig wird zunehmend schwieriger. Um dieses Problem zu lösen, wurden geophysikalische Untersuchungen sowie geologische und Grundwassermodellierungen kombiniert, um die Trinkwasserversorgung für 32.000 Einwohner und 1,3 Millionen Touristen sicherzustellen.

Herausforderung

Obwohl die Grundwasserleiter der Insel Potenzial bergen, sind sie noch unzureichend erforscht. Viele der verfügbaren hydrogeologischen Daten sind veraltet oder werden nicht ausreichend genutzt, was die Planung neuer Investitionen und die Umsetzung nachhaltiger Wassermanagementstrategien erschwert. Der Konflikt zwischen der Deckung des Wasserbedarfs von Einwohnern und Touristen und den sich abzeichnenden Qualitätsproblemen (Versalzung) hat die Suche nach neuen, nachhaltigen Grundwasservorkommen zu einer Top-Priorität gemacht.

Lösungsansatz

Um die geologischen Verhältnisse sowie die Grundwasserversalzung bestmöglich zu untersuchen, wurde die geophysikalische Methode tTEM gewählt. Die tTEM-Messungen umfassten eine Gesamtstrecke von insgesamt ca. 270 km, mit denen flächenhaft ein Großteil der Insel Usedom abgedeckt wurde. Die geophysikalischen Daten wurden anschließend prozessiert und ausgewertet.

Basierend auf den geophysikalischen tTEM-Daten sowie bestehender Bohrlochdaten, geologischer Karten und Profilschnitten wurde ein 3D-geologisches Modell erstellt. Anhand des Modells konnte eine Rinnenstruktur identifiziert werden, in der höher durchlässige Sande erwartet werden. Diese Rinnenstruktur wäre nicht erkannt worden, hätte man das 3D-geologische Modell nur anhand der Bohrungen aufgebaut. Anschließend wurden in der Rinnenstruktur mehrere vielversprechende Bohrstandorte identifiziert werden.

Darüber hinaus wurde anhand des 3D-geologischen Strukturmodells ein Grundwassermodell in FEFLOW aufgebaut, welches anschließend kalibriert wurde. Mit dem Grundwassermodell konnten die potentiellen Bohrstandorte näher untersucht werden. D.h. es wurde untersucht welche Pumpraten in Bezug auf die sich ausbildenden Absenktrichter optimal wären. Außerdem wurde die Bewegung der Salz-Süßwasser-Grenzfläche durch einen dichteabhängigen Transportmodellansatz untersucht, um ein mögliches Ansaugen von Salzwasser möglichst zu verhindern. Diese Szenariobetrachtungen unter Berücksichtigung der Aquiferproduktivität und des Risikos des Salzwassereinbruchs führten zur Auswahl von zwei endgültigen Bohrstandorten.

Ergebnisse

Durch die Integration geophysikalischer Daten und Grundwassermodellierung konnten sich die Untersuchungen auf Standorte mit dem höchsten Potenzial für eine nachhaltige Wassergewinnung konzentrieren und gleichzeitig das Risiko von Salzwassereinbrüchen reduzieren. Die Investitionen für weitere Erkundungen konnten auf zwei Bohrstandorte reduziert werden.