WO2004106648A1 - Verfahren zur nutzung natürlicher und zur herstellung künstlicher wasserwegsamkeiten in einem tektonisch beanspruchten gebirge für den wassertransport und die wassergewinnung - Google Patents

Abstract

Verfahren zur Nutzung natürlicher und zur Herstellung künstlicher Wasserwegsamkeiten für den Wassertransport zur Nutzung von Wasservorkommen sowie zur Ermittlung von neuen Wasservorkommen in einem nicht quellfähigen Gebirge, in dem tektonische Energie in Bewegungsvorgänge umgewandelt wurde, wobei aus der vorhandenen Geometrie der Gebirgsstrukturen Zirkulationswege und Zirkulationssperren und deren Verhalten ermittelt und danach unter Berücksichtigung der Tektonik in als vorteilhaft ermittelten Zonen nicht ausreichender Wasserzirkulation oder Zirkulationssperren Bohrungen, Auflockerungsmassnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanäle zur Oberwindung von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen sowie in Zonen guter Wasserwegsamkeit Ansatzpunkte von der Wassergewinnung oder der Wassereingabe dienenden Bohrungen oder Brunnen festgelegt werden.

Description

Verfahren zur Nutzung natürlicher und zur Herstellung künstlicher Wasserwegsamkeiten in einem tektonisch beanspruchten Gebirge für den Wassertransport und die Wassergewinnung

Beschreibung

Die Erfindung betrifft ein Verfahren zur Nutzung natürlicher Wasserwegsamkeiten für die Nutzung bzw. Ausbeutung von Wasservorkommen und zur Ermittlung von neuen Wasservorkommen in einem nichtquellfähigen und/oder nicht salz- oder solelöslichem Gebirge oder auch in salz- oder solelöslichem Gebirge und zur Nutzung derselben für die Gewinnung und den Transport von Wasser in wasserarmen Regionen und zur Durchführung von technischen Maßnahmen zur Überwindung von Wasserwegsamkeitssperren durch Herstellung von künstlichen Wasserwegsamkeiten, wobei die Wasserwegsamkeiten örtlich, regional und überregional auftreten, sowie den Einsatz von örtlichen und regionalen Entsalzungsanlagen. Sinn der Erfindung ist, dem Wassermangel in Trockengebieten der Erde zu begegnen, indem geologische Gegebenheiten der Erdkruste erfindungsgemäß genutzt werden, um über- und untertägige Wasservorkommen wirtschaftlich über natürliche und/oder technisch zu schaffende Zirkulationswege in Trok- kengebiete zu leiten. Ein Ziel ist dabei, aufwendige Investitionen für den Bau von Versorgungsleitungen und sonstigen Infrastrukturmaßnahmen zu minimieren und die Verteilung des Wassers über ein System natürlicher und/oder technisch geschaffener Zirkulationswege bzw. Transportwege vorzunehmen.

Insofern liegt der Erfindung die Aufgabe zugrunde, die Wasserversorgung insbesondere in Trockengebieten der Erde zu möglichst geringen Kosten zu verbessern.

Die Lösung dieser Aufgabe ergibt sich einschließlich vorteilhafter Ausgestaltungen und Weiterbildungen der Erfindung aus dem Inhalt der Patentansprüche, welche dieser Beschreibung nachgestellt sind.

Im Zuge der Gewinnung von Wasser und des Transportes desselben zu den Gewinnungs- und/oder Nutzungsstellen ist es dabei vorrangiges Ziel, die erforderliche Wassermenge so bereitzustellen, dass dafür geringe Kosten anfallen. Insofern gilt es, die günstigsten Wasserwegsamkeiten mit geringen Wasser- wegsamkeitssperren festzulegen und dazu die Zirkulationswege im Gebirge, die insbesondere durch die Umwandlung tektonischer Energie in Bewegungsvorgänge des Gebirges entstanden sind, zu nutzen, indem die räumliche Lage der Zirkulationswege und ihre Kapazitäten für den Wassertransport zum Abnehmer ermittelt und die technischen Maßnahmen wie Bohrungen und/oder technische und/oder artifizielle Auflockerungen im Bereich von Wasserweg- samkeitssperren oder Zirkulationsbehinderungen festgelegt werden sowie örtlich und regional Entsalzungsanlagen vorgesehen werden, wenn und soweit dies erforderlich ist.

Von besonderer Beachtung ist erfindungsgemäß nicht nur das Ermitteln der Zirkulationswege, sondern auch das Ermitteln der Zirkulationssperren, mit deren Hilfe ein unkontrolliertes Abfließen des Wassers insbesondere zur Teufe, aber auch zur Seite hin verhindert wird.

Die Zirkulationswege, deren räumliche Lage und Kapazitäten für Wassertransport und Gewinnung, sind insbesondere ein Ergebnis der Umwandlung tektoni- scher Energie in Massenbewegungen, die das Gebirge aufgenommen hat. Diese Umwandlung in Bewegungen hat die Strukturen, die die Zirkulationswege bestimmen, in örtlichen und überörtlichen Gesamtzusammenhängen geschaffen. Die gleiche Entstehungsursache gilt für die Zirkulationssperren, so dass erfindungsgemäß von einer einheitlichen Ursache ausgegangen wird.

So sind zusammen mit den Zirkulationswegen und Zirkulationssperren für Wasser die tektonischen Strukturen wie Verschiebungen bzw. Blätter, Abschiebungen bzw. Sprünge, Überschiebungen bzw. Wechsel und Sättel, Mulden und Umbiegungsachsen der Falten entstanden.

Maßgebend sind dabei die Wechselbeziehungen der Bewegungsabläufe sowie die Bewegungsabläufe im Gebirge im Einzelnen gewesen, durch die die Zirkulationswege und - sperren entstanden und zu unterschiedlich großen räumlich angeordneten Systemen zusammengefasst sind. Die Geometrie der Ge- birgsstrukturen dient dafür als zusammenfassender Begriff. Als Anwendungsbeispiel der Erfindung werden Wasserwegsamkeitssperren und ungenügende Wasserwegsamkeiten durch Bohrungen und Sprengungen beseitigt oder durch Rohrleitungen und/oder Kanäle überbrückt. Hierzu ist vorgesehen, die Wässer in Rohrleitungen und/oder über Kanäle an Stellen zu leiten, von denen vorteilhaft die Wässer über Bohrungen, Brunnen oder andere technische Einrichtungen in die unterirdischen Wasserwegsamkeiten eingebracht werden. Dabei werden die Rohrleitungen und/oder Kanäle bis zu diesen Stellen geführt.

Als Erweiterung des Anwendungsbeispieles werden erfindungsgemäß die Rohrleitungs- und Kanalsysteme zu zwei, drei oder mehreren hintereinander und/oder nebeneinander liegenden vorteilhaften Stellen für die Wassereingabe ins Gebirge mit entsprechender Dimensionierung erstellt, das Wasser zu diesen als vorteilhaft erkannten Stellen geleitet und in bzw. auf den Boden eingebracht.

Im einzelnen ist erfindungsgemäß vorgesehen, dass aus der vorhandenen Geometrie der Gebirgsstrukturen Zirkulationswege und deren Kapazität ermittelt und danach unter Berücksichtigung der Tektonik in als vorteilhaft ermittelten Zonen ausreichender Wasserzirkulation die Bohrungen und/oder die technischen und/oder artifiziellen Auflockerungsmaßnahmen zur Überwindung von Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen und/oder Überbrücken der Zirkulationssperren durch Rohrleitungen und/oder Kanäle angeordnet werden, wobei neben dem Einfallen, dem Streichen und dem Verwurfsmaß der Störungen die durch die Umwandlung der tektonischen Energie in Bewegungsvorgänge bewirkten Auflockerungen, Quetschungen und Pressungen sowie die dadurch beeinflussten tektonischen Massentransporte herangezogen werden.

Für das Orientieren der Rohrleitungen und/oder Kanäle und/oder für das Ansetzen der Bohrungen und/oder die technischen und/oder die artifiziellen Auflockerungsmaßnahmen zur Überwindung von Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen erfolgt die Ermittlung der Zirkulationswege erfindungsge- maß durch das Berücksichtigen der realen Bewegungsabläufe, die durch die Geometrie der Gebirgsstrukturen geschaffen sind. Zugleich mit den Bewegungsabläufen und den tektonischen Störungen und bei der Ausbildung der Falten entstanden im Gebirge Auflockerungen, Quetschungen und Pressungen. Es sind Materialbilanzen, die das Entstehen von Zirkulationswegen und Zirkulationssperren grundlegend bestimmen. Dabei wirken Auflockerungen für das Entstehen von Zirkulationswegen konstruktiv, während Pressungen und Quetschungen örtlich Tendenzen zur Errichtung von Zirkulationssperren unterstützen, was die optimale Lage von Bohrungen, Sprengungen, Rohrleitungen und/oder Kanäle für die Überwindung von Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen entscheidend bestimmt. Die Bewegungsabläufe, die das Gebirge durchgeführt hat, haben Energie benötigt, die als tektonische Energie bezeichnet und in Bewegung umgesetzt wird, woraus die Geometrie der Gebirgsstrukturen entstanden ist.

Unterschiede in den Materialbilanzen sind dabei Folgen von unterschiedlich großen Bewegungsabläufen- und richtungen im Gebirge, die mit entsprechenden Umwandlungen der tektonischen Energie in Bewegungen von Gesteinsmassen verbunden sind. Somit gibt es unterschiedliche Voraussetzungen für die Umsetzung der Energie mit Folgen für die Zuführung und Weiterleitung der tektonischen Energie. Auch dadurch befinden sich unterschiedlich zugeführte, weitergeleitete und auch abgelenkte tektonische Energien nebeneinander. So entstanden nebeneinander befindliche Differenzen beim Massentransport und bei Aufscherungen im Gebirge über Kilometer hinweg, die sich als Zirkulationswege für Wasser anbieten. Auflockerungen im Gebirge fördern das Zirkulieren. Pressungen und insbesondere Quetschungen wirken behindernd. Dies erlaubt bei der optimalen Festlegung von Bohrungen, Sprengungen, Rohrleitungen und/oder Kanälen zur Überwindung von Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen im Gebirge eine Berücksichtigung der Zirkula- tionsgegebenheiten durch Zurückführung der bestehenden Geometrie der Gebirgsstrukturen auf ihre Entstehung durch die Umwandlung von tektonischer Energie in Massenbewegungen im Gebirge.

Das Verfahren zur Festlegung von Bohrungen und/oder von Auflockerungsmaßnahmen und/oder von Rohrleitungen und/oder von Kanälen mit und ohne Pumpanlagen zur Überwindung von Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen und zur Ablenkungen der Bohrungen im Gebirge auf der Grundlage von Zirkulationsermittlungen, die das Entstehen der Geometrie der Gebirgsstrukturen beachtet, geht vom Autoritätsprinzip aus, nach dem größere Gebirgsbewegungen und größere Unterschiede an Ort und Stelle nach Umfang und Richtung eine größere Auswirkung auf das Zirkulationsverhalten haben. Das setzt eine Ermittlung der bestehenden Geometrie der Gebirgsstrukturen voraus, um auf dieser Grundlage der Bewegungsabläufe Rückschlüsse auf Zirkulationswege zu ziehen. Die Ermittlung der vorhandenen Geometrie der Gebirgsstrukturen, um Rückschlüsse auf das Zirkulationsverhalten und dessen Wirksamkeit für den Wassertransport zu ziehen, erfolgt nach bekannten Methoden.

Es ist vorgesehen, dass die Bohrungen, Sprengungen, Rohrleitungen und/oder Kanäle zur Überwindung von Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen und ggf. die Ablenkung von Bohrungen im Gebirge unter Berücksichtigung ausreichender Kapazität für die Wasserzirkulation angeordnet werden, indem die tektonischen Massentransporte, die durch die tektonische Energie ausgelöst werden, zur Grundlage der Ermittlung der örtlichen Zirkulationsgegebenheiten herangezogen werden. Dabei wird der Massentransport hinsichtlich Größe und Richtung vom Einfallen, dem Streichen und den Ver- wurfs-, Uberschiebungs- und Verschiebungsmaßen sowie Abständen und Kreuzungen der entstehenden oder bereits entstandenen tektonischen Störun- gen sowie von Intensität und Abstände der entstehenden oder bereits entstandenen Faltungselemente bestimmt, woraus dann unter Beachtung entstehender und/oder bereits entstandener Auflockerungen, Quetschungen und Pressungen zusammen mit den Aufscherungen Angaben über das Zirkulationsverhalten des Gebirges abgeleitet werden.

Im Rahmen dieser Vorgehensweise werden die tektonische Energie, die Umsetzung der tektonischen Energie in Massenbewegungen (Übergang der tektonischen Energie in eine andere) und die Energieflussrichtung herangezogen. Mit der Erfindung ist demzufolge der Vorteil verbunden, dass das Entstehen der Geometrie der Gebirgsstrukturen als Grundlage der Zirkulationsermittlungen und über diesen Weg als Grundlage zur Festlegung von Bohrungen und deren Ablenkungen und/oder von Auflockerungsmaßnahmen für eine ausreichende Wasserzirkulation gemacht werden, wobei die Nutzung des Standes der Technik bei der Ermittlung der bestehenden Geometrie des Gebirgskörpers die Ermittlungen präzisiert. So werden innerhalb der Geometrie eines nicht quellfähigen und nicht salz- oder solelöslichen und/oder auch eines salz- und solelöslichen Gebirgskörpers die Großtektonik, die Groß- und Kleintektonik und die Zusammenhänge zwischen Initialstörungen und deren Folgen für das Ermitteln des Zirkulationsverhaltens und damit für optimale Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen zur Überwindung oder Beseitigung von Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen in einem Gebirgskörper nutzbar gemacht.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden nun in einem nicht quellfähigem und nicht salz- oder solelöslichen sowie auch in einem salz- und solelöslichen Gebirgsbereich das Umsetzen von tektonischer Energie in Massenbewegungen des Gebirges und darauf aufbauend die Zirkulationsgegebenheiten ermittelt und daran die Bohrungen und Auflockerungsmaßnahmen sowie die Rohrleitungen und/oder Kanäle zum Überwinden von Zirkulationssperren und Zirkulationsbehinderungen orientiert.

Allgemein steht in einem Gebirgskörper der tektonischen Energie ein Gegendruck gegenüber, der von der Masse des Gebirges bereitgestellt wird; die tektonische Energie überwindet diesen Gegendruck und leistet dabei Arbeit durch das Entstehen und Ausgestalten der Elemente der Gebirgsgeometrie, wobei aus dem erkannten Verlauf der tektonischen Energie die dadurch hervorgerufene Ausgestaltung der Geometrie erkennbar ist. So hängt die Zirkulationskapazität im Einzelfall ganz wesentlich davon ab, ob die tektonische Energie durch das Gebirge geleitet worden ist, ohne daß neue Strukturen der Gebirgsgeometrie entstanden sind oder neue Strukturen entstehen oder schon bestehende Strukturen noch verändert worden sind, also eine Umwandlung der tektonischen Energie erfolgt ist.

So werden nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung der Verlauf der tektonischen Energie an Bewegungssperren und Bewegungsfreizonen bestimmt und das Zirkulationsverhalten und die Kapazität des Wassertransportes in den betreffenden Bereichen ermittelt. Dies beruht auf der Erkenntnis, dass die tektonische Energie örtlich nur dann in Bewegungen und Aufscherungen umgesetzt wird, solange ein Freiraum, wie zum Beispiel die Tagesoberfläche, für das Entstehen von Strukturen der Gebirgsgeometrie vorhanden ist; so hängt die Kapazität der Wasserzirkulation von dem Vorhandensein von Bewegungsfreizonen ab, denen Bewegungssperrzonen gegenüberstehen. Dabei ist in Bewegungsfreizonen die Wasserzirkulation für den Wassertransport generell günstiger zu beurteilen als in Bewegungssperrzonen. In Bewegungsfreizonen sind die Zirkulationsverhältnisse generell günstiger, was für die Wassergewinnung in jedem Falle vorteilhafter ist, so dass nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Rohrleitungen und/oder Kanäle so orientiert werden, dass der Wassertransport im Bereich von Bewegungssperren mit Rohrleitungen und im Bereich von Bewegungsfreizonen auf den Zirkulationswegen im Gebirge durchgeführt wird.

Die Bewegungsvorgänge im Gebirge als Folge der Zuführung von tektonischer Energie haben Pressungszonen, Quetschungszonen und Auflockerungszonen zur Folge. Da Pressungszonen entstehen, wenn tektonische Energie und Gebirgsmaterial verstärkt aufeinander zugeführt werden, sind in solchen Zonen die Bewegungsmöglichkeiten im Gebirge eingeschränkt, so dass hier die Zirkulationsverhältnisse für den Wassertransport und die Wassergewinnung ungünstiger sind, da Zirkulationswege meist nur im beschränkten Umfange vorhanden sind.

Quetschungszonen sind dadurch geprägt, dass tektonische Energie und Gebirgsmaterial ineinander streben, so dass nur wenige oder kaum Zirkulationswege vorhanden sind, so dass Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen vorhanden sind. Nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung wird die Anzahl der Bohrungen und Sprengungen vergrößert, um in diesen Bereichen eine brauchbare Wasserzirkulation und eine Wassergewinnung einzustellen und/oder es werden Rohrleitungen und/oder Kanäle orientiert, mit denen die Zirkulationssperren und - behinderungen überwunden werden.

Dagegen ergeben sich Auflockerungszonen bei dem Auseinanderstreben von tektonischer Energie und Gebirgsmaterial. Die damit verbundene Auflockerung bietet Freiräume für Zirkulationswege, die das Fließen von Wasser begünstigen. Diese Bereiche sind für einen Wassertransport und eine Wassergewinnung generell vorteilhaft. Liegen Auflockerungen in Bereichen von bis nach über Tage durchgehenden Zirkulationswegen oder tektonischen Störungen, wird man nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Bereich von Zirkulationssperren, die die Zirkulationswege begrenzen, bevorzugt Bohrungen oder andere Maßnahmen zur Überwindung der Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen ansetzen.

Die Existenz von Pressungs-, Quetschungs- und Auflockerungszonen bedingt dazwischen liegende Bereiche, in denen ein dadurch bedingter tektomechani- scher Massentransport vorliegt. Der Massentransport hat erhebliche Auswirkungen im Hinblick auf die zu erwartende Kleintektonik und damit auf mögliche Zirkulationen für Wasser. Daher schlägt die Erfindung in einem Ausführungsbeispiel vor, insbesondere in Bereichen eines Massentransportes in Richtung des gewünschten Wasserflusses befindliche Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen für die bevorzugte Festlegung von Ansatzpunkten von Bohrungen und Sprengungen und zur Orientierung von Rohrleitungen und/oder Kanälen zur Überwindung der Zirkulationssperren auszuwählen.

Bei Verwurfsänderungen an Sprüngen entstehen Auflockerungen in Bereichen mit geringeren Verwürfen und Pressungen in Bereichen mit größeren Verwürfen. Der Ausgleich zwischen Auflockerungen und Pressungen erfolgt durch Massentransporte einschließlich des Entstehens von Zirkulationswegen für Wasser. Das bedeutet, daß im Auslaufbereich von vorrangig schollenbegrenzenden oder größeren Sprüngen Auflockerungen vorhanden sind. Dort sind Zirkulationswege für Wasser gegeben, so dass nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung in Richtung des gewünschten Wasserflusses befindliche Zirkulationssperren oder Zirkulationsbehinderungen durch Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen und/oder durch die Orientierung von Rohrleitung und/oder Kanälen überwunden werden. Setzen im Gebirge zur Teufe hin Überschiebungen an, entsteht im Auslaufbereich der Überschiebungen eine schichtparallele Gleitung, welche die Zirkulationswege für Wasser verschmiert und die Wasserwegsamkeit unterbricht. Das gilt für die Zirkulation nach oben und unten, so dass dort eine Fläche vorhanden ist, über der das Wasser fließt. In diesem Fall eignen sich Bereiche oberhalb davon nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung für das Ansetzen von Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen zum Überwinden von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen in Richtung des gewünschten Wasserflusses.

Streichrichtungsänderungen von Überschiebungen haben Schneepflug- und Trichtereffekte zur Folge, wobei Schneepflugeffekte mit Auflockerungen und Trichtereffekte mit Quetschungen verbunden sind. Sind nun Schneepflugeffekte und Schichtgleitung im gleichen Bereich vorhanden, dann sind Zirkulationswege gegeben, während im Bereich einer Quetschung Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen entstanden sind und erfindungsgemäß Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen dort orientiert werden, um die Sperren und Behinderungen in Richtung des gewünschten Wasserflusses zu überwinden.

Schichtgleitungen entstehen auch bei Änderungen des Überschiebungsmaßes an Überschiebungen sowie in Auslaufbereichen von Überschiebungen nach unten, und dort sind Auflockerungsbereiche vorhanden, welche sich für die Zirkulation von Wasser anbieten, so dass auch hier für das Überwinden vorhandener Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung orientiert werden. Das gleiche gilt hier für das Orientieren von Rohrleitungen und Kanälen. Nicht nur Überschiebungen setzen zur Teufe hin an. Gleiches gilt auch für die Sattelstrukturen und konvexen Umbiegungsachsen. Während in den oberen Sattelbereichen und konvexen Umbiegungsachsen in der Regel ungestörte Verhältnisse vorherrschen, folgen darunter im Sattelbereich und konvexen Umbiegungsachsen Überschiebungen, darunter Verschiebungen; Überschiebungen sind mit Schichtgleitung und Verschmieren der Störungsflächen verbunden. Verschiebungen weisen in Sattelbereichen und konvexen Umbiegungsachsen auf Auflockerungen in einem Sattel hin, und dort sind Zirkulationswege für Wasser vorhanden, die nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung für den Wassertransport so genutzt werden, dass in Richtung des gewünschten Wasserflusses das Wasser eingeleitet und später durch Brunnen entnommen wird.

Das Gebirge ist in der Regel oder zumindest oft in bestimmten Abständen durch größere, etwa parallele Verschiebungszonen oder Verschiebungen in nebeneinander liegende Bahnen aufgeteilt. Dabei hat an den Verschiebungen ein mehr oder weniger horizontaler Massentransport stattgefunden. Der Massentransport stößt gegen die jeweiligen Nachbarschollen, wodurch dort Pressungen entstehen, die die Tendenz zu Zirkulationssperren haben, so dass dort verstärkt in Richtung des gewünschten Wasserflusses Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen zur Überwindung von Wassersperren nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung orientiert werden.

Zugleich entsteht durch den Massentransport an den Verschiebungen rückwärtig ein Sog, der im Gebirge und dabei auch an schollenbegrenzenden oder größeren Sprüngen zu Auflockerungen führt. Es entstehen Zirkulationswege für Wasser. Ergänzend kommt hinzu, dass im Bereich der Verschiebungen der Verwurf an den Sprüngen oft Minimalwerte hat. Die beim Abrutschen des Gebirges auf den Sprungflächen entstehenden Auflockerungen haben Aufsehe- rungen im Gefolge, die ebenfalls als Zirkulationswege für Wasser dienen. Daher werden nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung im Umfeld dieser Auflockerungen Bohrungen oder Auflockerungsmaßnahmen dort angesetzt oder Rohrleitungen und/oder Kanäle dort orientiert, wo sich in Richtung des gewünschten Wasserflusses Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen befinden.

Ist es an Verschiebungen oder Verschiebungszonen zu gegenläufigen Bewegungen gekommen, ist das Gebirge mylonitisiert und verschmiert, und in diesen Fällen sind Zirkulationssperren entstanden, die mit abgelenkten Bohrungen durchbohrt oder aufgelockert werden oder durch die Orientierung von Rohrleitungen und/oder Kanälen überwunden werden. D.h. in einem solchen Falle werden nach einem weiteren Anwendungsbeispiel der Erfindung die Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen für die Überwindung von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen in Richtung der Verschiebungszone orientiert und dies gilt auch im Bereich von Winkelhalbierenden zwischen den Streichrichtungen von Sprüngen und Überschiebungen, Sprüngen und Verschiebungen, Überschiebungen und Verschiebungen und Schollenhalbierenden. Hierzu zählen dann auch zu ermittelnde Bereiche der großen Verschiebungen.

Liegen zwei Auflockerungszonen in einem geringeren Abstand als 600 m voneinander entfernt und sind die Auflockerungen durch das Verhalten der Sprünge ausgelöst, kommt es zu gegenläufigen Bewegungen an Scherflächen mit Migrationssperren, was ein erfindungsgemäßes Überwinden dieser Sperren mit Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen und/oder durch die Orientierung von Rohrleitungen und/oder Kanälen erforderlich macht. Treffen dagegen Verschiebungen auf Überschiebungen, so sind insbesondere unterhalb der Überschiebungen in der Regel Zirkulationswege für das Wasser nicht oder kaum vorhanden. Aus diesem Grunde werden nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung die Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen zur Wasserzirkulation in diesen Bereichen durchgeführt und/oder Rohrleitungen und/oder Kanäle hier orientiert.

In Auslaufbereichen von Überschiebungen und Verschiebungen kreuzen sich die Scherflächen als potentielle Zirkulationswege, hervorgerufen durch Massentransporte im Gebirge. Scherflächen kreuzen sich auch, wenn Winkelhalbierende sich mit Scherflächen kreuzen, die durch das Auslaufen von Überschiebungen und Verschiebungen ausgelöst sind. Ferner kreuzen sich Auf- scherungen, wenn sich größere Verschiebungen kreuzen. Mit dem Kreuzen der Aufscherungen kreuzen sich auch Zirkulationswege, so dass im Bereich von Kreuzungsstellen nach einem Anwendungsbeispiel der Erfindung Bohrungen zur Wassergewinnung und zur Wassereingabe orientiert werden.

Liegen Auflockerungen an Sprüngen in einem Abstand bis 2000 m in Richtung des Energieflusses bei auslaufenden Überschiebungen und in einem Abstand bis 1000 m ebenfalls in Richtung des Energieflusses bei auslaufenden Verschiebungen und 400 m davor, sind in die Kreuzungsbereiche ebenfalls bevorzugt Bohrungen zur Wassergewinnung und Wassereinleitung zu orientieren. Sind allerdings an den Kreuzungsstellen schichtparallele Gleitungen vorhanden, sind Zirkulationssperren entstanden, die nach einem weiteren Beispiel der Erfindung durchbohrt oder durch Auflockerungsmaßnahmen zirkulationsfähig gemacht oder durch Rohrleitungen und/oder Kanäle überwunden werden.

Sind Schichtgleitungen in zwei Richtungen vorhanden, wie beispielsweise im Hangenden von Sprüngen, welche zur Teufe ihr Einfallen verändern, und lie- gen an gleicher Stelle Überschiebungen vor, an denen sich das Überschiebungsmaß ändert, sind Zirkulationssperren mit großer Wirkung vorhanden. Somit sieht ein Ausführungsbeispiel der Erfindung vor, außerhalb dieser Bereiche die Bohrungen zur Wassergewinnung und/oder Wassereinleitung zu orientieren.

Schichtgleitungen in zwei Richtungen entstehen auch bei Einfallen von Mulden- und Sattellinien sowie Änderungen des Überschiebungsmaßes an Überschiebungen in einem bankrechten Abstand von den Überschiebungen von weniger als 400 m.

Die Aufteilung des Gebirges in bestimmten Abständen durch größere, etwa parallele Verschiebungszonen oder Verschiebungen in nebeneinander liegende Bahnen gibt Hinweise auf Zirkulationsbereiche und Zirkulationssperren bzw. Zirkulationsbehinderungen und damit auf die Festlegung von günstig gelegenen Bohrungen zur Überwindung von Zirkulationssperren und günstig gelegenen Bohrungen zur Wassergewinnung in großräumigen und ausgedehnten Gebirgsräumen. Dadurch werden erfindungsgemäß die Provinzen oder Bereiche mit Zirkulationswegen großflächig ermittelt und die Zirkulationssperren großflächig durch die Orientierung von Bohrungen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanälen überwunden, indem dafür die günstigsten Stellen ermittelt werden.

Verschiebungszonen oder Verschiebungen sind in Streichrichtung über größere Entfernungen nachzuweisen. Dabei sind in vielen Fällen die Verschiebungen über bestimmte Distanzen als solche nicht vorhanden, beziehungsweise als Klein- und Kleinsttektonik ( Aufscherungen ) ausgebildet. Stets ist damit zu rechnen, dass auch dort Zirkulationen und Zirkulationssperren vorhanden sind, wie bei größeren Verschiebungen. Die Aufteilung des Gebirges in bestimmten Abständen durch größere, etwa parallele Verschiebungszonen oder Verschiebungen nimmt Einfluss auf die tektonische Energie und den Gegendruck. Die tektonische Energie und der Gegendruck werden von den Verschiebungen abgelenkt. Da die tektonische Energie auf breiter Front dem Gebirge zugeführt wird, ist mit den nebeneinander liegenden Ablenkungen der Energie eine Addition der Energie und auch des Gegendruckes zu immer größer werdenden Werten verbunden. Dadurch wird die Ausgestaltung von anderen tektonischen Störungen gesetzmäßig in Abhängigkeit von den Kausalzusammenhängen beeinflusst. Dadurch haben Sprünge im Bereich der größeren Verschiebungszonen und Verschiebungen oft einen geringeren Verwurf oder laufen von beiden Seiten kommend im Nachbarbereich der Verschiebungen aus, bzw. setzen wieder an; auch ändert sich die Streichrichtung der Sprünge. Das gleiche gilt für Überschiebungen. Auf der Grundlage dieser Zusammenhänge bei der Umwandlung der tektonischen Energie in Bewegungsabläufe ist zwischen den Verschiebungszonen mit größeren Verwürfen an den Sprüngen zu rechnen. Dort wird Gebirgsmaterial verstärkt aufeinander zugeführt, so dass in solchen Zonen die Bewegungsmöglichkeiten im Gebirge eingeschränkt sind. Da die Zirkulationsfähigkeit ausgedünnt ist, sind nach einem weiteren Anwendungsbeispiel der Erfindung gegebenenfalls Bohrungen, Auflockerungen und/oder die Orientierung von Rohrleitungen und/oder Kanälen erforderlich bzw. es ist die Anzahl der Bohrungen zu erhöhen, um Zirkulationssperren und Zirkulationsbehinderungen zu beseitigen

Im Bereich größerer Verschiebungszonen, die als solche über bestimmte Distanzen nicht vorhanden sind, befinden sich dort, wo die Sprünge auslaufen Auflockerungen, die Freiräume für die Zirkulation von Wasser bieten; solche Bereiche, die in gerader Linie oder in großräumigen Bögen hintereinander liegen, sind für eine Wasserzirkulation zugänglich.

Sind die Geometrie und dabei Sprünge punktförmig zwischen zwei benachbarten Verschiebungen bzw. Verschiebungszonen bekannt, lassen sich aus den Streichrichtungen der Verschiebungen bzw. Verschiebungszonen und der Sprünge die Lage von voraussichtlichen Auflockerungen und damit günstige Zirkulationsvoraussetzungen über größere Entfernungen hinweg bestimmen. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden Bohrungen zur Wasserzirkulation bevorzugt in der Nähe von den Auslaufstellen der Sprünge oder Schnittstellen der Sprünge mit den Verschiebungszonen angesetzt und senkrecht zu den Verschiebungszonen gerichtet und/oder abgelenkt, um vorhandene Zirkulationssperren zu beseitigen, wenn dadurch dem gewünschten Zirkula- tionsfluss gedient wird. Ergibt sich, dass die Streichrichtung von Sprüngen an Verschiebungen auf Grund der Umwandlung der tektonischen Energie in Ge- birgsbewegungen abgelenkt ist, dann entstehen bis 600 m Abstand von den großräumigen Verschiebungen Quetschungen als Zirkulationssperren und als Folge der Gebirgsbewegungen an den Sprüngen Auflockerungszonen. Sind auch hier Sprünge zwischen zwei benachbarten Verschiebungszonen bekannt, lässt sich aus den Streichrichtungen der Verschiebungszonen und der Sprünge die Lage der Zonen mit guten Zirkulationsbedingungen über größere Entfernungen hinweg bestimmen.

Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung wird zweckmäßigerweise bestimmt, ob eine dieser Zonen zusätzlich durch den Massentransport an den Verschiebungen zusammengepresst ist, und es werden die Wassergewinnungsmöglichkeit und die Zirkulationssperren in allen betreffenden Bereichen ermittelt. Nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung werden in Auflockerungszonen, die durch den Massentransport an den Verschiebungen zusammengepresst sind, Ansatzpunkte von Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen zum Überwinden von Zirkulationssperren ausgewählt und/oder Rohrleitungen und/oder Kanäle in Richtung der gewählten Zirkulationsflüsse orientiert. Trotz der Pressung sind Zirkulationswege für das Wasser vorhanden, so dass demzufolge nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung Zirkulationsmöglichkeiten für Wasser verbessert sind.

Im Bereich von Überschiebungen ist die Ausgestaltung von großräumigen Verschiebungen behindert, trotzdem sind Aufscherungen mit Zirkulationswegen in Streichrichtung der großräumigen Verschiebungen zu erwarten. Auch haben Sprünge im Bereich der größeren Verschiebungszonen und Verschiebungen einen geringeren Verwurf oder laufen von beiden Seiten kommend aus beziehungsweise setzen wieder an. Zugleich nehmen die Verschiebungszonen Ein- fluss auf die Streichrichtungen von Überschiebungen; auch laufen Überschiebungen oft an Verschiebungszonen aus. Dadurch entstehen mit der Umwandlung tektonischer Energie in Bewegungsvorgänge Schneepflug- und Trichtereffekte mit Aufscherungen, Auflockerungen und Quetschungen, deren Folgen für die Wasserzirkulation vorstehend bereits erläutert sind.

Erfindungsgemäß lassen sich die Schnittpunkte von Verschiebungszonen und Überschiebungen über größere Entfernungen hinweg bestimmen, wenn punktförmige Aufschlüsse über die Geometrie der Gebirgsstrukturen vorliegen. Dadurch lassen sich präzisere Angaben über günstige Ansatzpunkte und günstige Ablenkungen für die Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen und/oder für die Orientierung von Rohrleitungen und/oder Kanälen festlegen. Die vorstehenden Kausalzusammenhänge sind für die Wassergewinnung im Gebirge insofern von Interesse, als auch in Bereichen, die durch Bohrungen und/oder Seismik weniger bekannt sind, Rückschlüsse auf die Zirkulation zu ziehen sind, so dass daraus auch dort die bestmögliche Anordnung der Ansatzpunkte von der Wasserzirkulation dienenden Bohrungen und Auflockerungsmaßnahmen folgt. Die Grundlagen für die Wassergewinnung sind deutlich verbessert.

Aus der Aufteilung des Gebirges in bestimmten Abständen durch größere, etwa parallele Verschiebungszonen oder Verschiebungen, die über größere Entfernungen streichen, in nebeneinander liegende Bahnen folgt die Möglichkeit einer Festlegung dieser Zonen als Bestandteil der Geometrie der Gebirgsstrukturen. Der Kausalzusammenhang zwischen tektonischer Energie und ihrer Umsetzung in Bewegungsvorgänge oder Umwandlung in andere Energien in Verbindung mit der Geometrie der Gebirgsstrukturen ergibt Hinweise auf Auflockerungen, Zerrungen, Pressungen, Materialtransporte im Gebirge, sowie auf Aufscherungen und sich kreuzende Aufscherungen, deren örtliche Folgen für die Zirkulation und für die technische Anordnung hinsichtlich Bohrungen und Auflockerungsmaßnahmen sowie Orientierung von Rohrleitungen und/oder Kanälen zum Überwinden von Zirkulationssperren und Zirkulationsbehinderungen vorstehend erläutert wurden.

Die vorstehenden Ausführungen über Zirkulationswege und technische Maßnahmen zum Überwinden von Zirkulationssperren und Zirkulationsbehinderungen werden nach einem Ausführungsbeispiel der Erfindung in Verbindung mit natürlichen Wasserwegen oder Wasservorkommen und/oder künstlichl geschaffenen Netzen und/oder untertägigen künstlich hergestellten Wassertransportsystemen und/oder Wassereintrittstellen gebracht und so eine weiträumige Wasserverteilung erreicht. Wasser, dass in salz- und solelöslichen Gebirge zirkuliert, lässt den Boden versalzen und ist als Ver- und Gebrauchswasser meist nicht geeignet. Erfindungsgemäß wird dieses Wasser in Bohrungen, Brunnen oder Quellen gewonnen und einer örtlichen Entsalzungsanlage, die mit und/oder ohne Solarenergie betrieben wird, zugeführt, bevor es verwendet wird.

Die in der vorstehenden Beschreibung und den Patentansprüchen offenbarten Merkmale des Gegenstandes dieser Unterlagen können einzeln als auch in beliebigen Kombinationen untereinander für die Verwirklichung der Erfindung in ihren verschiedenen Ausführungsformen wesentlich sein.

Claims

Patentansprüche

1. Verfahren zur Nutzung natürlicher und zur Herstellung künstlicher Wasserwegsamkeiten für den Wassertransport zur Nutzung von Wasservorkommen sowie zur Ermittlung von neuen Wasservorkommen in einem nicht quellfähigen Gebirge, in dem tektonische Energie in Bewegungsvorgänge umgewandelt wurde, wobei aus der vorhandenen Geometrie der Gebirgsstrukturen Zirkulationswege und Zirkulationssperren und deren Verhalten ermittelt und danach unter Berücksichtigung der Tektonik in als vorteilhaft ermittelten Zonen nicht ausreichender Wasserzirkulation oder Zirkulationssperren Bohrungen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanäle zur Überwindung von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen sowie in Zonen guter Wasserwegsamkeit Ansatzpunkte von der Wassergewinnung oder der Wassereingabe dienenden Bohrungen oder Brunnen festgelegt werden, wobei neben dem Einfallen, dem Streichen und dem Verwurfsmaß der Störungen die durch die tektonische Energie bewirkten Auflockerungen, Quetschungen und Pressungen sowie die dadurch beeinflußten tektonischen Massentransporte und deren Auswirkungen auf die Qualität und Quantität der Zerklüftung des Gebirges herangezogen werden.

2. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass der Verlauf der Faltungsenergie an Bewegungssperren und Bewegungsfreizonen bestimmt und die Zirkulationsfähigkeit des Gebirges ermittelt wird.

3. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass Auflockerungen ermittelt und die Bohrungen zur Wassergewinnung und Wassereingabe in Auflockerungszonen angeordnet werden.

4. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Massentransporte ermittelt und die der Wassereingabe oder Wassergewinnung dienenden Bohrungen in Bereichen eines Massentransportes in Nähe einer Quetschung oder Pressung und ferner Bohrungen und Auflockerungsmaßnahmen und/oder Rohrleitungen und/oder Kanäle zum Überwinden von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen im Bereich der Quetschung oder Pressung angeordnet werden.

5. Verfahren nach Anspruch 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanäle zum Überwinden von Zirkulationssperren in Nähe von Bereichen von an Sprüngen mit größerem Verwurfsmaß liegenden Pressungen angeordnet werden.

6. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 5, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe im Auslaufbereich von Überschiebungen und Verschiebungen und auf der dem Energiefluss abgewandten Seite von Änderungen in der zur Richtung des Energieflusses quer oder diagonal streichenden Tektonik angeordnet und die Streichrichtung von Aufscherungen in Richtung des Energieflusses genutzt werden.

7. Verfahren nach Anspruch 1, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe im Bereich von an Überschiebungen mit Streichrichtungsänderung gegebenen Auflockerungen angeordnet werden und das gegenseitige Durchdringen der Scherflächen genutzt wird.

8. Verfahren nach Anspruch 7, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe in der Nähe eines sich überlagernden Schneepflugeffektes durch Schichtgleitung bei Überschiebungen mit Änderung des Überschiebungsmaßes angeordnet und die Zirkulationswege der Schichtgleitung, das gegenseitige Durchdringen der Scherflächen und das in Richtung des Energieflusses angeordnete Streichen der Scherflächen genutzt und die Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen der Schichtgleitung durch Bohrun- gen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanäle überwunden werden.

9. Verfahren nach Anspruch 7 und 8, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe in der Nähe von Quetschungen oder Pressungen in einem parallel zur Überschiebung gerichteten Verlauf und ferner Bohrungen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/der Kanäle zum Überwinden von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen im Bereich der Quetschungen und Pressungen angeordnet werden.

10. Verfahren nach Anspruch 9, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe bei einem Abstand zwischen Schneepflug- und Trichtereffekten von weniger als 900 m parallel zur Überschiebung angeordnet und die dort befindlichen verstärkten Aufscherungen und deren Durchdringungen genutzt werden und ferner die Bohrungen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanäle zum Überwinden von Zirkulationssperren und/oder- behinderungen in Bereichen mit Trichtereffekten angeordnet werden.

11. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe in Sattelbereichen mit konvexen Umbiegungsachsen und zwischen Überschiebungszonen und Verschiebungszonen angeordnet und die Durchdringungen der Scherflächen im Bereich der Verschiebungszonen und die Zirkulationssperre der Überschiebungszone zur Verhinderung des Abfließens von Wasser genutzt werden.

12. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe in Bereichen angeordnet werden, wo der Massentransport an Verschiebungen auf eine Nachbarscholle trifft und die Durchdringungen der Scherflächen genutzt werden.

13. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe in Bereichen eines Aufeinandertreffens von Verschiebungen und Überschiebungen angeordnet und die dort befindlichen verstärkten Aufscherungen genutzt werden.

14. Verfahren nach Anspruch 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe in Bereichen einer Kreuzung von auslaufenden Überschiebungen und auslaufenden Verschiebungen angeordnet werden.

15. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 , dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanäle zum Überwinden von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen in der Nähe der Mitte zwischen zwei Verschiebungen in einem parallel zur Streichrichtung der Mitte angeordneten Verlauf angeordnet werden.

16. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe in Nähe der von den Schnittstellen der Sprünge mit den Verschiebungszonen angeordnet werden.

17. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 4, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen, Auflockerungsmaßnahmen, Rohrleitungen und/oder Kanäle zum Überwinden von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen in der Nähe von Zonen angeordnet werden, die durch den Massentransport an Verschiebungszonen zusammengepresst sind.

18. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 17, dadurch gekennzeichnet, dass festgestellte Wassergewinnungsergebnisse in die Ermittlung der Geometrie der Gebirgsstrukturen oder Lagerstättengeometrie und zur Verbesserung der Wassergewinnung einbezogen werden.

19. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 16, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen zur Wassergewinnung oder Wassereingabe so orientiert werden, dass die Aufscherungen weitgehend senkrecht oder möglichst senkrecht oder diagonal durchbohrt werden.

20. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 19, dadurch gekennzeichnet, dass eine Verbindung der untertägigen Zirkulationswege und/oder Zirkulationssysteme mit natürlichen Wasserwegen oder Wasservorkommen und/oder mit artifiziell geschaffenen übertägigen Wassersystemen und/oder untertägigen Wassertransportsystemen und/oder Wassereinleitstellen einzeln oder örtlich, regional und überregional in beliebiger Kombination hergestellt wird zur vorteilhaften Orientierung von Bohrungen und Brunnen, zur Wassergewinnung oder Wassereingabe, von Rohrleitungen und Kanälen zur Wasserverteilung und ferner von Bohrungen, Auflockerungen, Rohrleitungen und Kanälen zum Überwinden von Zirkulationssperren.

21. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 20, dadurch gekennzeichnet, dass die Bohrungen und/oder Auflockerungsmaßnahmen zum Überwinden von Zirkulationssperren und/oder Zirkulationsbehinderungen so angeordnet werden, dass die gewünschte oder geplante Fließrichtung erreicht wird.

22. Verfahren nach einem der Ansprüche 1 bis 21, dadurch gekennzeichnet, dass bei Transport in oder Gewinnung aus einem salz- oder solelöslichen Gebirge der Wasserhebung Entsalzungsanlagen nachgeschaltet werden.