Sachverhalt:

Im Zuge des 6-streifigen Ausbaus der A-43 ist ein Tunnelneubau im 2-streifigem Ausbau geplant, der von der A-43 aus Süden kommend die A-42 und A-43 unterfährt, um auf die A-42 Richtung Westen (Duisburg) einzufädeln. Der Tunnel soll eine Länge von 553 m erhalten und dabei in Teilabschnitten von insgesamt 430 m ca. 6 m tief in den Emschermergel einbinden, bei einer Sohltiefe von 8,50 - 12,50 m unter Gelände. Entgegen der planfestgestellten Vorgehensweise den Tunnel im bergmännischen Vortrieb aufzufahren, wird der Tunnel nun in offener Bauweise hergestellt.

Auszug aus dem Antragsentwurf zur Erteilung einer wasserrechtlichen Erlaubnis nach § 8 WHG. Straßen NRW / Dr. Spang Ingenieurgesellschaft

Dazu werden zwei parallel geführte Bohrpfahlwände mit einem lichten Abstand von 13,70 m errichtet. Danach erfolgen im Bereich der freien Flächen der Aushub zwischen den Wänden und der Einbau eines Betontroges mit abschließendem Stahlbetondeckel. Im Bereich der Fahrbahnquerungen soll der Aushub zunächst nur bis zur Unterkante der zukünftigen Tunneldecke erfolgen, dann wird die Betondecke eingebaut und die Baugrube wieder verschlossen, um die Behinderung des Verkehrs zu minimieren. Der Aushub unter der Betondecke, für den eigentlichen Tunnel, erfolgt erst im Nachgang.

Bei dieser Vorgehensweise ist eine Grundwasserhaltung unvermeidbar und zwingend erforderlich. Die hierfür notwendige wasserrechtliche Erlaubnis war nicht Gegenstand der Planfeststellung und aufgrund der in Rede stehenden Wassermengen ist eine Vorprüfung des Einzelfalls nach Anlage 1 Nummer 13.3.2 in Verbindung mit § 7 Abs. 1 und § 9 Abs. 4 des Gesetz über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) vorgeschrieben. Hierbei sind die Auswirkungen der Maßnahme auf die betroffenen Schutzgüter auf der Basis des UVPG zu prüfen und zu bewerten. Dazu war es notwendig die Maßnahme im Gesamtzusammenhang des Grundwassermodells der Stadt Herne zu betrachten, um Auswirkungen auf Fließwege, potentielle Schadstoffherde und den Einfluss auf Natur und Umwelt zu ermitteln.

Die Untere Wasserbehörde der Stadt Herne hat die BR-Arnsberg über diese Entwicklung informiert. Derartige wasserrechtliche Sachverhalte, bezogen auf die zwangsläufig notwendig werdende Bauwasserhaltung und die damit verbundenen Auswirkungen auf das Grundwasser, waren im Rahmen des Planfeststellungsverfahren nicht betrachtet, bewertet und geregelt worden. Es wurde nun durch die planfeststellende Behörde (Bezirksregierung Arnsberg), entschieden, dass der Grundwassereingriff nicht im Rahmen eines Planänderungsverfahrens durch die BR-Arnsberg geregelt wird, sondern die Untere Wasserbehörde der Stadt Herne für die Eingriffe in den Grundwasserhaushalt die verantwortliche Behörde ist und damit für die notwendige wasserrechtliche Erlaubnis für den Grundwassereingriff zuständig.

In einem eigenständigen wasserrechtlichen Verfahren wurde mit allgemeiner Vorprüfung gemäß der Nr. 13.3.2 der Anlage 1 zu § 7 des Gesetzes über die Umweltverträglichkeitsprüfung (UVPG) die vorübergehende Grundwasserentnahme und Wiedereinleitung in den Grundwasserleiter unter Auflagen und Hinweisen genehmigt. Das Ergebnis der allgemeinen Vorprüfung nach UVPG wurde im Amtsblatt der Stadt Herne, Ausgabe 8 /2020 vom 21.02.2020 öffentlich bekannt gemacht.

Das Grundwasser wird mithilfe von Brunnen mit 800 mm Durchmesser und im Abstand von ca., 14 m gefördert. Das gehobene Grundwasser wird dann, nach Reinigung von Schwebstoffen und Sand und einer Enteisung (Entfernung von gelöstem Eisen aus dem Grundwasser) mithilfe von Versickerungsbrunnen mit gleichem Durchmesser und einem Abstand von 7 m dem Grundwasser wieder zugeführt. Insgesamt wurden 39 Förderbrunnen mit einer maximalen Leistung von bis zu ca. 1.400 m³ am Tag beantragt. Aufgrund des unter Druck stehenden Emschermergel (Grundwasserleiter in der Kreide – Kretazischer Aquifer)) sind auch größere Entnahmemengen zur Baugrubensicherung möglich und notwendig.

Auf der Basis von Kurzpumpversuchen an einzelnen Grundwassermessstellen wurde durch das Ingenieurbüro Dr. Spang die Durchlässigkeit des Untergrundes ermittelt und auf das Gesamtvorhaben hochgerechnet. Demzufolge ergab sich zunächst rein rechnerisch eine Fördermenge von 28.000.000 m³. Aufgrund der Bauweise in den einzelnen Bauabschnitten und der Inhomogenität der grundwasserführenden Klüfte im Mergel wurde der Wert auf den Faktor 0,25 reduziert. Daraus ergaben sich Fördermengen und Versickerungsmengen von knapp 7 Mio. m³ während der Bauzeit, was einer Tagesfördermenge von ca. 9.000 m³ pro Tag entsprach. Diese Menge war auch Gegenstand des Antrages.

Die Bauwasserhaltung erfolgt in mehreren Abschnitten bzw. Baulosen. Über einen Zeitrahmen von insgesamt 111 Kalenderwochen, also von der 13. KW 2020 bis zur 33. KW 2022, was einem Zeitraum von gut zwei Jahren entspricht. Der Eingriff in das Grundwasser umfasst die Förderung des Grundwassers in den jeweiligen Abschnitten mithilfe der Förderbrunnen. Die Wiedereinleitung des geförderten Grundwassers in den Emschermergel soll einen nach Südwesten orientierten Absenktrichter verhindern und damit den Zustrom von Kontaminationen aus den Altstandorten Julia und Shamrock entgegenwirken. Die Sickerbrunnen werden mit leichtem Überdruck betrieben. Der Betrieb der Förderbrunnen erfolgt abschnittsweise, entsprechend dem Baufortschritt in den Baulosen. Die Sickerbrunnen befinden sich im Bauabschnitt A und C und werden mit Beginn der Entnahme betrieben.

Um die Auswirkungen der geplanten Maßnahmen zur Bauwasserhaltung bewerten zu können, war es notwendig die Grundwasserentnahme- und wiedereinleitung in das Grundwassermodell der Stadt Herne zu integrieren, um die rechnerischen und technischen Ansätze zu prüfen und die Auswirkungen bewerten zu können. Mit dem bei der Stadt Herne vorliegenden hochauflösenden dreidimensionalen Grundwassermodell für den Raum Herne-Mitte lassen sich die Grundwasserströme im quartären und im kretazischen Aquifer detailliert beschreiben und prognostizieren.

Angesichts der komplexen Altlastensituation im unmittelbaren Umfeld mit erheblichen und tiefgreifenden Grundwasserkontaminationen (Zeche und Kokerei Julia, Zeche und Kokerei Shamrock) war eine Plausibilisierung der Berechnungsansätze geboten, wobei neben der Abschätzung der Förderraten eine besondere Bedeutung der Getrennthaltung der beiden Aquifere (Grundwasserleiter) zukommt. Auch lassen sich mit dem Modell Stoffströme abbilden, die relevant sind, bei der Beurteilung der Folgen der Wasserhaltung auf die angrenzenden Altlastenstandorte. Hier besteht immer die Gefahr, dass durch die Veränderung der Grundwasserströme bisher unbelastete Grundstücke kontaminiert werden und der Betreiber der Grundwasserentnahme Handlungsstörer wird.

Neben der Auswirkung der Baumaßnahme und Wasserhaltung auf die Grundwassersituation war die Quantifizierung der im Rahmen der Wasserhaltung zu erwartenden Fördermengen und ihrer Wiederversickerung eine wesentliche Fragestellung bei der Grundwassermodellierung. Bei der vorhandenen hydrogeologischen Situation des geklüfteten Emschermergel im Baubereich, wird bei der Grundwassermodellierung eine regional wirksame mittlere Durchlässigkeit, die bei der Modellkalibrierung ermittelt wurde, genutzt. Würde man bei der Modellierung eine höhere Durchlässigkeit des Emschermergel ansetzen, um in Bezug auf die zu erwartenden Wassermengen „auf der sicheren Seite“ zu sein, würde sich daraus eine Strömungssituation im Modell ergeben, die nicht mit dem gemessenen Zustand übereinstimmt. Das Berücksichtigen einzelner diskreter Klüfte, die wesentlich über dem Mittelwert liegende Ergiebigkeiten hervorrufen ist dabei nicht zielführend, da weder die Lage und Reichweite noch die Öffnungsweite einzelner Klüfte bekannt ist.

Damit ist bereits vom Grundsatz her klar, dass die Grundwassermodellierung geringere Mengen für die Wasserhaltung berechnet, als bei der Konzeption der Wasserhaltung ermittelt wurden. Die Planung der Bauwasserhaltung muss auch auf das Antreffen von ergiebigen Klüften vorbereitet sein und damit von deutlich höheren zu fördernden Grundwassermengen ausgehen, als dies im vorliegenden Grundwassermodell der Fall ist.

Die mit dem Modell berechneten Fördermengen bewegen sich im Bereich von ca. 133.500 m³ und sind damit erwartungsgemäß deutlich unter den Zahlen, die bei der Dimensionierung der Wasserhaltung ermittelt wurden. Aber es war nicht Aufgabe des Modells die Bauwasserhaltung zu dimensionieren, sondern Fließwege und Folgen der Maßnahme auf den Wasserhaushalt zu prognostizieren. Insbesondere bei der Frage lassen sich die geförderten Wassermengen aus dem Emschermergel auch in diesen wieder zurückführen.

Dies wurde bis auf einen kleinen Zeitabschnitt mit dem Modell auch nachgewiesen. Hier muss im Rahmen der Überwachung einen Anpassung der Entnahme und Einleitung an den tatsächlichen Bauablauf erfolgen.

Die errechnete bauzeitliche Grundwasserentnahme und Versickerung (Integration über die Zeit, s. Abb. links) wurde in das Grundwassermodell integriert. Auf dieser Basis wurde nach einer Zustimmung zum vorzeitigen Baubeginn vom 04.09.2019 mit Schreiben vom 03.03.2020 die wasserrechtliche Erlaubnis zur bauzeitlichen Grundwasserentnahme erteilt. Dabei war eine der Nebenbestimmungen, dass die geförderten Wassermengen aus dem Emschermergel diesem Grundwasserleiter auch wieder zugeführt werden. Auf der Basis der dem Antrag zugrunde liegenden Berechnungen, dem Ergebnis des Grundwassermodells und den eigenen Erfahrungen der Unteren Wasserbehörde aus einer Vielzahl von Baumaßnahmen in Herne, wurde die Erlaubnis erteilt, Grundwasser in einer Menge bis zu 250.000 m³/a zum Zwecke einer baumaßnahmenbedingten Wasserhaltung nach Maßgabe der eingereichten Antragsunterlagen über Schwerkraftbrunnen zur Sicherung des Aushubs der Baugruben und des Tunnelvortriebes zu fördern bzw. auch wieder einzuleiten.

Ein umfangreiches Monitoring ist Bestandteil der Nebenbestimmungen der wasserrechtlichen Erlaubnis. Zum einen durch eine wöchentliche Dokumentation der geförderten Wassermengen und zum anderen durch Überwachung der Grundwasserstände mit Hilfe eines automatischen Messsystems in Grundwassermessstellen innerhalb aber auch außerhalb des Baufeldes. Dazu erfolgt eine monatliche Analytik der geförderten Wassermengen als auch eine analytische Überwachung aller Grundwassermessstellen.

Die Erlaubnis wurde am 05.09.2019 erteilt für 250.000 m³ pro Jahr in Summe. Am 23.03.2020 wurde im Baubereich 2 Portal Süd der Beginn der Wasserhaltung angezeigt. Seit dem 12.10.2020 wird auch im Baubereich 7 (Portal Nord), seit dem 05.10.2020 im Baubereich 5 und seit dem 10.12.2020 im Baubereich 10 gefördert. Nach dem ersten Jahr, also am 23.03.2021, lag die geförderte Wassermenge bei 248.593,91 m³ und damit knapp unter der wasserrechtlich erlaubten Fördermenge pro Jahr.

Auf Basis der wasserrechtlichen Erlaubnis stellen die in den beiden Diagrammen eingetragenen roten Linien, die kontinuierliche Förderrate von 685 m³ pro Tag bzw. die Förderrate in Summe bezogen auf die Zeitachse, dar. Daraus ist ersichtlich, dass mit zunehmender Bautätigkeit die täglichen realen

Fördermengen die durchschnittliche Förderrate auf der Basis der Erlaubnis langsam übersteigen. Derzeit werden in drei Baulosen ca. 1.000 m³ pro Tag gefördert.

Das Grundwassermodell hat aber auch gezeigt, dass das Tunnelbauwerk eine Barriere im Grundwasseranstrom bilden wird und dort mit steigenden Grundwasserständen zu rechnen ist. Hinsichtlich dieser Prognose besteht weiterer Untersuchungsbedarf.

Diese mögliche Entwicklung ist aber nicht Gegenstand des hier in Rede stehenden wasserrechtlichen Verfahrens. Die Ursache für den Anstieg ist der Tunnel als Bauwerk und Barriere quer zur Grundwasserfließrichtung. Der Tunnel wurde aber mit dem Planfeststellungsbeschluss der Bezirksregierung Arnsberg vom 23.08.2016 bereits genehmigt.

Der Oberbürgermeister

In Vertretung

Friedrichs

Anlagen:
 

Keine