Hydrogeologischer Überblick

Die Jungquartären Flusskiese und Flusssande wurden fluviatil abgelagert. Ihre petrographische Zusammensetzung ist eng mit der Dynamik der jeweiligen Fließgewässer, der Talmorphologie sowie der Zusammensetzung der Festgesteine im Liefergebiet verknüpft. Charakteristisch sind zeitlich und räumlich wechselnde Sedimentationsbedingungen in Abhängigkeit vom Verlauf des Stromstrichs und daraus resultierende lithologische Heterogenitäten (Kobler, 1988).

Jungquartäre Flusskiese und Flusssande bestehen aus Kiesen, kiesigen Sanden und Sanden mit wechselnden Schluff- und Steingehalten. Gelegentlich handelt es sich um organische, stark tonige Altarmfüllungen. Mächtigere Kiesablagerungen finden sich in erster Linie in den Tälern der größeren Flüsse. Die Talablagerungen der kleineren Nebenflüsse bestehen vorwiegend aus Schluff, Ton und Sand mit wechselnden Kies- und Steingehalten (HGK, 1995, 2002; HGE, 2002, 2003b; Landratsamt Waldshut, 2001).

Weisen die Jungquartären Flusskiese und Flusssande eine größere Mächtigkeit auf und sind sie wenig verlehmt, bilden sie ergiebige Porengrund­wasserleiter. In den Tälern kleinerer Flüsse sind die Talfüllungen deutlich geringer durchlässig. Eine Grundwasserfüh­rung ist dann an einzelne ausgewaschene Rinnen oder Grobkieslagen gebunden. Eine Stockwerksgliede­rung gibt es in den meisten Fällen nicht.

In Ausnahmefällen sind ältere Kiese als Nieder- oder Hochterrasse an den Talrändern erhalten. In der Heilbronner Mulde sind sie wegen der geologischen Einsenkung in größerem Umfang grundwassererfüllt. Deshalb sind sie dort wasserwirtschaftlich von Bedeutung (HGK, 1995).

Der landesweite geometrische Mittelwert der Durchlässigkeit der Jungquartären Flusskiese und Flusssande beträgt 8,1 · 10^‑4 m/s (n = 190), der Transmissivität 2,9 · 10^‑3 m²/s (n = 282). Die Variation der Durchlässigkeits- und Transmissivitätswerte reicht über fünf Zehnerpotenzen. Hohe Trans­missivitäten und Durchlässigkeiten finden sich in wenig verlehmten Ablagerungen der großen Flüsse, die kleineren Werte in den Talsedimenten der kleineren Nebenflüsse und Bäche.

Die Grundwasserneubildung aus Niederschlag beträgt im Verbreitungsgebiet der Jungquartären Flusskiese und Flusssande im langjährigen Mittel (Periode 1981 bis 2010) ca. 8,4 l/(s · km²). Bezogen auf die Fläche von ca. 1150 km² sind dies 9660 l/s. Zur Grundwasserbildung tragen neben dem Nieder­schlag randliche Zuflüsse aus dem umgebenden Festgestein bei. Besteht dieses aus einem Grundwassergeringleiter, erfolgen die Zuflüsse überwiegend als Oberflächenabfluss oder Zwischenabfluss. Besteht der Festgesteinsrahmen aus einem Kluft- oder Karstgrundwasserleiter, erfolgt der Randzufluss als Grundwasser. Schließlich können auch Fließgewässer in die Talgrundwasserleiter infiltrieren. Ex- und infiltrierende Bedingungen können entlang der Fließstrecke wechseln. Sie hängen von den Durchlässigkeitsverhältnissen, der Geometrie des Talquerschnitts und eventuellen Regulierungsmaßnahmen des Gewässers ab.

Der Grundwasserabstrom erfolgt weitgehend talparallel. Bei Niedrig- und Mittelwasser ist er meist auf das oberirdische Fließgewässer als Vorflut ausgerichtet. Bei Hochwasser herrschen dagegen häufig exfiltrierende Bedingungen. Steht der Tal­grundwasserleiter in direktem Kontakt mit einem Festgesteinsgrundwasserleiter, ist auch eine Durch­strömung des Kieskörpers mit Einspeisung von Grundwasser in das Festgestein möglich. Eine Besonderheit stellen die kiesigen Talfüllungen einiger Täler der Schwäbischen Alb dar. Sie sind als Folge großer Schwankungen der Karstwasserstände nur zeitweise grundwassererfüllt. Stark modifiziert wird der natürliche Grundwasserabstrom durch Stauhaltungen und Regulierungen der Vorfluter und Grundwasserentnahmen in den Talsedimenten.

In der Regel ist das Grundwasser im Bereich der Talauen unter bindigen Auesedimenten gespannt. Die Grundwas­serstände schwanken bei Flurabständen von wenigen Dezimetern bis Metern meist nur schwach. Sie werden in Abhängigkeit von der Entfernung zum Vorfluter mehr oder weniger deutlich durch kurzfristige Was­serstandsänderungen im Fließgewässer beeinflusst. Neben diesen kurzfristigen Varia­tionen sind ein nur mäßig ausgeprägter Jahresgang und praktisch keine langfristigen Schwankungen typisch. Diese generelle Gangliniencharakteristik ändert sich nur in größerer Entfernung zur Vorflut und wenn keine hydraulische Ankopplung zwischen Grundwasser und Fließgewässer besteht.

Die Ermittlung der anthropogen unbeeinflussten Grundwasserbeschaffenheit in den Talgrundwasser­leitern gestaltet sich wegen der starken Nutzung der Talauen schwierig.

Aufgrund der unterschiedlichen hydrogeologischen Verhältnisse ist davon auszugehen, dass die Grundwässer in den jun­gen Talfüllungen keine einheitliche Beschaffenheit aufweisen. So wird der Lösungsinhalt einerseits durch die Infiltration von Flusswasser mit meist geringerer Härte, andererseits durch den Zustrom von Grundwasser unterschiedlicher hydrochemischer Zusammensetzung aus dem angrenzenden Festgestein beeinflusst. Schließlich besitzen auch die Talsedimente selbst keine einheitliche petrographische Zusammensetzung (Plum et al.,1996).

In der Regel sind die Talgrundwässer normal erdalkalisch, überwiegend hydrogenkarbonatisch. Hohe Gesamthärten und Feststoffinhalte kommen in Einzugsgebieten mit unausgelaugtem Muschelkalk bzw. mit der Grabfeld-Formation vor. Dies ist z. B. im Neckartal westlich von Tübingen der Fall. Daneben treten auch aus triassischen und unterjurassischen Festgesteinen höher mineralisierte Kluftgrundwässer in die Talgrundwässer über. Beispiele hierfür sind das Filstal bei Göppingen, das Neckartal bei Rottenburg oder das Remstal zwischen Großheppach und Waiblingen.

Aus dem Grundgebirge und dem Buntsandstein können geringmineralisierte CO₂-reiche, kalkaggressive Wässer in den Talgrundwasserleiter einspeisen.

Ein gemeinsames Merkmal sind die in weiten Bereichen erhöhten Anteile an organischem Material im Sediment. Daraus können vielfach reduzie­rende Verhältnisse mit erhöhten Eisen- und Man­gankonzentrationen im Grundwasser resultieren.

In Bereichen mit geringen Flurabständen ist das Grundwasser in den Talauen nur wenig vor Verunreinigungen von der Geländeoberfläche aus geschützt. In Gebieten mit größeren Grundwasserflurabständen, in denen über den Jungquartären Flusskiesen und Flusssanden mächtigere Auelehme, Löss bzw. Lösslehm oder randlich bindiger Hangschutt liegen, ist die Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung höher (HGE, 2004c, 2005a). Die Grundwasserqualität kann jedoch auch in diesen Gebieten durch einen lateralen Grundwasserzufluss aus weniger gut geschützten Bereichen nachteilig beeinträchtigt werden.

In den größeren Tälern werden die Grundwasservorkommen entweder ausschließlich in den Jungquartären Flusskiesen und Flusssanden oder gemeinsam mit denen der unterlagernden Festgesteinsgrundwasserleiter genutzt.

Die Ergiebigkeiten der Jungquartären Flusskiese und Flusssande können je nach Aquifermächtigkeit und Korngrößenzusammensetzung zwischen wenigen l/s und über 100 l/s liegen. Bedeutende Grundwasservorkommen gibt es z. B. in den Talfüllungen südöstlich von Heilbronn-Böckingen (120 l/s) und im Brenztal (50 l/s). Brunnenergiebigkeiten von 20 bis 30 l/s sind aus dem Gutachtal bei Neustadt-Lenzkirch, aus dem Taubertal nordöstlich von Tauberbischofsheim und aus dem Filstal zwischen Göppingen und Salach bekannt.

Die Grundwasservorkommen können wasserwirtschaftlich von regionaler Bedeutung sein. Grundwasservorkommen in den Talfüllungen kleinerer Täler sind von lokaler wasserwirtschaftlicher Bedeutung.