Vortrag: Einfluss von Kalirückstandshalden auf Grundwasserleiter in Thüringen

[Lukas Birkhoff]

Dr. Jörn Geletneky
THÜRINGER LANDESAMT FÜR UMWELT, BERGBAU UND NATURSCHUTZ
Referat 83 Hydrogeologie, Bodenkunde
Carl-August-Allee 8-10 | 99423 Weimar
tlubn.thueringen.de
joern.geletneky@tlubn.thueringen.de

Rückstandshalden, welche im Zusammenhang mit der Gewinnung von Stein- und Kalisalzen aufgeschüttet worden sind, beeinflussen das Grundwasser im Freistaat Thüringen bis heute. Eine solche Beeinflussung kann zwar durch unterschiedliche Rekultivierungsansätze und andere technische Lösungen verlangsamt, jedoch im Regelfall nicht verhindert werden. Über Salzhalden, die im Laufe des langjährigen, z. T. mehr als 100 Jahre andauernden untertägigen Bergbau, z. B. im Südharzrevier, geschüttet worden sind sowie aus Rückstandshalden, die aus Produktionsrückständen der Kalisalzproduktion bestehen, z.B. im Werrakaligebiet, gelangen leichtlösliche Salze weiterhin bis in grundwasserführende Bereiche. Viele der Halden bzw. Althalden wurden entsprechend eines früheren Standes der Technik größtenteils ohne Basisabdichtung geschüttet, was oftmals zu sehr hohen Gehalten an Cl, SO4, Mg, K, Br, Schwermetallen und weiteren Spurenstoffen in der ungesättigten Zone unterhalb der Halden sowie im Grund- und Oberflächenwasserwasser führt.
Um Einträge von hochmineralisiertem Haldenwasser in das Grundwasser prozessorientiert nachbilden und möglicherweise prognostizieren zu können, müssen Ausbreitungsprozesse sowohl innerhalb von Salzhalden, an der Haldenbasis, in den oftmals ausgebildeten ungesättigten Zonen im Liegenden der Halde sowie im gesättigten Grundwasserbereichen betrachtet werden. Insbesondere im Werra-Kaligebiet sind der obere und die tieferen Grundwasserleiter in Thüringen sowohl durch die 2021 beendeten hessischen Salzabwasserversenkung als auch durch die noch lang andauernden Austräge aus weiterhin aktiven Rückstandshalden (Wintershall, Hattorf) durch salzhaltiges Abwasser bzw. Haldenwasser beeinflusst.
Im Auftrag des Thüringer Landesamtes für Umwelt, Bergbau und Naturschutz und Geologie (TLUBN, ehemals TLUG) wurde durch die Firma delta h im Jahr 2019 ein instationäres, dichteabhängiges, dreidimensionales numerisches Grundwasserströmungs- und Transportmodell für das Werra-Kaligebiet
erstellt, welches mit regionalen Haldenmodellen gekoppelt wurde. Künftige hydraulische und hydrochemische (dichteabhängige) Auswirkungen der Halden auf das Grundwassersystem im Thüringer Teil des Werra-Kaligebiets können mit dem Modell nachgebildet und prognostiziert werden.
Zur Berücksichtigung der im Modellgebiet befindlichen Salzhalden wurden Detailmodelle erstellt, welche die dynamischen Haldengeometrien sowie die Fließwege im Haldenumfeld innerhalb einer standortbezogenen Modellskala abbilden. Das Stofftransport- und Strömungsmodell Werra lieferte Modellrandbedingungen für die Detailbetrachtungen. Die Ergebnisse dieser Betrachtungen wurden anschließend bilanziell wieder mit dem Großraummodell gekoppelt. Das Bearbeitungskonzept für die Fragestellung der Stoffausbreitung im Bereich der Halde Hattorf sieht skalenbedingt eine Kopplung unterschiedlicher Modelle und deren Ergebnisse vor. Im Vordergrund steht dabei die bilanztreue Abbildung des Stoffeintrags der Halde Hattorf im Großraummodell Werra.
Unterschiedliche Netzdiskretisierungen in verschiedenen Bereichen, insbesondere des vertikalen Elementnetzaufbaus, ließen bis jetzt keine direkte modelltechnische Untersuchung einer möglichen Wechselwirkung zwischen Haldenwässern und Versenkwässern zu, da dies bis jetzt nicht im unmittelbaren Fokus der Bearbeitung stand. Eine aktuell durchgeführte Erweiterung des Großraummodells hat daher zum Ziel, das Regionalmodell Hattorf in das Großraummodell Werra zu integrieren.