Grundwassernutzung und Grundwasserschutz

Mit dem Bau der Albwasserversorgung seit dem Jahr 1871 hat sich die Wasserversorgungsstruktur auf der Hochfläche der Mittleren Alb wesentlich verändert und verbessert (Becker, 1970; Haakh, 2021). Dabei wurde Wasser aus den Tälern mit Pumpen und Rohrleitungen auf die Albhochfläche geleitet. Heute übernehmen mehrere Wasserversorgungsgruppen in der Region die gesicherte Versorgung mit qualitativ einwandfreiem Trinkwasser (z. B. Zweckverband Wasserversorgung Ostalb, Zweckverband Kornberggruppe, AlbgruppeXIII, Blau-Lauter-Gruppe, Wasserversorgung Zweckverband Ulmer Alb (Dornstadt), Hochsträßgruppe, Verbandswasserwerk Gammertingen, Zweckverband Wasserversorgung Griesinger Gruppe). Daneben versorgen sich verschiedene Gemeinden selbst (z. B. Wiesensteig, Deggingen, Schelklingen, Oberdischingen, Ulm, Trochtelfingen, Ehingen, Riedlingen, Sigmaringendorf, Scheer).

Neben der überwiegenden Nutzung des Grundwassers als Trinkwasser wird es auch als Brauchwasser für die Industrie und in geringerem Umfang für die Landwirtschaft bzw. für den privaten Eigenbedarf genutzt.

Durch den eingeschränkten natürlichen Schutz des Karstgrundwassers sind Gefährdungspotenziale gegeben, die besondere Schutzmaßnahmen erfordern.

In der Fachanwendung Grundwasserstände und Quellschüttungen (GuQ) stellt die Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg (LUBW) landesweit eine zeitnahe Dokumentation und kurzfristige Bewertung der quantitativen Grundwasserressourcen bereit (LUBW-Grundwasserdaten, Link s. unten). Sie basiert auf der Analyse langjähriger Grundwasserstandsganglinien bzw. Quellschüttungsmessungen.

In der Mittleren Alb liegen hierzu fünf Beobachtungsstellen:

• QF Blautopf, Blaubeuren, GW-Nummer 0600/665-7
• QF Aachursprung Wimsen, Hayingen, GW-Nummer 0003/567-0
• QF Gallusquelle Hermentingen, Veringenstadt, GW-Nummer 0601/517-7
• GWM B 14, Neufra, GW-Nummer 0100/517-0
• GWM 5 Oberes Wiesaztal Gönningen, Reutlingen, GW-Nummer 0032/515-0

In der 30-Jahre-Ganglinie der Messstelle GWM B 14, Neufra, GW-Nummer 0100/517-0 zeichnet sich im Oberjura über den Beobachtungszeitraum 1991–2022 ein gemittelter fallender Trend von 8,77 cm pro Jahr ab.

Die Messstelle GWM 5 Oberes Wiesaztal Gönningen, Reutlingen, GW-Nummer 0032/515-0 liegt in der quartären Talfüllung des Wiesaztals. Sie wird seit Mitte 2006 regelmäßig beobachtet. Im Zeitraum 2006 bis 2023 ist ein leicht steigender Trend von gemittelt 0,30 cm pro Jahr dokumentiert.

Die Schüttungsganglinie des Blautopfs ist hier, die der Gallusquelle hier dargestellt.

Das Umweltministerium und das Ministerium für Ländlichen Raum und Verbraucherschutz des Landes Baden-Württemberg erstellen einen „Masterplan Wasserversorgung“, an dem auch das LGRB beteiligt ist. Ziel des Vorhabens ist es, alle relevanten Daten zur aktuellen Versorgungsstruktur sowie Prognosen zur Entwicklung der Trinkwasserressourcen und des Trinkwasserbedarfs zu sammeln, auszuwerten und zur Verfügung zu stellen. Die Daten können Gemeinden und Verbände nutzen, um die aktuelle und zukünftige Wasserversorgungssituation in ihrem Zuständigkeitsbereich zu bewerten und erforderlichenfalls zu optimieren (Ochs & Ilg, 2021).

Tiefbrunnen 2 Spitzäcker: Fassungsbauwerk (links) und Brunnenkopf (rechts)

Größere Grundwasserentnahmen aus dem Gebiet der Mittleren Alb (HGE, 2003a)

In der HGE Mittlere Alb (HGE, 2003a) sind alle Brunnen und Quellen zusammengestellt, die zur öffentlichen Trinkwasserversorgung sowie zu Brauchwasserzwecken genutzt werden.

Warmes Tiefengrundwasser wird durch die Thermalwasserbohrungen Bad Urach in den AlbThermen zu Badezwecken genutzt. Die Tiefenwässer bei Bad Ditzenbach werden als Thermal- bzw. Mineralwässer genutzt (Vinzenz-Therme , Bad Ditzenbach).

Wasserschutzgebiete – Datensatz der LUBW (Schutzzonen der rechtskräftigen Wasserschutzgebiete über Layer-Symbol darstellbar)

In der HGE Mittlere Alb (HGE, 2003a) wurden alle Wasserschutzgebiete zusammengestellt, die ganz oder teilweise in diesem Gebiet liegen.

Angesichts des auf großen Flächen geringen natürlichen Schutzpotenzials im Seichten Karst und in der Offenen Zone des Tiefen Karsts sowie oft auch in der Teilweise Überdeckten Zone des Tiefen Karsts sind für die Mittlere Alb besondere vorbeugende Schutzmaßnahmen erforderlich. Dies gilt vor allem auch im Hinblick auf die gleichzeitig starke Nutzung des Karstgrundwassers für die Trinkwassergewinnung. Aus diesem Grund wurden zahlreiche, z. T. großflächige Wasserschutzgebiete rechtskräftig ausgewiesen, einige weitere sind fachtechnisch/hydrogeologisch abgegrenzt.

Im Gebiet der Mittleren Alb liegen 115 Wasserschutzgebiete vollständig oder teilweise (106 festgesetzte, 7 fachtechnisch abgegrenzte, 1 im Verfahren sowie 1 in Planung, Stand 2023). Insgesamt nehmen die Wasserschutzgebiete in der Region eine Fläche von ca. 2004 km² ein. Sie erstrecken sich somit über 75,5 % des Gebietes der Mittleren Alb (LUBW-Wasserschutzgebiete, Link s. unten).

Im Bereich des Tiefen Karsts sind großflächig zusammenhängende, für mehrere Trinkwassergewinnungsanlagen gemeinsame weitere Schutzzonen (Zonen III) erforderlich (HGK, 2002). Dies ist begründet in

• der teilweisen Unterströmung der Karstquellen (weshalb auch große, nicht genutzte Quellen in die Schutzgebiete einbezogen werden müssen),
• der zeitlich und örtlich wechselnden In- und Exfiltration zwischen dem Karstgrundwasser und den größeren Vorflutern,
• den ausgedehnten Trockentalsystemen mit episodisch oberirdischen Abflüssen und Oberflächenwasserversinkungen sowie
• den z. T. nicht hinreichend bekannten oder zeitlich variierenden unterirdischen Abstrom- und Einzugsgebietsgrenzen.

Für die Quellen im Seichten Karst und für Fassungen im Tiefen Karst mit sehr hohen Zuflussgeschwindigkeiten von Karstgrundwasserkomponenten kann ein vollwertiger, hygienischer Schutz durch eine, auch nach den gültigen Kriterien für Karstgrundwasserleiter (Villinger, 1991) abgegrenzte, Engere Schutzzone (Zone II) meist nicht erreicht werden. Auf eine Aufbereitung des Rohwassers kann in diesen Fällen nicht verzichtet werden. In einigen Gebieten, in denen Karstgrundwasser durch Tiefbrunnen erschlossen ist, bestehen jedoch trotz hoher Ergiebigkeiten relativ niedrige Abstandsgeschwindigkeiten, so dass hier Engere Schutzzonen mit der 50-Tage-Linie abgegrenzt werden können.

In den Wasserschutzgebieten dient die Schutzgebiets- und Ausgleichsverordnung (SchALVO) dem Schutz von Rohwässern vor Beeinträchtigungen durch Stoffeinträge aus der Landbewirtschaftung. Je nach Schutzzone gelten für die Landwirtschaft unterschiedliche Einschränkungen der ordnungsgemäßen Landbewirtschaftung zum Beispiel in Form von Verboten zur Ausbringung von Jauche, Gülle, Klärschlamm und Pflanzenschutzmitteln. Für Nitrat und Pflanzenschutzmittel in Problem- und Sanierungsgebieten gelten zusätzliche Einschränkungen.

Problem- und Sanierungsgebiete und Gebiete, in denen die Anordnung von Schutzbestimmungen entsprechend § 5 Absatz 4 SchALVO in Betracht kommt, finden sich in einer Tabelle der LUBW (LUBW-Wasserschutzgebiete und SchALVO, Link s. unten).

Abwassereinleitungen

Im Karstgebiet der Schwäbischen Alb haben Abwassereinleitungen eine besondere wasserwirtschaftliche Bedeutung. An vielen Stellen wird Abwasser – in der Regel nach weitergehender Behandlung – versickert, da keine oberirdischen Gewässer zur Ableitung vorhanden sind. Stehen oberirdische Gewässer für eine Einleitung zur Verfügung, führen sie teilweise nicht ganzjährig Wasser. Dadurch kommt es zeitweise zu linienhaften Versickerungen. Die oberirdischen Gewässer im Bereich der Europäischen Wasserscheide haben zudem oft eine geringe Niedrigwasserführung, so dass ungünstige Verhältnisse zwischen Wasserabfluss und Abwassereinleitungen auftreten können.

Im Rahmen der Hydrogeologischen Erkundung Mittlere Alb wurden Einleitungsstellen von behandeltem Abwasser kommunaler Herkunft auf Basis der in der WIBAS-Datenbank erfassten Daten dokumentiert (HGE, 2010; Karte 9). Die der Mappe 4 beigefügte CD-ROM enthält auch die Geodaten zu den Abwassereinleitungen.

Bei der Art der Einleitung wird unterschieden zwischen einer gezielten Einleitung ins Grundwasser und einer Einleitung in oberirdische Gewässer. Das tatsächliche Spektrum der Einleitungsarten ist ungleich größer. Die Einleitung ins Grundwasser kann zwischen Versenkungen (Doline, Schluckbrunnen), Schotter-, Sand- und Bodenfiltern variieren.

Festgesteinsabbau

Die Kalksteine der Oberjura-Massenkalk-Formation (joMK) und der Untere-Felsenkalke-Formation (joFU) bilden einerseits den bedeutendsten Grundwasserleiter der Mittleren Alb. Andererseits werden sie als Rohstoffe im Trockenabbau gewonnen und im Verkehrswegebau für Baustoffe sowie als Betonzuschlag verwendet.

Beim Abbau werden die eventuell vorhandenen schützenden Deckschichten entfernt und die Mächtigkeit der ungesättigten Zone insgesamt verringert. Allerdings ist die Schutzfunktion der Grundwasserüberdeckung in den geklüfteten bzw. verkarsteten Oberjura-Kalksteinen generell sehr gering bis gering.

Landwirtschaftliche Nutzung

Die quartären Talniederungen und insbesondere die Hochfläche der Mittleren Alb werden intensiv landwirtschaftlich genutzt. Durch den damit einhergehenden flächenhaften Eintrag von Düngemitteln wies das Grundwasser im Jahr 2020 jedoch allenfalls bereichsweise leicht erhöhte Nitratgehalte auf. Ebenso waren in der Vergangenheit die Pestizidgehalte im Grundwasser erhöht.

Geothermie

Baden-Württemberg setzt im Interesse des Klimaschutzes und vor dem Hintergrund der Energiewende verstärkt auf die Nutzung geothermischer Energie (Erdwärme).

Erdwärmesonden stellen für Privatgebäude, Industriebauten und öffentliche Bauwerke die häufigste Nutzungsform dar. Das Informationssystem Oberflächennahe Geothermie (ISONG) des Regierungspräsidiums Freiburg, Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (RPF/LGRB) gibt flächenhaft und standortbezogen Informationen zur Errichtung von Erdwärmesondenanlagen bis maximal 400 m Tiefe (RPF/LGRB–ISONG, Link s. unten).

ISONG: Erdwärmesonden – Wasser- und Heilquellenschutzgebiete

Für den hoch durchlässigen oberjurassischen Karst- und Kluftaquifer der Mittleren Alb ist ein besonderes Augenmerk auf bohr- oder ausbautechnische Schwierigkeiten und/oder Baugrundschäden wegen möglicher Karsthohlräume und/oder größerer Spalten im Untergrund zu richten. So ist es erforderlich, Bohrungen bei deutlichem Spülungsverlust (mehr als 2 l/s) sowie beim Anbohren von Hohlräumen größer 2 m Tiefe abzubrechen. In diesen Fällen besteht die Gefahr, dass das Bohrloch nicht mehr wirksam abgedichtet oder durch einen unzureichenden Gebirgsanschluss die Effizienz der Erdwärmesonde herabgesetzt werden kann. Liegt die Verkarstung weniger als 50 m unter der Geländeoberfläche, sind bohrbedingte Verbrüche mit Setzungen an der Erdoberfläche nicht auszuschließen.

Außerdem können Spülungsverluste beim Abteufen einer Erdwärmesondenbohrung die Grundwasserbeschaffenheit beeinträchtigen (Trübungen, mikrobiologische Verunreinigungen). Diese Verunreinigungen können im Aquifer sehr schnell über weite Strecken transportiert werden.

Die aufgeführten Risiken und Schwierigkeiten sind bei Einhaltung der Auflagenempfehlungen, Beachtung der „Leitlinien Qualitätssicherung Erdwärmesonden“ des Umweltministeriums Baden-Württemberg (UMBW-LQS EWS, Link s. unten) und bei Ausführung der Bohrarbeiten nach dem Stand der Technik grundsätzlich beherrschbar. Weitere wasserwirtschaftliche Einschränkungen beim Bau von Erdwärmesondenanlagen (RPF-LGRB–ISONG, Link s. unten) können sich bei der Lage des Vorhabens in einem Wasserschutzgebiet ergeben.

Hinweise zum Bau von Erdwärmesonden, zu rechtlichen Grundlagen und Antragsunterlagen sind im „Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmesonden“ des Umweltministeriums Baden-Württemberg sowie in den „Leitlinien Qualitätssicherung Erdwärmesonden“ des UM Baden-Württemberg (UMBW-LQS EWS, Link s. unten) zu finden.

Erdwärmekollektoren sind eine weitere Nutzungsform der oberflächennahen Geothermie. Auf der Mittleren Alb ist bei ihrem Bau insbesondere zu berücksichtigen, dass der Untergrund im Verbreitungsgebiet der oberjurassischen Karbonate vielfach bis in eine Tiefe von ein bis zwei Meter nicht oder nur sehr schwer grabbar ist. Dies kann zu Einschränkungen beim Bau bzw. der Effizienz der Erdwärmekollektorenanlage führen.

ISONG: Erdwärmekollektoren – Grabbarkeit

Hinweise zum Bau von Erdwärmekollektoren, zu rechtlichen Grundlagen und Antragsunterlagen sind im „Leitfaden zur Nutzung von Erdwärme mit Erdwärmekollektoren“, des Umweltministeriums Baden-Württemberg (UMBW–Leitfaden Erdwärmekollektoren, Link s. unten) zu finden.

Bei Grundwasserwärmepumpen dient das Grundwasser als Wärmeträger. Hinweise zum Bau von Grundwasserwärmepumpen, zu rechtlichen Grundlagen und Antragsunterlagen sowie die zugehörige Arbeitshilfe sind auf der Internetseite des Umweltministeriums Baden-Württemberg zu finden (UMBW–Leitfaden Grundwasserwärmepumpen, UMBW–Grundwasserwärmepumpen-Arbeitshilfe, Link s. unten). Dort wird außerdem ein Berechnungsprogramm für Grundwasserwärmepumpen bereitgestellt.

Der Bau von Grundwasserwärmepumpen ist in der Hydrogeologischen Region Mittlere Alb im Verbreitungsgebiet der Porengrundwasserleiter grundsätzlich möglich. Im Karstgebiet sind Grundwasserwärmepumpen wegen des großen Grundwasserflurabstandes, des fraglichen Grundwasseranschlusses von Bohrungen und möglicher bohrtechnischer Risiken zur Gewinnung oberflächennaher Geothermie problematisch bzw. ungeeignet. Generell sind wasserwirtschaftliche Einschränkungen zu berücksichtigen.