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Journal Cover Grundwasser
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   Hybrid Journal Hybrid journal (It can contain Open Access articles)
     ISSN (Print) 1432-1165 - ISSN (Online) 1430-483X
     Published by Springer-Verlag Homepage  [2208 journals]   [SJR: 0.291]   [H-I: 12]
  • Zum Einfluss der Filtergeschwindigkeit des Grundwassers auf die effektive
           Wärmeleitfähigkeit
    • Abstract: Zusammenfassung Durch experimentelle Laboruntersuchungen in einem hierzu entwickelten Wärmeleitungs- und Wärmeströmungslaborversuchsstand wurde der Einfluss der Filtergeschwindigkeit des Grundwassers auf die Zunahme der effektiven Wärmeleitfähigkeit von grundwasserdurchströmten geothermischen Systemen untersucht. Mithilfe von umfangreichen Felduntersuchungen konnte die Übertragbarkeit der Ergebnisse auf geothermische Systeme unter In-situ-Bedingungen festgestellt werden. Anhand der Ergebnisse wurden Empfehlungen zur Berechnungsgrundlage für die Auslegung geothermischer Systeme unter Berücksichtigung der Filtergeschwindigkeit des Grundwassers entwickelt. Die Zunahme der effektiven Wärmeleitfähigkeit von Sanden in Abhängigkeit der Filtergeschwindigkeit des Grundwassers wurde ergänzend zu aktuellen Empfehlungen (VDI-4640-1, 2010) für schwach wasserführende, wasserführende und stark wasserführende Sande erfasst.
      PubDate: 2014-06-10
       
  • Transportverhalten kurzkettiger Alkylphenole (SCAP) im Grundwasser und in
           der Umwelt
    • Abstract: Zusammenfassung Um SCAP – short chained alkylphenols – als kontaminationsspezifischen Fingerabdruck sowie als Transport- und Prozessindikatoren im Grundwasser nutzen zu können, müssen die einzelnen Verbindungen entsprechende Unterschiede in ihren chemisch-physikalischen Eigenschaften aufweisen. Die für Phenol noch sehr guten Wasserlöslichkeiten sinken mit weiterer Alkylierung. Während das Phenol sehr kleine Verteilungsgleichgewichtskoeffizienten logKOW und logKOC hat, steigen diese mit zunehmendem Alkylierungsgrad innerhalb der Gruppe der SCAP an. Hieraus resultiert deren Fraktionierungspotenzial beim Transport, welches anhand eines Feldbeispiels veranschaulicht wird. Bewertungen der Toxizität und des Abbauverhaltens zeigen Diskrepanzen über den Kenntnisstand der SCAP auf, deuten die Machbarkeit von Natural Attenuation aber prinzipiell an. Die aufgezeigten umweltrelevanten Eigenschaften belegen das äußerst dynamische Transportverhalten kurzkettiger Alkylphenole und eröffnen somit neue Anwendungspotenziale wie deren Nutzung als Transport- und Prozessindikatoren.
      PubDate: 2014-06-01
       
  • Hydrogeologische Notizen
    • PubDate: 2014-05-16
       
  • Pumpspeicherbecken im Karstgrundwasserleiter des Weißen Jura der
           Schwäbischen Alb
    • Abstract: Zusammenfassung Für die Planfeststellung eines Pumpspeicherwerks (PSW) im Bereich des südlichen Blautals (Schwäbische Alb) werden derzeit umfangreiche geologische und geohydraulische Erkundungen durchgeführt, um insbesondere den Unterbeckenstandort im verkarstungsfähigen Malm zu charakterisieren. Die zur Genehmigung stehende Planung sieht als Vorzugsvariante für das Unterbecken vor, dieses ohne Sohl- und Böschungsabdichtungen im Niveau des Grundwasserleiters zu errichten. Diese Bauweise ist in der Bundesrepublik derzeit noch nicht realisiert worden, wodurch entsprechende Praxiserfahrungen fehlen. Ziel der Untersuchungen ist die Erarbeitung einer soliden Datenbasis für die Beurteilung der hydraulischen Verhältnisse im Karstgrundwasserleiter, um die Auswirkungen während der Bau- und Betriebszeit des Speichers auf umliegende Schutzgüter und Trinkwasserbrunnen zu modellieren und zuverlässig prognostizieren zu können. Neben dem geologischen Erkundungsprogramm (fazielle Erkundung und Trennflächenanalyse mittels LiDAR) zur Gebirgscharakterisierung werden umfangreiche hydraulische Versuche (Auffüllversuche, WD-Tests, Leistungspumpversuche, Langzeitpumpversuch) zur Erkundung der Durchlässigkeiten durchgeführt. Die Ergebnisse der Erkundungen fließen in ein 3-dimensionales numerisches Strömungsmodell ein. In diesem Beitrag werden erste Untersuchungsergebnisse vorgestellt und diskutiert.
      PubDate: 2014-04-25
       
  • Was Hänschen nicht kennt, studiert Hans nimmermehr – ein
           Plädoyer für mehr Geowissenschaft im Schulunterricht
    • PubDate: 2014-04-12
       
  • Matrix versus fracture permeability in a regional sandstone aquifer (Wajid
           sandstone, SW Saudi Arabia)
    • Abstract: Abstract Sandstones are often characterized as fractured aquifers. We present a case study of the Wajid sandstone, which forms a regional aquifer system in SW Saudi Arabia, where matrix, fracture, and large-scale hydraulic conductivities are coincident. The measurements deal with different scales and methods and are based on porosity and permeability measurements in the laboratory, as well as pumping tests in the field. Porosities of the sandstone samples in general are high and range between less than 5 % and more than 45 %. Gas permeabilities for strongly cemented samples are < 1 mD, whereas most samples range in between 500 and 5,000 mD. There is only a weak anisotropy with preference of the horizontal x-, y-directions. Hydraulic conductivities of the matrix samples (5.5 · 10−6 m/s and 1.1 · 10−5 m/s for the Upper and Lower Wajid sandstone, respectively) were in the same order of magnitude compared to hydraulic conductivities derived from pumping tests (8.3 · 10−5 m/s and 2.2 · 10−5 m/s for the Upper and Lower Wajid sandstone, respectively).
      PubDate: 2014-03-15
       
  • Nachrichtenteil für Grundwasser-Heft 1/2014
    • PubDate: 2014-03-01
       
  • Nichts ist beständiger als der Wandel - Neues Editorenteam bei der
           Zeitschrift Grundwasser
    • PubDate: 2014-03-01
       
  • Grundwassergleichenplan für Brandenburg – Interpolation mittels
           Kriging mit externer Drift
    • Abstract: Zusammenfassung Für das Land Brandenburg sind erstmals landesweite Grundwassergleichenpläne mit Stichtagsbezug erstellt worden. Sie bilden eine Grundlage für regionale hydrologische und hydrogeologische Auswertungen. Die Messungen der Grundwasserdruckhöhen erfolgten im Frühjahr und Herbst 2011 unter Einbeziehung von Messstellen des Landes und rund 100 weiterer Institutionen. Für die Regionalisierung kam das geostatistische Interpolationsverfahren „Kriging mit externer Drift“ zur Anwendung. Diese Methode integriert bei der Berechnung der Grundwasserdruckhöhen vorhandene Fachkenntnisse über eine Sekundärvariable, die „externe Drift“. Als externe Drift wurde in diesem Projekt eine qualitative konzeptionelle Modellvorstellung der Grundwasserdruckfläche zugrunde gelegt. Somit wird der subjektive Einfluss einzelner Bearbeiter und die Anzahl erforderlicher Stützpunkte reduziert sowie die Reproduzierbarkeit verbessert. Für die Erstellung weiterer Grundwassergleichenpläne kann zunächst der mit erhöhtem organisatorischem Aufwand erzeugte Plan von 2011 als externe Drift verwendet werden. Der Mess- und Arbeitsaufwand lässt sich damit erheblich verringern. Zukünftig können weitergehend präzisierte Pläne als externe Drift eingesetzt werden.
      PubDate: 2014-02-26
       
  • Charakterisierung von Porenraumeigenschaften in unkonsolidierten
           Sedimenten (Laboruntersuchungen und modifizierte Kapillarmodelle)
    • Abstract: Zusammenfassung Kenntnis und quantitative Beschreibung hydraulischer Prozesse sind für eine Vielzahl von Fragestellungen – von Grundwasserspeicherung und Grundwasserschutz über Schadstofftransport und daraus resultierenden Umweltproblemen bis hin zu oberflächennaher Geothermie – von entscheidender Bedeutung. Bestandteil der Untersuchungen ist eine umfassende Charakterisierung des Sedimentporenraumes und der Fließeigenschaften. Basierend auf Laboruntersuchungen an gestört entnommenem Probenmaterial und neu entwickelten modifizierten Kapillarmodellen für unterschiedliche Porengeometrien werden hierzu Untersuchungen vorgestellt. Die Modellrechnungen zeigen, dass mit den modifizierten Kapillarmodellen vier Einflüsse auf die hydraulische Durchlässigkeit, formuliert als Produkt, betrachtet werden können: Porosität (lineare Abhängigkeit), Porenkörperradius (Abhängigkeit vom Quadrat), das Verhältnis von Porenkörper- zu Porenhalsradius und die Tortuosität (Betrachtung zu einem späteren Zeitpunkt). Der größte Einfluss wird vom Verhältnis von Porenkörper- zu Porenhalsradius ausgeübt; die tatsächliche Porenform hat nur geringe Auswirkungen auf die hydraulischen Eigenschaften.
      PubDate: 2014-02-07
       
  • Eine „typische“ hydrogeologische Systembeschreibung für
           den Buntsandstein
    • Abstract: Zusammenfassung Am Standort der ehemaligen Munitionsfabrik in Hessisch-Lichtenau/Hirschhagen in Nordhessen wurde im Zuge von Sanierungs- und Sicherungsmaßnahmen eine große Anzahl von Grundwasseraufschlüssen hergestellt. Pumpversuche, Probennahmen und Wasserstandsmessungen über einen Zeitraum von 20 Jahren verbesserten die Kenntnisse des hydrogeologischen Systems. Die Wechselfolge von Sand-, Schluff- und Tonsteinen des Mittleren Bundsandsteins am Standort stellt hydrogeologisch gesehen eine Abfolge von Grundwasserleitern, -geringleitern und -nichtleitern dar. Der Untergrund ist durch Staffelbrüche gegliedert und von Störungen und Klüften durchzogen. Er bildet ein inhomogenes, anisotropes System, in dem Wasserbewegungen vor allem entlang von Klüften und wasserwegsamen Störungsbereichen erfolgen. Das Grundwasser befindet sich großräumig betrachtet in drei unterschiedlichen Zonen, der Hirschhagenzone, der Zwischenzone und dem Hauptgrundwasserstockwerk. Zwischen den Zonen bilden sich bevorzugt an Störungen Fließwege aus. Die oberen Zonen bilden schwebende Grundwasserstockwerke. Das Grundwasser sickert aus diesen Zonen der jeweilig tieferliegenden Zone zu. Bevorzugte Fließverbindungen entlang von Nord-Süd verlaufenden Störungen wurden in allen drei Zonen nachgewiesen.
      PubDate: 2014-02-05
       
  • Ermittlung der hydraulischen Durchlässigkeit von quartären
           Sedimenten mittels Siebanalysen und Pumpversuchen
    • Abstract: Zusammenfassung Die mächtigen fluvialen Sand- und Kiesablagerungen im Raum Babenhausen (südöstlich von Frankfurt am Main) bilden ein bedeutendes Rohstoffvorkommen und werden sowohl für die Gewinnung von Sand und Kies als auch für die Förderung von Trinkwasser genutzt. Aufgrund der räumlichen Nähe beider Rohstoffnutzungen zueinander ist eine Gefährdung der Trinkwasserressource durch den Sand- und Kiesabbau nicht auszuschließen. Um das Gefährdungspotenzial abschätzen zu können, ist zunächst die Kenntnis über die räumliche Verteilung der hydraulischen Leitfähigkeiten in den Sedimenten entscheidend. Auf einem Testfeld (50 × 40 m) im unmittelbaren Uferbereich eines Baggersees wurden deshalb konventionelle Pumpversuche, Multilevel-Pumpversuche sowie Siebanalysen durchgeführt. Die Untersuchungen ermöglichten eine Lokalisierung der hochdurchlässigen Tiefenbereiche. Die mittels Siebanalysen und Multilevel-Pumpversuchen ermittelten Durchlässigkeitsbeiwerte zeichnen über die Tiefe zwar einen ähnlichen Trendverlauf, weichen jedoch oft um eine Größenordnung voneinander ab.
      PubDate: 2014-02-05
       
  • Herausforderungen bei der Charakterisierung von Karstgrundwasserleitern
    • PubDate: 2014-01-23
       
  • Erste Erkenntnisse zur Prospektion und Charakterisierung des Aquifers der
           Aroser Dolomiten, Schweiz
    • Abstract: Zusammenfassung In urbanen Orten des alpinen Raums gewinnt die Nutzung der Geothermie aus mehreren hundert Metern Tiefe zunehmend an Bedeutung. Dabei stehen vor allem offene Systeme im Vordergrund. Die vorliegende Arbeit präsentiert die ersten Erkenntnisse zur Prospektion und Charakterisierung des bisher unerforschten, nutzbaren und ergiebigen Aquifers der Aroser Dolomiten. Neben der Anwendung von etablierten Methoden und Verfahren, wie seismischen Messungen, einer Erkundungsbohrung, bohrlochgeophysikalischen Messungen und Pumpversuchen, wird auch die Anwendung des KARSYS-Ansatzes zur geologischen und konzeptuellen hydrogeologischen 3D-Modellierung des Aquifers aufgezeigt. Zudem wird die Entwicklung eines Viewers zur 3D-Visualisierung von Bohrungen dokumentiert. Das methodische Vorgehen, bestehend aus hydrogeologischen und messtechnischen Ansätzen auf regionaler und lokaler Ebene, ermöglicht eine lithologische Faziesdifferenzierung der Aroser Dolomiten sowie eine Differenzierung der geklüfteten und verkarsteten Bereiche innerhalb des Aquifers. Die Ergebnisse bilden die Grundlage für eine weitergehende, auf Fündigkeit optimierende und Risiken minimierende Explorations- und Bohrplanung sowie für eine nachhaltige Nutzungsplanung.
      PubDate: 2014-01-23
       
  • Modellbasierte Berechnung der Abfluss- und Stofftransportprozesse in
           hierarchisch organisierten Karstnetzwerken
    • Abstract: Zusammenfassung Karstsysteme mit einem allogenen Zufluss über Schwinden zeigen oft komplexe Netzwerke interagierender Karstwegsamkeiten. Zur Analyse der hydrodynamischen Funktionsweise solcher Karstaquifere wurde am Beispiel des Tanneben-Massivs ein Strukturmodell entwickelt, welches die Karstantwort auf hydraulische und hydrochemische Signale als Mischung unterschiedlicher Abflusskomponenten berechnet. Strukturparameter, wie die Anzahl der Fließwege und die Aktivierungssequenz, wurden anhand von Tracerexperimenten abgeleitet. Dazu wurden Tracerdurchbruchskurven hinsichtlich der zeitlichen Ausprägung von Multipeaks in Abhängigkeit von den während der Experimente vorherrschenden Strömungsbedingungen analysiert. Mittels Modellrechnungen konnte für das Tanneben-Massiv gezeigt werden, dass die Stoffausbreitung im Karstnetzwerk sowie die Stoffkonzentrationen an der Karstquelle durch die Strömungsbedingungen in einem Zeitraum vor und nach der Injektion beeinflusst werden. Grund hierfür ist die durch den strukturellen Aufbau solcher Karstsysteme bedingte Aufteilung des Grundwasserstroms auf Fließpassagen unterschiedlicher hydraulischer Eigenschaften. So werden bei einem hohen Zufluss Karstwegsamkeiten aktiviert, welche das Lurbach-Hammerbach-Abflusssystem mit dem weiter nördlich gelegenen Schmelzbach-System verbinden. Beim Überschreiten der Durchflusskapazität des Karstsystems infolge von Starkregenereignissen oder durch die Blockade von Fließpassagen kommt es zu einem Rückstau im Bereich der Schwinde und damit einer Verlängerung der Abflussphase an der Karstquelle.
      PubDate: 2014-01-15
       
  • Numerische Modellierung der Grundwasserströmung im Einzugsgebiet der
           Gallusquelle unter Festlegung eines Drainagesystems
    • Abstract: Zusammenfassung Die Grundwasserströmung in einem Karstsystem ist im Wesentlichen durch die Wirkung des Drainagesystems der Karströhren bestimmt. Eine große Herausforderung für die numerische Simulation dieser Grundwasserströmung besteht in der Unkenntnis über dieses Drainagesystem. Hier wird ein Ansatz vorgestellt, mit dem ein Karströhrennetz für das Einzugsgebiet der Gallusquelle, mittlere Schwäbische Alb, aus unterschiedlichen geographischen Informationen abgeleitet wurde. Unter Verwendung dieses Karströhrennetzes wurde die instationäre Grundwasserströmung im Einzugsgebiet mit dem Programm ROCKFLOW (Wollrath und Helmig, SM-2 Strömungsmodell für inkompressible Fluide, Theorie und Benutzerhandbuch. Technischer Bericht Institut für Strömungsmechanik, Universität Hannover, 1991) numerisch simuliert. In einer Parameterstudie konnte anhand der Quellschüttung und der Grundwasserstände der Einfluss verschiedener Parameter auf das hydraulische Verhalten des Karstsystems aufgezeigt werden. Es konnte insbesondere die Überlagerung des Drainageverhaltens mit einer Zwischenspeicherung von Grundwasser aus den Röhren in der Matrix bei Neubildungsereignissen in Abhängigkeit der variierten Parameter herausgearbeitet werden.
      PubDate: 2014-01-09
       
  • A mathematical model for simulating spring discharge and estimating
           sinkhole porosity in a karst watershed
    • Abstract: Abstract Documenting and understanding water balances in a karst watershed in which groundwater and surface water resources are strongly interconnected are important aspects for managing regional water resources. Assessing water balances in karst watersheds can be difficult, however, because karst watersheds are so very strongly affected by groundwater flows through solution conduits that are often connected to one or more sinkholes. In this paper we develop a mathematical model to approximate sinkhole porosity from discharge at a downstream spring. The model represents a combination of a traditional linear reservoir model with turbulent hydrodynamics in the solution conduit connecting the downstream spring with the upstream sinkhole, which allows for the simulation of spring discharges and estimation of sinkhole porosity. Noting that spring discharge is an integral of all aspects of water storage and flow, it is mainly dependent on the behavior of the karst aquifer as a whole and can be adequately simulated using the analytical model described in this paper. The model is advantageous in that it obviates the need for a sophisticated numerical model that is much more costly to calibrate and operate. The model is demonstrated using the St. Marks River Watershed in northwestern Florida.
      PubDate: 2013-12-20
       
  • Hydrogeologie im Gipskarst als Basis geotechnischer Langzeitprognosen im
           Bergbau
    • Abstract: Zusammenfassung Die Hydrogeologie des „Haselgebirges“ ist im Zusammenhang mit Gipsbergwerken von praktischer Bedeutung. Kenntnis über den Grundwasserumsatz, Herkunft und Verweilzeit der Wässer und deren Hydrochemie bilden Grundlagen für die Beurteilung der Standsicherheit der oft oberflächennahen Grubengebäude. Neben kurzfristig über Karsthohlräume zu- und abfließenden Wässern eines lokalen Fließsystems bilden regional zirkulierende Wässer einen Teil des Gesamtabflusses. Während die lokalen Niederschlagswässer wegen ihres hohen Lösungspotenzials intensiv zur Verkarstung über dem Grubengebäude beitragen, weisen Wässer des regionalen Fließsystems bei ihrem Eintritt in das Grubengebäude Sättigung der im Gebirge vorhandenen Mineralphasen (Gips und Anhydrit) auf und sind für die Verkarstung wenig relevant. Am Beispiel eines aufgelassenen Gipsbergbaues am Kalkalpennordrand wurde eine mengenmäßige Separation von niederschlagsabhängigem Abfluss des lokalen Fließsystems und Basisabfluss eines regionalen Fließsystems vorgenommen und dabei eine Verteilung von etwa 1:3 ermittelt. Während im lokalen Fließsystem ein Umsatz innerhalb weniger Tage stattfindet, ergeben Schüttungsganglinien und Isotopenzeitreihen, dass ein wesentlicher Anteil der Wässer eine bedeutend längere Verweilzeit aufweisen muss. Die Verteilung zwischen lokalem und regionalem Fließsystem wurde mithilfe hydrochemischer Modellierungen verifiziert.
      PubDate: 2013-12-19
       
  • Hydraulische Charakterisierung eines urbanen Karstgrundwasserleiters mit
           Pumpversuchen
    • Abstract: Zusammenfassung Die quantitative Beschreibung der Grundwasserströmung in Karstaquiferen ist bis heute eine sehr komplexe Aufgabe, die die Anwendung unterschiedlichster Methoden erfordert. Hydraulische Versuche sind eine davon. Die computergestützte Erfassung der Felddaten und die Entwicklung fortschrittlicher Auswertungsverfahren haben das Potenzial dieser Methode enorm gesteigert. Dennoch schlägt sich dies bis heute bei der Auswertung von Pumpversuchen in Karstaquiferen kaum nieder, obwohl gerade hier der sogenannte Diagnostische Plot eine detaillierte Aufschlüsselung der beteiligten Karstsubsysteme ermöglicht. Vor diesem Hintergrund erfolgte eine gezielte Auswertung von Pumpversuchen aus dem Oberen Muschelkalk im Stadtgebiet von Stuttgart unter Bildung der 1. Ableitung der Druckdaten nach der Zeit. Die gewonnenen Erkenntnisse zeigen, dass der Diagnostische Plot insbesondere für die Interpretation der Messdaten aus den Entnahmebrunnen in Karstaquiferen von großem Nutzen ist.
      PubDate: 2013-12-11
       
  • Hydraulische Charakterisierung eines urbanen Karstgrundwasserleiters auf
           Basis unkontrollierter Drucksignale
    • Abstract: Zusammenfassung Unkontrollierte Natursignale (Erdbeben, Luftdruckänderungen, Erdgezeiten) sowie anthropogen ausgelöste Porendruckstörungen bewirken Druckimpulse im gespannten Karstgrundwasserleiter von Stuttgart. Insbesondere seismische Wellen erzeugen markante Schwingungen des Druckspiegels, deren Verläufe nicht nur von der Erdbebenstärke, sondern auch von der lokalen Transmissivität und Brunnengeometrie abhängen. Es wird die hydraulische Auswertung eines Hydro-Seismogramms vorgestellt. Der hoch durchlässige und gespannte Karstaquifer reagiert auf impulsartige Druckänderungen mit einer unterkritisch gedämpften Schwingung, sodass auch vorbeifahrende U- und S-Bahnen durch ihre Auflast zu kurzzeitigen Oszillationen im mehrere Zehner Meter tiefer gelegenen Karstgrundwasserleiter führen, die hydraulisch ausgewertet werden können. Die gewonnenen Erkenntnisse tragen zum Systemverständnis eines Karstaquifers im urbanen Raum bei.
      PubDate: 2013-12-05
       
 
 
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