Die Zunahme der bergbaubedingten Sulfateinträge im Spreegebiet kann die Trinkwasserversorgung aus Uferfiltrat in Brandenburg und Berlin beeinträchtigen. Deshalb haben die Landesregierungen von Brandenburg und Berlin koordinierte Schritte unternommen, die Prognose der Sulfatkonzentrationen zu verbessern. Aufbauend auf einer umfassenden Ursachenanalyse und einer Bewertung unterschiedlicher Methodenkonzepte zur Sulfatprognose erfolgte daher im Frühjahr 2016 die Vergabe eines gemeinsam finanzierten Projektes zur Verbesserung des Sulfatprognosemodells, das bis Anfang des Jahres 2017 abgeschlossen sein wird (Pressemitteilung der Senatsverwaltung für Stadtentwicklung und Umwelt vom 05.07.2016).
Wir erhielten die Möglichkeit, Ende des Jahres 2015 unser methodisches Konzept für ein Sulfatprognosemodell Spree basierend auf dem WBalMo-Modellkomplex vorzustellen. Sein Kern besteht in der simultanen Simulation der Wassermengenbewirtschaftung und der Sulfatkonzentration. Dies ermöglicht im Sulfatprognosemodell auf kritische Sulfatkonzentrationen an den Steuerquerschnitten zu reagieren, z. B. mit der Bewirtschaftung der Talsperren und Speicher. Dabei werden die Bewirtschaftungsgrundsätze für das Spree-/Schwarze Elster-Gebiet vollständig berücksichtigt. Dazu zählen die abgestuften Prioritäten der Wasserbereitstellung einschließlich der Einhaltung von Mindestabflüssen, die vorausschauende Belastung der Talsperren und Speicher wie auch ihre Verbundbewirtschaftung, die Umsetzung weiterer wasserrechtlicher Genehmigungen.
Zugleich werden die Häufung abflussarmer und -reicher Jahre mit ihrer Variabilität von Dauer, Ausprägung und Aufeinanderfolge von Niedrigwassersituationen umfassend einbezogen. Sie bilden die Basis für eine Risikobewertung in Hinblick auf die Sulfatkonzentration.
Das Wasserspeichersystem Lohsa II in Ostsachsen/Lausitz: Im Sulfatprognosemodell sollen die Sulfatkonzentration des gespeicherten Wassers sowie die güteorientierte und mit den anderen Talsperren und Speichern abgestimmte Bewirtschaftung modelliert werden. (©Peter Radke Hoyerswerda)
Zu den Grundlagen für die Erweiterung des Modellkomplexes WBalMo Spree/Schwarze Elster um ein Sulfatprognosemodell gehören auch die Gutachten und Messdaten, die durch die Umweltbehörden der Länder Brandenburg, Berlin und Sachsen sowie die Unternehmen Lausitzer und Mitteldeutsche Bergbau-Verwaltungsgesellschaft mbH und die Vattenfall Europe Mining AG erstellt bzw. erhoben wurden.
Unter den Bewerbern konnten wir mit diesem Konzept überzeugen und wurden mit der Erstellung des Sulfatprognosemodells Spree beauftragt. Dieser Herausforderung stellt sich ein in der hydrologischen und wasserwirtschaftlichen Modellierung erfahrenes Team der DHI WASY: Michael Kaltofen, Björn Fischer, Katerina Fröhlich, Katja Eulitz und Anna Zabel. Vor kurzem konnte der erste Teilabschnitt erfolgreich beendet werden, in dem die Daten- und Modellgrundlagen abgestimmt und die Grundstruktur des Sulfatprognosemodells Spree vorgestellt wurden. Basierend auf Sulfateintragsmodulen für die verschiedenen Herkunftsräume erfolgt die Translation der Sulfatkonzentration bis zu den Aussage- und Steuerquerschnitten, um die Dämpfung und Verzögerung des Sulfatsignals im Längsschnitt der Spree zu berücksichtigen. Die Sulfatsteuerungsmodule prüfen anschließend, ob und ggfs. mit welchen, nach vorgegebenen Grundsätzen einzusetzenden Maßnahmen der Immissionszielwert eingehalten werden kann.
Im Ergebnis werden Sulfatkonzentrationen ermittelt, die alle wahrscheinlichen Durchflussereignisse hinsichtlich Ausprägung, Dauer und Aufeinanderfolge sowie die jeweiligen Möglichkeiten der sulfatbezogenen Bewirtschaftung berücksichtigen. Für definierte Prognosehorizonte können die Risiken der Überschreitung ausgewählter Sulfatkonzentrationen verschiedener Dauern in ihrem jahreszeitlichen Verlauf ermittelt werden.
Nach seiner Fertigstellung und dem Nachweis seiner Funktionsfähigkeit kann das Sulfatprognosemodell Spree für die weitere Verbesserung des Wassermengenmanagements mit Blick auf die Begrenzung der Sulfatkonzentrationen eingesetzt werden.