Hydraulisch-hydrochemische Charakterisierung der Grundwasser im Untergrund der Stadt Oppenheim

Diplomarbeit von Volker Gehrmann

Zusammenfassung:

Das Arbeitsgebiet umfaßte den Altstadtbereich von Oppenheim, der von Untergrundeinbrüchen und Setzungsschäden betroffen ist. Unter der Altstadt befindet sich ein weitläufiges Kellersystem, daß über Jahrhunderte angelegt wurde. Diese historisch wertvolle Anlage ist oft mehrgeschossig ausgebildet und teilweise durch ein Gangsystem miteinander verbunden. Ein Faktor der Setzungsschäden und Einbrüche ist der Einfluß von Wässern auf den Löß, der den Baugrund in Oppenheim darstellt und der durch die Kelleranlagen destabilisiert ist.

Ziel der Diplomarbeit war es, die hydrogeologischen Verhältnisse im Altstadtbereich zu erfassen. Ein Ansatz dabei war die geologische Aufnahme des Anstehenden, die Informationen konnten durch Bohrungen der Grundwassermeßstellen und Brunnen gewonnen werden. Daneben wurden die hydraulischen Parameter kf-Wert und Transmissivität mit Pumpversuchen an Grundwassermeßstellen und Brunnen ermittelt. Zur Erfassung der hydraulischen Parameter zählte ebenfalls die wöchentliche Messung der Grundwasserstände, in Kombination mit den Niederschlagsdaten sollte ein Zusammenhang von Niederschlägen und Grundwasserganglinie erstellt werden. Ein weiterer Faktor war die chemische Analyse der grundwasserführenden Schichten. Die Probennahme erfolgte an den Brunnen und Grundwassermeßstellen. Mit diesen drei Ansätzen sollte die Ausbildung der hydrogeologischen Untergrundverhältnisse dargestellt werden, wobei der Einfluß von Störungen ebenfalls berücksichtigt wurde, da Störungen die Grundwasserverhältnisse beeinflussen können. Oppenheim liegt am westlichen Oberrheingrabenrand, aufgrund dieser geologischen Situation ist von einem durch Störungen beeinflußten Untergrund auszugehen.

Die Untersuchungen ergaben für den Oppenheimer Altstadtbereich zwei grundwasserführende Schichten. Als oberen Grundwasserleiter können die Kalksteine des Kalktertiärs (Hydrobien-, Corbicula- Cerithienschichten/Landschneckenkalke) betrachtet werden. Diese grundwasser- führenden Schichten sind Kluft/Karstgrundwasserleiter. Im Hangenden dazu steht Löß an, der Chemismus der Sickerwässer wird durch den Löß und die Kalksteine geprägt. Mittels PIPER- und Vertikaldiagrammen konnten für die Wässer ein höherer Hydrogencarbonat- und Nitratgehalt nachgewiesen werden, dieser begründet sich durch den anthropogenen Eintrag von Düngemitteln aus den intensiv genutzten Hanglagen (Weinbau) westlich von Oppenheim. Im Liegenden dazu stehen die trennenden Süßwasserschichten an mit unterschiedlichem Grundwasserchemismus. Diese Wässer sind geprägt durch niedrige Nitratgehalte und hohe Sulfatgehalte. Die Hauptkomponenten der Süßwasserschichten sind Tone und Schluffe, die Grundwasserführung erfolgt in Feinsandlagen/linsen in den Süßwasserschichten, die als Porengrundwasserleiter bezeichnet werden können. Der kf-Wert der Feinsande beträgt ca. 10-6 m/s. Im Altstadtbereich konnten sowohl die Wässer aus dem Kalktertiär als auch Wässer der Süßwasserschichten nachgewiesen werden. Mit Hilfe der chemischen Analysedaten konnten im Altstadtbereich daneben Wässer nachgewiesen werden, deren Chemismus nicht aus den Wässern des Kalktertiärs und der Süßwasserschichten rekonstruiert werden kann. Diese Wässer sind gekennzeichnet durch auffallend hohe Kalium/Chloridgehalte und beschränken sich auf den Bereich der Mainzer Straße und die Hasenbrunnengasse. Die Herkunft dieser Wässer wurde auf eine anthropogene Beeinflussung durch eine Leckage einer heute nicht mehr genutzten Zisterne im Innenstadtbereich zurückgeführt. Die Wässer dieser Zisterne weisen ebenfalls hohe Konzentrationen gelöster Stoffe auf, die die Grundwasserdaten begründen. Aufgrund der hydrogeologischen Ergebnisse ergeben sich für den Altstadtbereich Grundwasserverhältnisse, die eine Beeinflussung des Grundwassers auf den Baugrund Löß nicht ausschließen, da die Grundwasserstände zum Teil relativ nahe an der Oberfläche anstehen. Da im Innenstadtbereich hohe Sulfatgehalte auftraten, die geogenen Ursprungs sind und als betonaggressiv eingestuft wurden, ist dies bei einer Sanierung des Unter-grunds zu berücksichtigen, um eine Langzeitschädigung der Fundamente zu vermeiden.

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