5.3 Schwebstofffracht
5.3.2 Weitere Abhängigkeiten der Abscheiderate in der TS Spremberg
Neben der Aufenthaltszeit kann die Abscheiderate in der TS Spremberg noch von weiteren Faktoren beeinflusst werden.
So zeigt die Feges-Konzentration in der TS Spremberg eine leichte Abhängigkeit von der Temperatur, wobei bei Temperaturen über 15 oC die maximal auftretenden Konzentrationen abnehmen und bei 25oC nur noch maximal 0,4 mg/L betragen. Dies kann auf eine schnellere Koagulation bei erhöhten Temperaturen, aber auch auf die bei höheren Durchflüssen erhöhten Konzentrationen (Abb. 4-1 und Abb. 4-2) zurückzuführen sein, die bevorzugt im Winterhalbjahr auftreten.
Eisenretention in der Talsperre Spremberg
Auswertung - der Daten zur Beschaffenheitsentwicklung in der TS Spremberg
0.0
Ostufer Bagenz südöstl. Insel Westufer Anglerstrand
Westufer Badestrand vor Staumauer, 0 m vor Staumauer, 5 m
Abb. 5-13: Abhängigkeit der Feges-Konzentration von der Temperatur in der TS Spremberg
Die Korrelation der Feges-Konzentration mit dem TOC wurde in Abb. 5-14 dargestellt, da erhöhte organische Schwebstoffanteile die Koagulation und Sedimentation von Partikeln tendenziell befördern (siehe auch Anlage A4). Hinsichtlich dieser nur sehr schwach ausgeprägten Korrelation unterscheiden sich die an den einzelnen See-Messstellen gemessenen Werte deutlich. Die an der Messstelle „Ostufer Bagenz“ gemessenen Feges -Konzentrationen nehmen mit den gemessenen TOC--Konzentrationen leicht zu, wobei Feges-Konzentrationen unter 0,2 mg/L nur bei TOC-Konzentrationen bis max. 8 mg/L auftreten. Dies deutet auf eine gemeinsame Sedimentation von TOC und Eisenhydroxid-Bestandteilen hin.
Ostufer Bagenz südöstl. Insel Westufer Anglerstrand
Westufer Badestrand vor Staumauer, 0 m vor Staumauer, 5 m
Abb. 5-14: Zusammenhang zwischen der TOC-Konzentration in der TS Spremberg und der Feges-Konz.
Gem. BMBF TP 2.2 (2003) ist die TSS durch eine geringe planktische Produktion gekennzeichnet. Damit ist die seeinterne Planktonproduktion als Bildner für sedimentations-unterstützende Kristallisationskeime vermutlich nicht von größerer
Eisenretention in der Talsperre Spremberg
Auswertung - der Daten zur Beschaffenheitsentwicklung in der TS Spremberg
Bedeutung. Ein Zusammenhang zwischen der Chlorophyll A-Konz. in der TS Spremberg und der Feges-Konzentration ist aus den Messwerten auch nicht ableitbar (Abb. 5-15).
0.0 0.2 0.4 0.6 0.8 1.0 1.2 1.4 1.6 1.8
0.0 10.0 20.0 30.0 40.0 50.0 60.0
Fegesin mg/L
Chl_a in µg/L
Ostufer Bagenz südöstl. Insel Westufer Anglerstrand
Westufer Badestrand vor Staumauer, 0 m vor Staumauer, 5 m
Abb. 5-15: Zusammenhang zwischen der Chlorophyll A-Konzentration in der TS Spremberg und der Feges-Konzentration
Die dargestellten Abhängigkeiten der Eisenkonzentrationen in der TS stellen wertvolle Hinweise zum Verständnis der Prozesse in der Talsperre dar und vereinfachen deren Abbildung in Prognosewerkzeugen.
Die Möglichkeit der aktiven Gütebewirtschaftung wird jedoch, wie oben dargestellt, prioritär in der Gewährleistung einer möglichst hohen Aufenthaltszeit gesehen, d. h.
die Gütebewirtschaftung zum Fe-Rückhalt restringiert damit die Mengen-bewirtschaftung der TS Spremberg.
Eisenretention in der Talsperre Spremberg
Prognose der zukünftigen Stoffeinträge in die anstromigen Fließgewässer
6 Prognose der zukünftigen Stoffeinträge in die anstromigen Fließgewässer
Der zukünftige Stoffeintrag in die TS Spremberg wird im Wesentlichen durch die zukünftigen Feges-Konzentrationen in der Spree und der Kleinen Spree gesteuert. Die diesen Fließgewässern zugehende Eisenfracht wird bestimmt durch den Umfang der Ankoppelung der Grundwässer an die beiden Fließgewässer. Dabei führen Grundwasseranstiege zu einer Vergrößerung der Fließlänge, über die ein Fluss im Austausch mit dem Grundwasser steht, und zur Erhöhung des Gradienten des Grundwasserspiegels.
Die Grundwasserpegel im Unterlauf der Kleinen Spree (Abb. 6-1, Standorte Abb. 6-5) zeigen seit 2006 bis in das Jahr 2009 einen leichten Anstieg um 0,5 bis 1,0 m. Das Nassjahr 2010 führte auch hier zu einem etwas erhöhten Anstieg um ca. 0,5 m. Ab Ende 2010 zeigen die meisten Pegel konstante bis leicht fallende Grundwasserspiegel. Diese sind auch auf den leicht fallenden Spiegel des SB Burghammer zurückzuführen (Tab. 6-1).
Ein Ende des insgesamt leicht ansteigenden Trends im Umfeld der Kleinen Spree mit einem weiteren Anstieg von 0,5 bis 1 m gegenüber dem Zeitpunkt 12/2011 kann für die nächsten Jahre erwartet werden, da die umliegenden Tagebaufolgeseen Burghammer und Spreetal-NO ihren Endwasserstand weitgehend (Spreetal-NO) bzw. vollständig (SB Burghammer) erreicht haben.
12-05 12-06 12-07 12-08 12-09 12-10 12-11 12-12 12-13
Wasserstand in mNHN
Abb. 6-1: Pegelganglinien von Grundwassermessstellen im Einzugsgebiet der Kleinen Spree bzw. im Bereich des Zusammenflusses der Kleinen Spree und der Spree
Eisenretention in der Talsperre Spremberg
Prognose der zukünftigen Stoffeinträge in die anstromigen Fließgewässer
107
12-05 12-06 12-07 12-08 12-09 12-10 12-11 12-12 12-13
Wasserstand in mNHN Lohsa II max. Stau 116,4 mNHN
Lohsa II
Abb. 6-2: Pegelganglinien von Grundwassermessstellen im südwestlichen Einzugsgebiet der Spree
Gem. Abb. 6-2 zeigen Spree-nahe Pegel im Südwesten der Spree seit Ende 2007 bis in das Jahr 2009 einen leichten Anstieg um ca. 0,5 m. Im Jahr 2010 kam es zu einem verstärkten Anstieg um ca. 1,5 m. In den Jahren 2011 und 2012 kam es bis jetzt lediglich zu einem weiteren leichten Anstieg um ca. 0,2 m, wobei Spree-nähere Pegel keine bzw. sehr geringe Anstiege im Vergleich zu Spree-ferneren Pegeln verzeichnen. Damit sind die Pegel zwischen Ende 2006 und Oktober 2012 um 1,5 bis 2,5 m angestiegen. Die Nassjahre 2010 und 2011 bildeten sich damit in den Grundwasserständen ab, ebenso wie der stärkere Seespiegelanstieg des SB Lohsa II im Jahr 2010. Ein Ende des insgesamt leicht ansteigenden Trends ist nicht begründbar, da der Spiegel des SB Lohsa II von aktuell ca. 113 mNHN (Ende 2012) bis maximal 116,4 mNHN ansteigen kann.
Generell ist aus flussnahen Pegelganglinien keine Aussage über die Zunahme des Grund-wasserzustromes in einen Vorfluter abzuleiten, da die Wasserstände auch durch die Höhenlage des Flusswasserspiegels bestimmt werden. Die Zunahme des Grundwasser-anstromes wird vielmehr über die Zunahme des Grundwasserspiegel-Gradienten gesteuert. Die zeitliche Entwicklung dieses Gradienten wurde durch die Entwicklung der Grundwasserstände in ausgewählten Pegeln in Abb. 6-3 und Abb. 6-4 dargestellt, die grob der Grundwasser-Fließrichtung im südwestlichen Anstrom der Spree folgen (Abb.
6-5). Durch einen weiteren Anstieg der Grundwasserstände in den Messstellen 4872 und 3026 auf 114 bis 115 mNHN infolge der Einstellung eines maximalen Stauspiegels in Lohsa II von 116,4 mNHN würden sich die Gradienten noch einmal um ein Drittel erhöhen.
Nimmt man eine Proportionalität der Gradienten des Grundwassers im Umfeld der Spree bzw. der Kleinen Spree zu den Eiseneinträgen in das jeweilige Fließgewässer an, so kann
Eisenretention in der Talsperre Spremberg
Prognose der zukünftigen Stoffeinträge in die anstromigen Fließgewässer
gemäß Abb. 6-1 und Abb. 6-2 mittelfristig mit einem weiteren Konzentrationsanstieg auf ca. 6 mg/L in der Spree und ca. 30 mg/L in der Kleinen Spree gerechnet werden. Mit
Distanz von der Spree in m Mrz 07
Feb 09 Sep 12
Gradient: 0,0037; Feges-Konz i.d. Spree: ca. 5 mg/L
Gradient: 0,0021; Feges-Konz i.d. Spree: ca. 4 mg/L Gradient: 0,0019; Feges-Konz i.d. Spree: ca. 3 mg/L Pegel 314 Pegel 4870 Pegel 4872
Abb. 6-3: Grundwasserstände verschiedener Grundwassermessstellen (Pegel 314, 4870 und 4872) in der Spreeaue zu verschiedenen Zeitpunkten im Anstrom der Spree.
Dargestellt sind die grob abschätzbaren mittleren Gradienten auf den letzten 1500 m Fließweg und die zu der entsprechenden Zeit an der Gütemessstelle MST Spreewitz gemessenen Konzentrationen.
Distanz von der Spree in m Mrz 07
Feb 09 Sep 12
Gradient: 0,0042; Feges-Konz i.d. Spree: ca. 5 mg/L
Gradient: 0,0027; Feges-Konz i.d. Spree: ca. 4 mg/L Gradient: 0,0024; Feges-Konz i.d. Spree: ca. 3 mg/L Pegel 3022 Pegel 3026
Abb. 6-4: Grundwasserstände verschiedener Grundwassermessstellen (Pegel 3022 und 3026) in der Spreeaue zu verschiedenen Zeitpunkten im Anstrom der Spree.
Dargestellt sind die grob abschätzbaren mittleren Gradienten auf den letzten 3000 m Fließweg und die zu der entsprechenden Zeit an der Gütemessstelle MST Spreewitz gemessenen Konzentrationen.
Eisenretention in der Talsperre Spremberg
Prognose der zukünftigen Stoffeinträge in die anstromigen Fließgewässer
Abb. 6-5: Lage der Grundwassermessstellen im Anstrom der Spree
Tab. 6-1: WST in den Tagebaufolgeseen Burghammer, Lohsa und Spreetal-NO Zeit 12-2006 12-2009 12-2010 12-2011 Maximalstau
Burghammer 107,3 108,8 108,8 108,5 109,0
Lohsa II 110,5 111,0 112,0 112,5 116,4
Spreetal-NO 103,0 104,5 105,0 106,0 108,0
Fazit
Vor dem Hintergrund der aktuellen Datenlage und den damit nur sehr grob möglichen Schätzungen der Grundwasserzuflüsse wird es dringend empfohlen, die Strömungsverhältnisse im Einzugsgebiet der TS Spremberg mit einem 3D-Strömungsmodell abzubilden, um die hydraulischen Zuströme und die damit verbundenen Frachten besser abschätzen zu können. (Dagegen sind die Grund-wasserbeschaffenheiten im Anstrom der Fließgewässer relativ gut bekannt). Das Betrachtungsgebiet liegt im Randbereich bereits bestehender hydraulischer Modelle beispielsweise der LMBV. Die relevanten Vorfluter sind teilweise als Randbedingungen in den Modellen implementiert. Damit können für die vorliegende Problemstellung keine hinreichend genauen Aussagen über die
Eisenretention in der Talsperre Spremberg
Prognose der zukünftigen Stoffeinträge in die anstromigen Fließgewässer
Volumenströme aus dem Grundwasser in die Oberflächengewässer abgeleitet werden.
Aktuell erscheint die Eisenretention der TS Spremberg über die Einstellung ausreichender Aufenthaltszeiten noch aufrechterhalten werden zu können. Dies kann mit Sicherheit aber nur für die (bereits erhöhten) Zustrom-Frachten im Jahre 2009 ausgesagt werden. Ob die gegenüber 2009 nochmals angestiegenen Zustrom-Frachten auch effektiv zurückgehalten werden können, kann aufgrund der in den Jahren 2010 und 2011 geringen betriebsbedingten Aufenthaltszeiten nicht mit Sicherheit nachgewiesen werden. Die Jahre 2010 und 2011 waren aufgrund der verringerten Aufenthaltszeiten, der starken Wasserstandswechsel und der gleichzeitig hohen zugehenden Volumenströme nicht vollumfänglich für eine belastbare Aussage nutzbar.
Aus diesem Grunde wird dringend empfohlen, die in diesem Bericht begonnene Datenaufbereitung und –auswertung fortzuschreiben, bis eine mindestens einjährige Beobachtungsphase unter „Normalen Betriebsbedingungen“
(Aufenthaltszeiten um 20 bis 30 Tage) möglich ist.
Eisenretention in der Talsperre Spremberg Ertüchtigung der Vorsperre Bühlow
7 Ertüchtigung der Vorsperre Bühlow
Im Falle anhaltender Durchbrüche von kolloidalen Eisenfrachten auch bei Einhaltung steuertechnisch unproblematischer Aufenthaltszeiten in der TS Spremberg von 20 bis 30 Tagen ist zunächst die Ertüchtigung der Vorsperre möglich, um dort eine erhöhte Fe-Sedimentation und damit eine Fe-Frachtverringerung zu ermöglichen. Hierfür sollte ein Konzept erstellt werden. Im Rahmen dieses Konzeptes gälte es, folgende in Abb. 7-1 schematisch dargestellte Maßnahmen zu prüfen:
Vergleichmäßigung der Strömungsbedingungen durch Vergleichmäßigung der Sohle in der Vorsperre und damit Verminderung bevorzugter Fließwege. Die heute vorhandenen bevorzugten Fließwege entlang der Tiefenbereiche der Vor-sperre bündeln die Strömungsenergie und beschränken die Sedimentation auf seitliche Flachwasser-Zonen. Sind diese zu flach, wird die Sedimentation hier wiederum durch den Windeinfluss beschränkt.
Ausbaggerung zur Vergrößerung der Wassertiefe und des Volumens und damit Erhöhung der Aufenthaltszeit. Längere Aufenthaltszeiten bedeuten geringere Strömungsgeschwindigkeiten und damit weniger Schleppkraft und erhöhte Zeiträume zur Sedimentation.
Einbau von Überfall-Sohlschwellen, die die Vorsperre in Stillwasser- und Misch-wasserzonen gliedern. Dabei dienen die StillMisch-wasserzonen vermehrt der Sedimentation und müssen hinsichtlich ihres Füllungsgrades mit Sediment über-wacht und periodisch entleert werden. Die Überfall-Sohlschwellen dienen der Belüftung zur Forcierung der Oxidation des verbleibenden Fe(II) und insbesondere der Erzeugung von Turbulenz zur Vermischung. Diese fördert die Koagulation der bereits bestehenden Kolloide. Neben Sohlschwellen sind Mischzonen und angrenzende Stillwasserbereiche auch durch verschiedene andere Einbauten erzeugbar.
Weitere einfach bereitstellbare Maßnahmen wären:
Einbauten wie strömungsgetriebene Wasserräder. Diese erhöhen lokal die Turbulenz und den Eintrag von Sauerstoff. Die Turbulenzerhöhung führt zu vermehrten Kontakten der Kolloide und damit zu einem verstärkten Flockenwachstum. Dieses Prinzip wird auch in technischen Anlagen zur
„Flockenreifung“ eingesetzt.
Temporär betriebene Schlammpumpen oder langsam laufende Rechen könnten dazu genutzt werden, bereits gebildete Eisenhydroxide lokal in die Wasserphase
Eisenretention in der Talsperre Spremberg Ertüchtigung der Vorsperre Bühlow
rückzuführen, um diese dort nach dem Prinzip der Schlammrückführung als Kristallisationskeime und Koagulationshilfe (siehe Anlage A4) zu nutzen.
Die punktuelle Dosierung von Flockungshilfsmitteln in Mischzonen. Diese werden zur Behandlung großer Volumenstromanteile der Spree in den Grubenwasser-reinigungsanlagen Tzschelln und Schwarze Pumpe bereits heute erfolgreich eingesetzt. Flockungshilfsmittel fördern die Koagulation bereits vorhandener Kolloide und führen damit zu einer erhöhten Feststoffabscheidung.
Turbulenz-Erzeugung
Sohlschwelle
Stillwasserbereich
Periodische Sedimententnahme
Mischwasser-zone
FHM-Dosierung
Sedimentation Wasserrad
Stillwasserbereich Kontrollierte
Schlammrück-führung
Abb. 7-1: Schema mit möglichen Elementen zur Ertüchtigung der Vorsperre Bühlow mit dem Ziel der erhöhten Sedimentabscheidung
Eisenretention in der Talsperre Spremberg Zusammenfassung der Ergebnisse
8 Zusammenfassung der Ergebnisse
Wieder ansteigendes Grundwasser mobilisiert das durch Belüftung im Grundwasserabsenkungsbereich aus Pyrit gebildete Eisen und transportiert es vom Ort der ehemaligen Absenkung zu den Vorflutern.
Der Eiseneintrag in die Spree erfolgt heute vornehmlich in der Spreeaue zwischen der MST Tzschelln und Spreewitz sowie über die Kleine Spree, der eisenhaltiges Grundwasser zwischen Burghammer und Spreewitz zugeht.
Grundwasserbürtiges Eisen tritt an den genannten Stellen jeweils in gelöster zweiwertiger Form in die Vorfluter aus. Durch Oxidation nimmt die Fegel -Konzentration von bis zu 6 mg/L in der Spree über die MST Zerre, Spremberg Süd, Spremberg Wilhelmsthal bis in die Vorsperre Bühlow in Richtung TS Spremberg auf Werte bis maximal 1 mg/L ab.
Oxidiertes und hydrolysiertes und damit partikuläres Eisenhydroxid macht am Einlauf der TS Spremberg einen bedeutenden Teil der Gesamteisenfracht in die TS Spremberg aus. Nur in Gewässerteilen, die stark durch unmittelbaren Grundwasseranstrom dominiert sind, dominiert das 2-wertige gelöste Eisen.
Seit dem Jahr 2006/2007 tritt ab den o.g. Eisenaustragspunkten eine kontinuierliche Zunahme der Eisenfracht in der Spree auf. Ihr vorläufiges Maximum erreichten die gemessenen Konzentrationen im Jahr 2011. Der kontinuierliche Konzentrationsanstieg verläuft synchron mit dem kontinuierlichen Anstieg des Grundwasserspiegels und der damit verbundenen zunehmenden hydraulischen Ankopplung der Grundwässer an die Fließgewässer.
Als Ursache für die zyklische Zunahme der Fegel-Konzentrationen jeweils im Winterhalbjahr an den MST Zerre und Spremberg Süd ist die geringere Temperatur und ihr Einfluss auf die Eisenoxidationskinetik zu vermuten. Die Zunahme erfolgt trotz der zu dieser Jahreszeit tendenziell erhöhten Wasser-führung und den damit einhergehenden Verdünnungseffekten.
Die leichte Erniedrigung der Feges-Konzentration an der MST Zerre ist wahrscheinlich auf die Einleitung des gereinigten Grubenwassers aus der GWRA Schwarze Pumpe zurückzuführen.
Bei mittleren hydraulischen Bedingungen sedimentiert ein Teil der Eisen-frachten in der Spree bereits im Flussbett im Anstrom der TS Spremberg. Diese Sedimentation ist anteilig temporär und wird infolge erhöhter Durchflüsse
Eisenretention in der Talsperre Spremberg Zusammenfassung der Ergebnisse
remobilisiert und der TS Spremberg im Rahmen von Hochwasserereignissen zugeführt.
Die erhöhten Zulaufkonzentrationen und die erhöhten Zustromfrachten in die TS Spremberg in den Jahren 2010 und 2011 sind nicht als einzige Ursache für die in den Jahren 2010 und 2011 beobachteten, erhöhten Ablaufwerte an der MST Bräsinchen zu betrachten. Die Ablauf-Eisenkonzentrationen zeigen eine signifikante Abhängigkeit von der Aufenthaltszeit in der Talsperre. So sind die Ablaufwerte der TS Spremberg im Jahr 2009 bei bereits deutlich erhöhten Zulauf-Frachten (2000 bis 2005: 500-600 tFe/a; 2009: 1100 tFe/a) noch mit den Ablauf-Frachten der Vorjahre von ca. 200 t/a vergleichbar. Die TS Spremberg zeigte damit in 2009 eine sehr effektive Fe-Abscheiderate von 81%, die wahrscheinlich auf eine den Vorjahren vergleichbare, reguläre Speicher-bewirtschaftung zurückzuführen ist. Dagegen resultierten die teils relativ niedrige Aufenthaltszeiten aufgrund von Sanierungsarbeiten in den Jahren 2010/2011 in einer geringeren Fe-Abscheidung.
Eisenretention in der Talsperre Spremberg Empfehlungen
9 Empfehlungen 1) Monitoringkonzept
Eine begründete Anpassung der langfristigen Bewirtschaftungsstrategie für die TS Spremberg setzt voraus, dass ihr Verhalten für die gesamte Bandbreite der in Zukunft erwartbaren Zuströme abgeschätzt werden kann. Die aktuell mögliche Datenauswertung ist, wie oben dargestellt, durch die Überlagerung des Stoffstromanstieges seit 2006/2007, der in den Jahren 2010 und 2011 stark erhöhten Abflüsse und der bewirtschaftungsbedingt temporär erniedrigten Aufenthaltszeiten der Talsperre limitiert.
Aus diesem Grund wird dringend empfohlen, ein maßnahmeorientiertes Monitoring-konzept mit folgenden Bausteinen aufzusetzen:
a) Die in diesem Bericht begonnene Datenaufbereitung und –auswertung sollte fortgeschrieben werden, bis eine mindestens einjährige Beobachtungsphase unter
„Normalen Betriebsbedingungen“ (ganzjährig Aufenthaltszeiten um 20 bis 30 Tage) bei gleichzeitig hohen Fe-Konzentrationen im Zulauf möglich ist.
b) Seit 2005 liegen dem LUGV keine Beschaffenheitsmesswerte der TS Spremberg mehr vor. Seewasserbeprobungen an den bisher genutzten Messstellen sollten daher zur Abschätzung der Stoffdeposition und ihrer Verteilung innerhalb der Talsperre dringend durchgeführt werden. Ziel sollte es sein,
+ einen möglichen Nord-Süd gerichteten Stoffkonzentrationsgradienten zu identifizieren, der Aussagen über den Fällungsprozess zulässt (Bedeutung der seeinternen Vermischung und Resuspension),
+ die im Rahmen dieser Untersuchung abgeschätzten Eisenabscheidegrade zu verifizieren,
+ die Lokalitäten stärkster Sedimentation zu identifizieren.
Entsprechende Probenahmen sollten bei verschiedenen gleichzeitig dokumentierten Wasserständen (Aufenthaltszeiten), Durchflüssen und Temperaturen erfolgen.
c) Das zukünftige Talsperren-Monitoring sollte ereignisorientiert sein. Dabei sollten der Wasserkörper sowie seine Zu- und Abflüsse im Laufe eines Hochwasserereignisses und in der darauf folgenden Phase des Hochwasserrückhaltes in der TS Spremberg an verschiedenen Standorten beprobt werden.
d) Das zukünftige Talsperren-Monitoring und das Einzugsgebiets-Monitoring sollte die Kalibrierung und Verifikation von aufzubauenden Prognosewerkzeugen ermöglichen.
Eisenretention in der Talsperre Spremberg Empfehlungen
e) Die der TS Spremberg zugehende Eisenfracht ist nur der kleinere Teil der gesamten Schwebstofffracht. Dies gilt auch nach dem beobachteten Anstieg Fe-Fracht. Für die Zunahme der Sedimentation in Vor- und Hauptsperre ist daher die Bilanzierung der gesamten Feststofffracht (vor und nach dem Zeitpunkt 2006) notwendig. Deshalb sollten die in Vor- und Hauptsperre abgelagerten Schlämme im Verband gewonnen und beprobt werden. Insbesondere sollte die Zusammensetzung des älteren und des jüngeren abgelagerten Schlammes in der Vorsperre und der Hauptsperre untersucht und sein Eisen- und seine übrigen Bestandteile bestimmt werden, um den aktuellen Anteil der Eisenhydroxide am Schlamm zu bestimmen.
2) Prognose der zukünftigen Beschaffenheiten
Die der TS Spremberg zugehenden Stofffrachten werden noch ansteigen. Eine messtechnische Erfassung der Reaktion der Talsperre ist deshalb heute noch nicht möglich. Deshalb ist es notwendig, das Verhalten der Talsperre auf Basis der relevanten Prozesse (siehe z. B. Anlage A4 und Anlage A5) zu prognostizieren. Ziel des Modell-einsatzes wäre neben der Abschätzung zukünftiger Abscheidegrade auch die Bewertung von Maßnahmen (z. B. Kap. 7). Zur Kalibrierung und Verifikation entsprechender Modelle ist die Erhebung weiterer Messdaten notwendig.
Für die mittelfristige Prognose des Verhaltens der Talsperre erforderliche Prognose-werkzeuge werden
A) für den Anstrom zur Ermittlung der zugehenden Frachten und B) für den See zur Ermittlung der Abscheideraten
benötigt.
Zu A) Die zukünftige Entwicklung der Grundwasseranstromverhältnisse an die Spree und die Kleine Spree ist stark von den tatsächlichen stationären Grundwasserständen abhängig und reagiert sehr sensibel auf kleine Änderungen. Die weitere Entwicklung durch das fortschreitende Aufgehen der umliegenden Tagebaufolgeseen und den Abbaubetrieb im Tagebau Nochten ist daher nicht über einfache Ansätze prognostizierbar. Es wird daher empfohlen, die Strömungsverhältnisse im Einzugsgebiet der TS Spremberg mit einem eigenständigen 3D-Strömungsmodell abzubilden, um die hydraulischen Zuströme und die damit verbundenen Frachten besser abschätzen zu können. Das Betrachtungsgebiet liegt im Randbereich bereits bestehender hydraulischer Modelle beispielsweise der LMBV. Die relevanten Vorfluter sind teilweise als Randbedingungen in den Modellen implementiert. Damit können für die vorliegende
Eisenretention in der Talsperre Spremberg Empfehlungen
Problemstellung keine hinreichend genauen Aussagen über die Volumenströme aus dem Grundwasser in die Oberflächengewässer abgeleitet werden.
Zu B) Historische und neu zu erhebende Monitoringdaten sollten zur Kalibrierung und Ertüchtigung eines dreidimensionalen Seekörpermodells genutzt werden, das im Rahmen dieser Studie aufgebaut wurde (siehe Anlage A5). Nur mit einem solchen Modell kann der Abscheideprozess in der Talsperre, der bisher nur aus heute verfügbaren Messdaten ableitbar ist und demzufolge nur heute bereits eingetretene Zustände beschreiben kann, auch für zukünftige Frachten prognostiziert werden.
3) Maßnahmen zur Ertüchtigung der Vorsperre
Aktuell trägt die Vorsperre nur zu einem geringen Teil zum Eisenrückhalt bei. Ein vermehrter Eisenrückhalt in der Vorsperre wäre mit den in Kap. 7 genannten Maßnahmen und „Einbauten“ erreichbar. Ein entsprechender Ausbau der Vorsperre wird empfohlen, sobald das Monitoring einen Eisendurchbruch (Konz. > 1 mg/L) auch bei Aufenthaltszeiten von > 20 Tagen zeigt. Hierfür sollte vorausschauend ein Konzept erarbeitet und die damit erzielbare Wirkung (auch modellgestützt) abgeschätzt werden (Kosten-Nutzen-Analyse). Eine länderübergreifende Planung und Durchführung dieser Maßnahmen wäre anzustreben.
4) Gütebewirtschaftung der Hauptsperre
Zielführend für einen möglichst großen Eisenrückhalt erscheint die Sicherstellung einer möglichst großen Aufenthaltszeit in der Hauptsperre. Bei Aufenthaltszeiten über 15-20 Tagen konnten bisher keine Ablaufkonzentrationen > 1 mg/L Feges beobachtet werden.
Zielführend für einen möglichst großen Eisenrückhalt erscheint die Sicherstellung einer möglichst großen Aufenthaltszeit in der Hauptsperre. Bei Aufenthaltszeiten über 15-20 Tagen konnten bisher keine Ablaufkonzentrationen > 1 mg/L Feges beobachtet werden.