Hydrogeologische Verhältnisse am Standort

Die Messungen des Grundwasserspiegels im Bereich des Standortes EKKM erfolgten in elf mit Piezometern ausgebauten neu abgeteuften Sondierbohrungen [60] (siehe Abbildung 3.5-11), von denen acht zusätzlich mit Porenwasserdruckgebern ausgerüstet sind. Ausserdem wurden zwei Messstellen zur Messung des Aarepegels eingerichtet, um die Interaktion Aare–Grundwasser beurteilen zu können.

Abbildung 3.5-11: Situation der Baugrunderkundung, Bohrungen und Messstellen

3.5.1.4.1 Grundwasserverhältnisse in den Lockergesteinen

Bereits während der Bohrarbeiten zeigte sich, dass das Grundwasser hauptsächlich in den

Schottern (Schicht c2, vgl. Kap. 3.5.2.1) resp. in der Moräne (Schicht c1) zirkuliert. Im Wesentlichen handelt es sich um einen Grundwasserleiter mit freiem Wasserspiegel. Lokal liegen der

Gehängelehm (Schicht b2) resp. die jungen Anschwemmungen der Aare (Schicht b1) wie ein abdichtender Deckel über diesen wasserführenden Schichten. Bei einigen Bohrungen stieg das Grundwasser nach dem Anbohren etwas an, es herrschen örtlich somit leicht gespannte Grundwasserverhältnisse vor. Die Messungen in den fertig versetzten Piezometern weisen

Abstiche von ca. 0.3-9.3 m ab Oberkante Terrain (OKT) (461.14-472.26 m ü.M.) auf. Zur Tiefe wirkt die Untere Süsswassermolasse (Schicht d) als Stauer. Die mittlere Mächtigkeit des

Lockergesteinsaquifer beträgt ca. 5 m.

Strömungsrichtung und Gefälle (Areal linkes Aare-Ufer) [26]

: Wie bereits auch in früheren

Untersuchungen festgestellt wurde, liegt der Grundwasserspiegel höher als der Aarepegel.

Das Grundwasser fliesst in Richtung Nordwesten mit einem mittleren Gefälle von ca. 2-3% und exfiltriert in die Aare. Die Speisung des Grundwassers erfolgt somit hauptsächlich durch Hangwasserzuflüsse sowie durch die direkte Versickerung von Meteowasser. Das Grundwasser wird also nicht von der Aare gespeist, sondern die Aare bildet den Vorfluter. Lediglich bei einem raschen Pegelanstieg der Aare kann kurzzeitig Flusswasser im Uferbereich in den

Lockergesteinsgrundwasserleiter infiltrieren.

Die Auswertung der Messdaten Mai 2008 bis Juli 2009 (siehe [111]) zeigt, dass die Grundwasserstände wegen der Rückstauwirkung nur im Uferbereich durch das

Schwankungsverhalten der Aare beeinflusst sind (siehe hellblauer Teil aus Abbildung 3.5-11).

Weiter landwärts reagiert das Grundwasser einzig auf die direkte und indirekte

Grundwasserneubildung durch versickerndes Meteowasser. Anhand von Korrelationsanalysen mit Daten kantonaler Messstationen konnten die repräsentativen Wasserstände, d.h. der Hochwasser- Mittelwasser- und Niederwasserstand ermittelt werden. Abbildung 3.5-11 zeigt die Isohypsen des Grundwasserspiegels bei Hochwasserständen.

Strömungsrichtung und Gefälle (Areal rechtes Aare-Ufer): Beim Grundwassergebiet rechtsufrig der Aare (Runtigenau) ist ein "By-pass-System" nicht auszuschliessen, d.h. dass Aarewasser oben in den Grundwasserleiter infiltriert und weiter flussabwärts wieder exfiltriert.

Durchlässigkeit des Grundwasserleiters und theoretische Brunnenergiebigkeiten: Um die Durchlässigkeit des Grundwasserleiters abschätzen zu können, wurden in den Bohrungen RB1/P/08, RB3/P/08, RB4/P/08 und RB11/P/08 Kleinpumpversuche durchgeführt.

Die Auswertung der Versuche liefert folgende horizontale Durchlässigkeiten (siehe Tabelle 3.5-2):

Tabelle 3.5-2: Messergebnisse der Bohrungen zu Grundwasser Bohrung Durchlässigkeit k Mächtigkeit des

Grundwasserleiters H RB1/P/08 kDarcy ≈ 1⋅10^-3 m/s 4 m

RB3/P/08 kDarcy ≈ 2⋅10^-4 m/s 3.5 m RB4/P/08 kDarcy ≈ 5⋅10^-5 m/s 5 m RB11/P/08 kDarcy ≈ 1⋅10^-3 m/s 6 m

Aufgrund der Durchlässigkeit und der Mächtigkeit des Grundwasserleiters ist die grösste

Ergiebigkeit am Bohrungsstandort RB11/P/08 zu erwarten. Je nach Brunnendurchmesser ergeben sich für diesen Standort berechnete Brunnenergiebigkeiten (d.h. ohne Berücksichtigung allfälliger Brunnenverluste) gemäss nachfolgender Tabelle 3.5-3. Zu beachten ist hierbei, dass die

Absenkung s nicht grösser als H/3 sein sollte (am Standort RB11/P/08 gilt s ≤ 2.0 m).

Tabelle 3.5-3: Theoretische Ergiebigkeiten des Grundwassers am Bohrungsstandort RB11/P/08 Brunnendurch-

Diese Angaben gelten für den durch Bauwerke unbeeinflussten Zustand. Die effektive Ergiebigkeit ist nach dem Ausbau des Brunnens mittels Stufenpumpversuchen zu ermitteln.

3.5.1.4.2 Wasserverhältnisse im Molassefels

Die Wasserwegsamkeit der Unteren Süsswassermolasse hängt einerseits von der Porosität der Sand-, Silt- und Tonsteine und anderseits von auftretenden Kluftsystemen ab.

Die Petrophysik (Porosität und Permeabilität) der einzelnen Fazieselemente wurde anlässlich verschiedener Studien untersucht und weist von Element zu Element zum Teil erhebliche Unterschiede auf, z.B. [24]. Höhere Porosität hat eine höhere Permeabilität und somit eine bessere Wasserwegsamkeit zur Folge. Die in [24] angegebenen durchschnittlichen Porositäten betragen: RG zwischen 6.4 und 28.3% (Mittelwert zwischen 17.5 und 23.4%), DF und DR zwischen 2.6 und 24.7% (Mittelwert zwischen 12.4 und 15.4%), UW zwischen 2.3 und 25.6% (Mittelwert zwischen 8.2 und 13.5%) und U zwischen 2 und 20% (Mittelwert zwischen 6.4 und 11.3%).

Aufgrund der Mittelwerte können RG, DF und DR als eher wasserleitend angesehen werden, UW und U sind im Vergleich dazu wenig durchlässig und wirken als Grundwasserströmungshemmer.

Aus den Messungen der Porenwasserdruckgeber ist folgendes abzuleiten:

• Grundsätzlich ist mit zunehmender Tiefe innerhalb der Molasse mit einem Anstieg des Porenwasserdrucks zu rechnen.

• Die Porenwasserdrücke im Fels können je nach Messstelle und je nach Einbautiefe bis zu gut 3 m über dem Potential des überdeckenden Lockergesteinsaquifers liegen.

• Die gemessenen Porenwasserdrücke liegen bei allen Messstellen unter den jeweiligen Terrainkoten. Zu beachten ist allerdings, dass die maximale Einbautiefe der Druckgeber einer Kote von 436.79 m ü.M. entspricht (RB3). In derselben Messstelle wurde beim Bohrvorgang auf einer Kote von ca. 398 m ü.M. artesisches Grundwasser erbohrt.

• Messergebnisse mit eher geringeren Porenwasserdrücken werden als Hinweise auf Klüfte gedeutet. Der gemessene Schwankungsbereich der Porenwasserdrücke variiert zwischen 0.33 m und 1.58 m.

3.5.2 Baugrund

Zur Erkundung des Baugrundes wurden die in [60] beschriebenen Arbeiten durchgeführt:

• Geoseismische Messkampagne (Hammerschlagseismik, Oberflächenseismik) zur Ermittlung der Tiefenlage der Molasseoberfläche

• Abteufen von 10 Kernbohrungen im Gebiet "Niederruntigen" am linken Aareufer (siehe Abbildung 3.5-11). Tiefe der Bohrungen: 40-87 m

• Abteufen von 2 Kernbohrungen im Gebiet "Brättele" am rechten Aareufer (siehe Abbildung 3.5-11). Tiefe der Bohrungen: 50 m

• In-situ P- und S-Wellengeschwindigkeitsmessungen mittels "Downhole-Seismik"

• Befahrung der Bohrlöcher mit optischen und akustischen Bohrlochscannern zur Dokumentation der Bohrlöcher und zur Feststellung von Klüften und anderen Unregelmässigkeiten im Untergrund

• Die in der Geotechnik üblichen Laborversuche an Bohrkernen zur Bestimmung von Dichte, Scherfestigkeit, Druckfestigkeit, Reibungswinkel etc.

• Resonant-Column-Tests zur labormässigen Bestimmung der P- und S-Wellengeschwindigkeiten an Bohrkernen.

In allen Bohrlöchern wurden Piezometer und / oder Porenwasserdruckgeber eingebaut. Der Grundwasserspiegel oder / und Porenwasserdruck werden über längere Zeit gemessen werden, um Aussagen über ihren Verlauf und die Schwankungsbereiche machen zu können.