Zielsetzung und Anlass des Vorhabens<\/p>\n
Eine umweltvertr\u00e4gliche Nachnutzung von Bergbau-Stollensystemen setzt exaktes Wissen um die aktuellen geochemischen Mobilisierungs-, Transport- und Fixierungsprozesse und ihr Verhalten bei Ver\u00e4nderung der hydrologischen Bedingungen voraus. Mit diesem Forschungsvorhaben sollen verallgemeinerbare methodische Grundlagen f\u00fcr die Beurteilung derartiger Stollensysteme und entsprechende Prognosen erarbeitet werden. Den praktischen Hintergrund f\u00fcr das beantragte Forschungsvorhaben bildet die angedachte Wiederinbetriebnahme des Kavernenkraftwerkes im Drei-Br\u00fcder-Schacht Zug bei Freiberg.<\/p>\n
Darstellung der Arbeitsschritte und der angewandten MethodenMit Hilfe eines geochemischen Jahresmonitorrings im Wochenabstand, kombiniert mit einer Online-Erfassung des Durchflusses und der Summe gel\u00f6ster Stoffe im Stollenwasser, wird der Ist-Zustand des Stoffaustrages aus den Grubenbauen, die das potentielle Speicherreservoir des Kavernenkraftwerkes bilden, erfasst und dokumentiert. Dazu wird eine spezielle, untertagetaugliche autonome Langzeitmessmethodik entwickelt und angewandt. Die geochemische Untersuchung des Stollenwassers konzentriert sich neben der Erfassung und qualitativ\/quantitativen Charakterisierung des gel\u00f6sten Stoffaustrages auch auf die Erfassung und Charakterisierung des partikul\u00e4ren Austrages sowie eines m\u00f6glichen und durchflussabh\u00e4ngigen Schadstoffr\u00fcckhalteverm\u00f6gens des Stollensystems. Weiterhin werden durch Langzeitbeobachtungen und geochemische Untersuchungen an einem Modellanstau Aussagen zur Entwicklung des geochemischen Milieus im untert\u00e4gigen Staureservoir gewonnen. \u00dcber die Zusammenh\u00e4nge von Konzentration und Abflussmengen sollen m\u00f6gliche Entwicklungen des Schadstoffaustrages bei Nutzung des Stollensystems prognostiziert werden. M\u00f6glichkeiten f\u00fcr eine Einflussnahme zur Verbesse-rung der Wasserqualit\u00e4t der Vorflut durch Steuerung des Abflussgeschehens mittels Stauhaltung sollen konzipiert werden.<\/p>\n
Ergebnisse und Diskussion<\/p>\n
Die im Projekt entwickelte Messmethodik sowie die Konzeption f\u00fcr das geochemische Monitorring haben sich bew\u00e4hrt. Dadurch konnten mit ausreichender Genauigkeit und im notwendigen Umfang die Daten f\u00fcr die geforderten Aussagen gewonnen werden.Es konnte eine Korrelation zwischen dem Abfluss und den Stoffkonzentrationen nachgewiesen werden, die sich mit Potenzfunktionen beschreiben l\u00e4sst. Hochwasserereignisse treten f\u00fcr gew\u00f6hnlich nach einer raschen Schneeschmelze im Fr\u00fchjahr auf, wobei die relativ rasche Reaktion des Grubengeb\u00e4udes auf einen anderen hydraulischen Mechanismus als die Versickerung schlie\u00dfen l\u00e4sst. Am Beginn des Wasserstandsanstieges wird eine kurzzeitige Leitf\u00e4higkeits- und Temperaturerh\u00f6hung registriert. Nach ca. 8 Stunden sinken Leitf\u00e4higkeit und Temperatur infolge des Verd\u00fcnnungseffektes stark ab. Mit dem Absinken des Wasserstandes verringert sich der Verd\u00fcnnungseffekt und es wird wieder eine Leitf\u00e4higkeits- und Temperaturanstieg registriert. Die gel\u00f6sten Stoffkonzentrationen spiegeln diesen Trend wider. Die registrierten Schwankungen in der Gesamtkonzentration werden durch die verst\u00e4rkte Schwebf\u00fchrung bei Hochwasser verursacht, wobei nicht zwischen resuspendierten und frisch gebildeten Schwebstoffen un-terschieden werden kann. Eine Sedimentresuspension erfolgte bei ca. 800 l\/s Abfluss im Fr\u00fchjahr 1999. Im Fr\u00fchjahr 2000 konnte keine Tr\u00fcbung des Wassers durch resuspendiertes Sedimentmaterial bei max. 1.100 l\/s beobachtet wer-den. Da die Wassermenge 1999 etwa einem 10-Jahresereignis entspricht, ist also von einer regelm\u00e4\u00dfigen nat\u00fcrlichen Stollensp\u00fclung auszugehen, welche die Sedimente der letzten 10 Jahre ausr\u00e4umt. In den Folgejahren steht kein loses Sediment mehr an. Ein Trockenfallen der Sedimente bei Kraftwerksbetrieb sollte vermieden werden. Anderseits k\u00f6nnten durch Krustenbildung bei l\u00e4ngerem Trockenfallen die bereits im Stollen lagernden Sedimente besser fixiert werden. Hier besteht noch Forschungsbedarf.
\nDie Vorflut Triebisch erf\u00fcllt bereits vor dem Zulauf des Stollenwassers f\u00fcr die Elemente Zn und Cd nicht die Zielvorgaben (BLAK QZ) f\u00fcr aquatische Lebensgemeinschaften (Faktor 3 bzw. 7). Nach dem Zulauf werden auch die Zielvorgaben f\u00fcr Cu und Ni nicht erf\u00fcllt und die Faktoren f\u00fcr Zn (173) und Cd (209) steigen dramatisch an. Die gel\u00f6sten Konzentrationen Al, As, Pb und Fe werden durch den Zufluss des Stollenwassers in der Triebisch verringert. Die Pflanzenverf\u00fcgbarkeit v.a. von As und Pb wird dadurch deut-lich eingeschr\u00e4nkt. Die Gesamtkonzentrationen an Schwermetallen werden allerdings stark erh\u00f6ht. Insgesamt \u00fcbergibt der Stollen beispielsweise ca. 80 t Zn und 500 kg Cd im Jahr in die Vorflut.
\nEine Verbesserung der Wasserqualit\u00e4t kann durch die Zufuhr von sauberem Wasser aus dem Kunstgrabensystem der Landes-Talsperren-Verwaltung erreicht werden. Dies konnte in einem Versuch nachgewiesen werden und wird als Ma\u00dfnahme zur Verringerung der Konzentrationen empfohlen.Der Modellstauversuch ergab keine Indizien f\u00fcr Redox oder Temperaturschichtung im Stauraum. Auch eine mechanische Mobilisierung der im Stauraum lagernden Sedimente kann weitestgehend ausgeschlossen werden. Konzentrationserh\u00f6hungen durch die L\u00f6sung von Sulfidoxidationsprodukten konnten nicht festgestellt werden, da das Stauraumvolumen nur ca. einem 20.000-stel des sp\u00e4teren entspricht kann allerdings eine Konzentrationserh\u00f6hung f\u00fcr den sp\u00e4teren Staubetrieb nicht sicher ausgeschlossen werden. Nach den bisherigen Erfahrungen und den Entwicklungen bei Hochwasser wird aber von einer zeitlich auf die Anfangsphase des Anstaus begrenzten Konzentrationserh\u00f6hung ausgegangen. Diese k\u00f6nnte durch Frischwasserzufuhr gemildert werden.<\/p>\n
\u00d6ffentlichkeitsarbeit und Pr\u00e4sentation<\/p>\n
\u00dcberregional wurde in der S\u00e4chsischen Zeitung am 15.03.2000 auf der Wissenschaftsseite ein vierspaltiger Bericht mit dem Titel Studium in ewiger Nacht und Stille ver\u00f6ffentlicht. Am 13.04.2000, 17:25 Uhr wurde in der Sendung des Mitteldeutschen Rundfunks (MDR) in der Sendung Hier ab vier ein zweieinhalbmin\u00fctiger Beitrag \u00fcber die Forschungsarbeiten unter Tage ausgestrahlt. Im Internet wird das Projekt pr\u00e4sentiert unter : http:\/\/www.mineral.tu-freiberg.de\/geochemie\/dbu_kkw\/<\/p>\n
Fazit<\/p>\n
Es konnte eine belastbare Datengrundlage f\u00fcr die Prognose von verschiedenen Nutzungsvarianten geschaffen werden, sowie auf Grund der meteorologischen Bedingungen in der Bearbeitungszeit der Schwankungsbereich f\u00fcr die Schwermetallbelastung des Stollen erfasst werden. Dieser erm\u00f6glicht die Einordnung der Ver\u00e4nderungen der Wasserqualit\u00e4t bei einer Nutzung des Stollens.<\/p>\n","protected":false},"excerpt":{"rendered":"
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