Wissenswertes zur Hydrogeologie in der Stadt Würzburg

Geologie

Mainfranken liegt im westlichen Teil des fränkischen Schichtstufenlandes, das von Gesteinen aus der Trias (Keuper, Muschelkalk, Buntsandstein) aufgebaut wird.

Im Stadtgebiet und der Umgebung von Würzburg bestehen die für die Neubildung und den Umsatz des Grundwassers relevanten Gesteinsschichten aus Muschelkalk und Keuper. Im Maintal sind zudem die quartären Sande und Kiese von Bedeutung.

Muschelkalk

Der Muschelkalk wird in den Unteren, Mittleren und Oberen Muschelkalk unterteilt.

Unterer (Schichtstärke 80 - 100 m) und Oberer Muschelkalk (Schichtstärke 80 - 100 m) sind vorwiegend aus Kalken und Kalkstein-Tonstein-Wechselfolgen aufgebaut. Der meist stark verkarstete Mittlere Muschelkalk (Schichtstärke 40 - 70 m) ist durch einen Wechsel toniger und karbonatischer Pakete mit Gips-, Anhydrit- und z. T. auch Salz-Linsen gekennzeichnet.
In Abhängigkeit von Gesteinszusammensetzung und Klüftung und insbesondere der Verkarstung kann der Muschelkalk als mäßiger bis sehr guter Grundwasserleiter mit mehreren Grundwasserstockwerken ausgebildet sein. Für den Mittleren und Oberen Muschelkalk bildet der Untere Muschelkalk mit seinen mergeligen Deckschichten den Wasserstauer. Schwebende Grundwasserstockwerke bilden sich auf den gering durchlässigen Zwischenschichten des Mittleren Muschelkalks.

Das Trinkwasser der Stadt Würzburg wird überwiegend aus den Schichten des Mittleren und Unteren Muschelkalks gewonnen (Bahnhofsquellen, Zeller Quellen)

Keuper

Der Keuper ist dreigeteilt in Unterer Keuper, Mittlerer Keuper (Gipskeuper, Sandsteinkeuper) und Oberer Keuper. Mittlerer und Oberer Keuper stehen im Stadtbereich nicht mehr an.

Der gesamte Schichtkomplex umfasst Sand- und Tonsteinschichten, Anhydrit- bzw. Gipsanlagen sowie gelegentlich karbonatische Ablagerungen. Hinsichtlich der Grundwasserverhältnisse existiert ein intensiver Stockwerksaufbau. Grundwasser führend sind insbesondere größere Sandsteinpakete. Durch den kleinräumigen Gesteinswechsel besitzen die Grundwasservorräte aber nur örtliche Bedeutung.

Der Untere Keuper besteht im Normalfall aus einer 30 - 50 m mächtigen Tonstein-Sandstein-Wechselfolge mit kalkig-dolomitischen Einschaltungen. Das Grundwasser zirkuliert im Unteren Keuper fast ausschließlich in Klüften und Schichtfugen. Wasser leitend sind insbesondere Sandsteine und Kalksteinhorizonte.

Im Stadtgebiet von Würzburg ist der Keuper nur noch in Resten zu finden, so zum Beispiel auf dem Heuchelhof, in Rottenbauer und am nördlichen Stadtrandgebiet.

Maintalquartär

Im Maintal sind grundwassererfüllte Sande und Kiese zu finden, die in unmittelbarer Mainnähe meist durch Auelehme (Heidingsfeld, Lehmgrube) überdeckt sind.

Gewässer

Die Entwässerung des Stadtgebietes erfolgt über eine Reihe von kleineren Gewässern zum Hauptvorfluter Main. Hier sind zu nennen die Kürnach, die Pleichach, der Dürrbach, der Kühbach, der Steinbach und der Heigelsbach. Von diesen Gewässern führen lediglich die Kürnach, die Pleichach und der Heigelsbach ganzjährig Wasser.

Wasserhaushalt

Der Wasserhaushalt eines Gebietes lässt sich mit einer allgemeinen Wasserhaushaltsgleichung beschreiben:

Niederschlag = Verdunstung + Abfluss (oberirdisch + unterirdisch)

Der Gegend in und um Würzburg gehört zu den niederschlagsarmen Gebieten Bayerns. Im Mittel liegen die Jahresniederschläge im Maindreieck zwischen 550 mm/a und 600 mm/a (zum Vergleich: München 950 mm/a, Bad Tölz 1300 mm/a, Alpen 2000 mm/a).

Die Verdunstungshöhe beträgt im Mittel 470 mm/a und die jährliche Abflusshöhe 150 bis 200 mm/a.

Maßgebliches Kriterium für die Nutzung des Grundwassers für Trinkwasser oder zur Bewässerung ist die Grundwasserneubildungsrate. Im Wesentlichen beruht die Grundwasserneubildung auf Infiltrationsvorgängen und der daraus entstehenden Sickerung aus dem durchwurzelten Bodenraum. Dies zeigt die Abhängigkeit der Grundwasserneubildungsrate von der vorhandenen geologischen Formation. So behindern z.B. vorhandene Keuper- und Lößlehmüberdeckungen die Grundwasserneubildung. Hingegen ist bei unüberdecktem Muschelkalk eine hohe Grundwasserneubildungsrate zu beobachten.

In der Literatur werden für den unüberdeckten Muschelkalk 110 mm/a (= 3,5 l/s km2) und für die mit Keuper und Lößlehm überdeckten Bereiche rund 45 mm/a (= 1,4 l/s km2) angegeben.

In den quartären Talfüllungen erfolgt die Grundwasserneubildung nur zu einem geringen Teil durch die Niederschläge. Hier infiltriert primär Flusswasser des Maines in die quartären Sedimente.

Empfindlichkeit des Grundwasserleiters

Im Hinblick auf den Grundwasserschutz lässt sich die im Stadtgebiet vorliegende Grundwasserüberdeckung wie folgt bewerten:

• Gebiete mit potentiell hoher bis sehr hoher Empfindlichkeit bzw. Grundwassergefährdung sind die Flächen, in denen die Muschelkalk-Gesteine sowie quartäre Terrassensande-/kiese ohne Überdeckung und mit nur geringer Bodenbildung anstehen (z.B. Steinbachtal, Dürrbachtal, Tal des Heigelsbachs, Bereich Zeller Bergstollen).
• Gebiete mit potentiell geringer bis mittlerer Grundwassergefährdung bzw. Empfindlichkeit sind Bereiche, in denen die Muschelkalkgesteine sowie die quartären Terrassensande-/kiese von bis zu 10 m mächtigen Keupergesteinen bzw. von Lößböden, Aue- und Lößlehmen überdeckt sind (z.B. Heuchelhof, Teile Rottenbauer).
• Gebiete mit potentiell sehr geringer Grundwassergefährdung bzw. Empfindlichkeit sind Bereiche, in denen die o. g. Deckschichten mächtiger als 10 m sind (nordöstlicher Stadtrandbereich, südlicher Teil Rottenbauer).

Eine generalisierte Einteilung des Stadtgebietes in die o. g. Kategorien ist nicht möglich. Im Bedarfsfall wird stets eine Einzelfallbeurteilung erforderlich sein.