Schadensfall Staufen

Der Kenntnisstand zum Schadensfall Staufen ist in zwei LGRB-Sachstandsberichten zusammengefasst (LGRB, 2010c; LGRB, 2012b).

Die EWS-Bohrungen lösten Prozesse aus, die zu den seit Ende 2007 zunehmen­den Schäden an Gebäuden und Infra­struktur im historischen Alt­stadt­bereich führten (LGRB, 2010c; LGRB, 2012b; Ruch & Wirsing, 2013). Zur Klärung der Ursachen für diese Hebungen sowie als Bewertungs­grundlage für erforder­liche Maß­nahmen zum Stoppen des Hebungs­­prozesses führte das LGRB ab 2008 umfassende Erkundungs­maß­nahmen durch.

Die Erkundungsmaßnahmen lieferten folgende Ergebnisse:

• Die Erdwärmesonden erschließen eine Schichtenfolge, die unter gering mächtiger, quartärer Überdeckung von der Stuttgart-Formation (Schilfsandstein-Formation) über die Grabfeld-Formation (Gipskeuper-Formation) und die Erfurt-Formation (Unterkeuper) bis in die Obere Hauptmuschelkalk-Formation reicht.
• Sulfat führendes Gebirge wurde in der Grabfeld-Formation zwischen 28,60 m u. GOK (Oberer Gipsspiegel) und 141,70 m u. GOK (Unterer Gipsspiegel), Anhydrit zwischen 61,50 m u. GOK (Oberer Anhydritspiegel) und 126,10 m u. GOK (Unterer Anhydritspiegel) angetroffen.

• Der Untergrund im Bereich des EWS-Felds (mit sieben Erdwärmesonden) besteht aus einem kleinräumigen Mosaik von Gebirgsschollen, die durch tektonische Störungen versetzt und begrenzt sind. Die Schichten fallen generell in nordwestliche Richtung ein.
• Es wurden vier hydraulisch, hydrochemisch und isotopenhydrologisch voneinander getrennte Grundwasserstockwerke identifiziert. Die beiden oberen (in der Stuttgart-Formation und im Gipskarst der Grabfeld-Formation) führen stark gespannte, die beiden unteren (in der Erfurt-Formation und im Oberen Muschelkalk) artesisch gespannte Grundwässer.
• Die EWS-Bohrungen EWS 1 bis 7 wurden nicht vertikal abgeteuft, sondern ihre Bohrspuren weichen in ihrer Raumlage stark nach Südosten ab (im tiefsten Abschnitt bis 40° aus der Vertikalen).

• Die Temperaturprofile der EWS lassen charakteristische Temperaturanomalien im Anhydrit- und quellfähige Tonminerale führenden Gebirge im Bereich des Mittleren Gipshorizonts der Grabfeld-Formation (Gipskeuper-Formation) erkennen. Sie werden auf die exotherme Reaktion bei der Umwandlung von Anhydrit in Gips zurückgeführt.
• Die Temperaturanomalie ist in der EWS 7 am stärksten ausgeprägt. Das Temperaturprofil in der EWS 7 deutet auf einen Aufstieg von gespanntem Grundwasser aus tieferen Schichten der Erfurt-Formation (Unterkeuper) über eine undichte Ringraumverfüllung in den Anhydrit-führenden Gebirgsabschnitt hin.

Die umfangreichen Untersuchungen ergaben somit, dass eine missglückte Ringraumabdichtung zumindest einer der sieben Erdwärmesonden ursächlich für die eingetretenen Schäden war. Hierdurch gelangte über den Ringraum der EWS artesisch gespanntes Grundwasser aus der unterlagernden Erfurt-Formation des Unteren Keupers und aus dem Oberen Muschelkalk in Anhydrit führende Gebirgsabschnitte der Grabfeld-Formation. Dort löste es den Prozess des so genannten „Gipskeuperquellens“ aus.

Die Entnahmerate betrug zu Beginn des gleichzeitigen Absenkbetriebes im April 2012 aus EKB 2 und BB 3 zusammen ca. 5,5 l/s und nahm in den darauffolgenden Jahren kontinuierlich ab. Im Juni 2022 betrug die Gesamtentnahmerate aus EKB 2, BB 3 und BB 4 ca. 2,2 l/s. Sie lag damit deutlich unter der wasserrechtlich genehmigten Entnahmerate von 6 l/s.

Begleitend zum Dauerabsenkbetrieb werden die Entnahmeraten und Absenkbeträge, die Vor-Ort-Parameter Leitfähigkeit und Temperatur sowie die Trübung des geförderten Wassers im Online-Betrieb kontinuierlich gemessen. Daneben werden die geförderten Grundwässer in vierteljährlichem Abstand umfangreich hydrochemisch, in größeren Abständen auch isotopenhydrologisch untersucht.

Die Kontrollanalysen zeigen leichte Verschiebungen in der Mineralisation der Wässer aus den drei Entnahmestellen, die Gesamtfracht der geförderten gelösten Stoffe blieb jedoch über die letzten Jahre weitgehend konstant. Isotopisch zeichnet sich eine leichte Zunahme eines Jungwasseranteils aus dem weiteren Umfeld ab.

Die kontinuierlich aufgezeichneten Parameter sind in ein Online-Warnsystem eingebunden. Dieses meldet Abweichungen von den festgelegten Entnahmeraten bzw. vom Absenkziel in Echtzeit an eine zentrale Stelle. Von dort aus kann nach vorab definierten Handlungsanweisungen kurzfristig situationsabhängig reagiert werden. Eine Ersatzpumpe wird redundant vorgehalten. Damit ist sichergestellt, dass eventuelle Ausfallzeiten im Absenkbetrieb möglichst kurz sind.

Die Hebungsfigur hat bereits seit Juni 2008 weitgehend ortsfest ihre markante elliptische Ausbildung angenommen. Die Hebung erfolgt überwiegend senkrecht zur Schichtung, sodass sich der Quellhebungsvorgang stark anisotrop verhält.

Entsprechend dem vorhandenen Schichteinfallen liegt das Hebungszentrum an der Geländeoberfläche deshalb nicht im Bereich des Erdwärmesondenfeldes bzw. nicht senkrecht über dem in Quellung befindlichen Gebirgsbereich, sondern es ist nach Nordwesten versetzt.

Die maximale Hebungsgeschwindigkeit lag anfangs bei rd. 11 mm/Monat. Diese hat bis März 2021 auf maximal 1,39 mm/Monat abgenommen und hat sich bis zur jüngsten Messung im März 2026 weiter reduziert. Aktuell zeigen zwei Messpunkte die größten Hebungsraten von ca. 0,84 mm/Monat. Insgesamt beläuft sich der Hebungsbetrag auf bis zu ca. 65 cm (Stand März 2026).

Neben den Vertikalbewegungen wurden in Staufen westlich der Hauptverwerfungszone Horizontalverschiebungen von maximal ca. 52 cm in nordwestliche Richtung und südöstlich davon ca. 14 cm in südöstliche Richtung festgestellt (Stand März 2026), wobei die Geschwindigkeit der Lageverschiebung ebenso wie die Hebungsgeschwindigkeit abnimmt.

Zur zeitlichen Entwicklung der Geländedeformation s. a. Slideshow zur Hebungsentwicklung