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Kleinräumige geologisch-geothermische 3D-Modellierung im Zittauer Becken

Motivation

Die Planung von Versuchsreihen am Erdwärmesonden-Versuchsstand der Hochschule Zittau/Görlitz erforderte den Aufbau eines detaillierten geologischen Untergrundmodells im Umgebungsbereich der Anlage. Bereits im Vorfeld experimenteller Untersuchungen besteht somit die Möglichkeit, anhand von modellbasierten Simulationsrechnungen versuchsspezifische Prognosen zu formulieren. Hierzu zählt auch die Bestimmung von Regenerationszeiten nach thermischen Belastungen des Untergrunds.

Langfristig gilt es, die ausgearbeiteten Modellansätze auf andere geologische Standortverhältnisse zu übertragen, um im Rahmen von Parameterstudien insbesondere den Einfluss der Hydrogeologie auf geothermische Nutzungen zu untersuchen.

Hydro- / Geologische Situation

Die Geologie im Zittauer Becken ist durch eine mächtige Wechsellagerung tertiärer Sedimentabfolgen geprägt. Die angestrebten numerischen Simulationsrechnungen erforderten einen hohen Detailierungsgrad des Modells mit einer entsprechenden Vielzahl geologischer Einzelkörper. Grundlage für die Modellierung bildeten die im Zuge der Zittauer Braunkohlenerkundung in einem engen Raster abgeteuften Erkundungsbohrungen. Die entsprechende Datenbasis in Form des umfangreichen Erkundungsberichtes (DITTRICH et al. 1988: unveröff. Ber., VEB GFE Freiberg) inkl. Bohrprofilen und geologischen Schnittdarstellungen wurde freundlicherweise vom Sächsischen Landesamt für Umwelt, Landwirtschaft und Geologie (LfULG) zur Verfügung gestellt.

Des Weiteren galt es, im Hinblick auf konvektive Wärmetransportprozesse die unterschiedlichen Grundwasserstockwerke im Modellgebiet mit ihren jeweiligen Eigenschaften (Fließrichtung und -gefälle, kf-Werte, nutzbare Porosität des Aquifergesteins) zu berücksichtigen. Auch hier gilt dem LfULG für die Bereitstellung der benötigten Datenbasis in Form von Hydroisohypsenplänen und Stichtagsmessungen besonderer Dank.

Temperaturregime im Untergrund

Anhand der verbauten Messsensorik innerhalb des Erdwärmesonden-Testfeldes sowie umliegender Kontrollsonden werden die natürlichen bzw. gestörten (bei Anlagenbetrieb) Untergrundtemperaturen kontinuierlich erfasst und aufgezeichnet.

Das natürliche Temperaturregime am Standort weist mit 7 m eine geringmächtige saisonale Temperaturzone auf. Nach der sich anschließenden neutralen Temperaturzone kommt bereits ab einer Tiefe von etwa 20 m ein überdurchschnittlicher geothermischer Temperaturgradient von 12,1 K/100m zum Tragen. Dieser schwächt sich ab 46 m Tiefe auf 6,1 K/100m ab. Verglichen mit dem durchschnittlichen Temperaturgradienten in Deutschland (3 K/100m) stellt der Standort Zittau eine geothermische Wärmeanomalie dar.


Finanziert aus Mitteln der Europäischen Union und des Freistaates Sachsen