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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  [2355 journals]
  • Hydrogeologische Untersuchungen im oberflächennahen Opalinuston
           (Bohrloch Lausen, Schweiz)
    • Authors: Tobias Vogt; Uwe Hekel; Andreas Ebert; Jens K. Becker; Daniel Traber; Silvio Giger; Monika Brod; Christian Häring
      Abstract: Zusammenfassung Der Opalinuston wird in der Schweiz als Wirtgestein für die Lagerung radioaktiver Abfälle detailliert untersucht. Bei der Erstellung eines Erdwärmesondenfeldes in Lausen (Kanton Basel-Landschaft, Schweiz) bot sich die Möglichkeit, eine hydraulisch-hydrochemische Charakterisierung des Opalinustons von der Verwitterungszone bis in den unverwitterten Fels durchzuführen, um die vorhandene Datenbasis zu Dekompaktionseffekten zu verbessern und zu ergänzen. Dazu konnte eine der 146 m tiefen Erdwärmesondenbohrungen als Kernbohrung durch den oberflächennahen Opalinuston abgeteuft werden. Mit einer Serie von hydraulischen Packertests in unterschiedlichen Tiefen wurde eine Abnahme der hydraulischen Durchlässigkeit von 10−4 m/s im verwitterten oberen Bereich des Opalinustons bis 10−13 m/s ab 28 m Tiefe unterhalb der Dekompaktionszone ermittelt. Des Weiteren konnten in den dekompaktierten Bereichen verschiedene Grundwassertypen nachgewiesen werden. Auch die Strukturuntersuchungen zeigen ab einer Tiefe von 18 m das Ende der Verwitterungszone und ab 28 m das Ende des Einflusses der Dekompaktion auf die hydraulische Durchlässigkeit an.
      PubDate: 2017-06-30
      DOI: 10.1007/s00767-017-0363-2
  • Hydrogeologische und gesteinsphysikalische Eigenschaften der
    • Authors: Wilhelm G. Coldewey; Dominik Wesche
      Abstract: Zusammenfassung Das Münsterländer Kreidebecken ist das größte zusammenhängende Sedimentbecken Deutschlands. Die Ablagerungen werden dominiert von den Schichten der Oberkreide. Hierin nehmen die Tonmergel der Emscher-Formation eine besondere Bedeutung ein. Diese dichten den oberen Grundwasserleiter des Campan und des Quartär gegen den unteren Grundwasserleiter des Oberkarbon und Cenoman/Turon ab. Aufgrund ihrer abdichtenden Eigenschaften schirmt die Emscher-Formation die unter der Kreide liegende Steinkohlenlagerstätte im Oberkarbon ab und reduziert die Menge der zu fördernden Grubenwässer und die damit verbundenen Kosten der Wasserhebung.
      PubDate: 2017-06-28
      DOI: 10.1007/s00767-017-0365-0
  • Zur Hydrogeologie veränderlich fester Gesteine mit Sulfatgestein,
           Beispiel Gipskeuper (Trias, Grabfeld-Formation)
    • Authors: Wolfgang Ufrecht
      Abstract: Zusammenfassung Im süddeutschen Schichtstufenland wird der bis zu 120 m mächtige Gipskeuper (Trias, Grabfeld-Formation) aus Tonsteinen mit einzelnen karbonatischen, zumeist dolomitischen Bänken sowie aus Sulfatgesteinen aufgebaut. Bei Kontakt mit Grundwasser unterliegen die zu den veränderlich festen Gesteinen zählenden Tonsteine der Verwitterung und Entfestigung, die Sulfatgesteine nach Umwandlung in Gips der Subrosion. Da beide Prozesse tiefen- und reliefabhängig sind, entwickeln sich daraus im Gipskeuper komplexe Aquifergeometrien mit jeweils hoher Bandbreite der hydraulischen Eigenschaften. Im Extremfall kommen innerhalb des Gipskeupers Nicht‑, Gering- und Karstgrundwasserleiter nebeneinander vor. Die Prozesse der Aquifergenese werden am Beispiel des Stuttgarter Talkessels beschrieben.
      PubDate: 2017-06-26
      DOI: 10.1007/s00767-017-0362-3
  • Safety-relevant hydrogeological properties of the claystone barrier of
           a Swiss radioactive waste repository: An evaluation using multiple lines
           of evidence
    • Authors: Andreas Gautschi
      Abstract: Abstract In Switzerland, the Opalinus Clay – a Jurassic (Aalenian) claystone formation – has been proposed as the first-priority host rock for a deep geological repository for both low- and intermediate-level and high-level radioactive wastes. An extensive site and host rock investigation programme has been carried out during the past 30 years in Northern Switzerland, comprising extensive 2D and 3D seismic surveys, a series of deep boreholes within and around potential geological siting regions, experiments in the international Mont Terri Rock Laboratory, compilations of data from Opalinus Clay in railway and motorway tunnels and comparisons with similar rocks. The hydrogeological properties of the Opalinus Clay that are relevant from the viewpoint of long-term safety are described and illustrated. The main conclusions are supported by multiple lines of evidence, demonstrating consistency of conclusions based on hydraulic properties, porewater chemistry, distribution of natural tracers across the Opalinus Clay as well as small- and large-scale diffusion models and the derived conceptual understanding of solute transport.
      PubDate: 2017-06-26
      DOI: 10.1007/s00767-017-0364-1
  • Themenheft: Geringleiter
    • Authors: Ingrid Stober; Andreas Gautschi
      PubDate: 2017-06-23
      DOI: 10.1007/s00767-017-0367-y
  • Die neue Tiefbohrung Weißenstadt im Granit des Fichtelgebirges
    • Authors: Luisa Röckel; Ingrid Stober
      Abstract: Zusammenfassung Im Granit des Fichtelgebirges wurde die 1835 m tiefe Thermalwasserbohrung Weißenstadt abgeteuft. In der Tiefbohrung wurden zahlreiche geophysikalische, hydraulische und hydrochemische Untersuchungen durchgeführt. Mit zunehmender Tiefe konnte eine deutliche Abnahme der Durchlässigkeit, eine Zunahme des Gesamtlösungsinhaltes sowie eine Änderung des Wassertyps festgestellt werden. Die Ergebnisse werden mit anderen Bohrungen im kristallinen Umfeld verglichen. Ein Vergleich mit den Tiefbohrungen Urach 3 und der Kontinentalen Tiefbohrung (KTB) erbrachte überraschenderweise ähnliche hydraulische und hydrochemische Ergebnisse zu der wesentlich weiter entfernten Bohrung Urach 3, jedoch sehr unterschiedliche Ergebnisse zu der nahe gelegenen KTB.
      PubDate: 2017-06-20
      DOI: 10.1007/s00767-017-0361-4
  • Nachrichten
    • PubDate: 2017-05-16
      DOI: 10.1007/s00767-017-0359-y
  • Erratum to: Biodegradability and ecotoxicity of commercially available
           geothermal heat transfer fluids
    • Authors: Andreas Tiehm; Kathrin R. Schmidt; Birgit Körner; Frank Sacher; Rachel Conrad; Henner Hollert
      PubDate: 2017-05-09
      DOI: 10.1007/s00767-017-0360-5
  • Methodenvergleich zur Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit
    • Authors: Katharina Storz; Hagen Steger; Valentin Wagner; Peter Bayer; Philipp Blum
      Abstract: Zusammenfassung Die Kenntnis der hydraulischen Durchlässigkeit (k f -Wert) ist die Grundvoraussetzung für das Prozessverständnis der Grundwasserbewegungen im Untergrund. Daher existieren zahlreiche Labor- und Feldmethoden zur Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit, deren Anwendung allerdings zu deutlich unterschiedlichen k f -Werten führen kann. Zur Quantifizierung dieser Variabilität wurde der k f -Wert eines Quarzsandes (Dorsilit) nach vier Methoden bestimmt: (1) Korngrößenanalyse, (2) Bestimmung nach Kozeny-Carman, (3) Durchlässigkeitsversuche in der Triaxialzelle, und (4) Durchflussversuche in einem Technikumsversuch in einem künstlichen Grundwasserleiter. Der Durchflussversuch wird aufgrund des großen untersuchten Volumens als am ehesten repräsentativ in Bezug auf einen tatsächlichen Grundwasserleiter angenommen. Die im Permeameterversuch bestimmten Werte weichen davon nur gering ab, während die empirisch ausgewerteten Korngrößenanalysen um eine Größenordnung darüber liegen und außerdem eine große Spannbreite aufweisen. Dies wurde durch die Analyse von k f -Wert-Bestimmungsmethoden aus Literaturdaten bestätigt. Daher wird die Eignung von Korngrößenanalysen für die Bestimmung des k f -Wertes grundsätzlich infrage gestellt und die Anwendung von Permeameterversuchen zur Bestimmung der hydraulischen Durchlässigkeit empfohlen.
      PubDate: 2017-04-20
      DOI: 10.1007/s00767-017-0353-4
  • Empirische Verfahren zur Ableitung verschiedener Porositätsarten aus
    • Authors: Sven Fuchs; Michael Ziesche; Peter Nillert
      Abstract: Zusammenfassung Für die Berechnung hydraulischer Strömungsvorgänge in Lockergesteinen ist die realitätsnahe Quantifizierung der verschiedenen Hohlraumvolumenanteile (z. B. Gesamtporosität, durchflusswirksame Porosität, entwässerbare Porosität) erforderlich. Der vorliegende Artikel gibt einen Überblick zu den im deutschsprachigen Raum angewandten empirischen Verfahren der Porositätsschätzung aus Ungleichkörnigkeit und/oder Durchlässigkeitsbeiwert und bewertet diese hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit sowohl in der Hydrogeologie tertiärer und quartärer Lockergesteine Norddeutschlands als auch für Berechnungen von Schüttkorngütern. Die Literaturstudie umfasst Arbeiten von Lejbenson (1947), Istomina (1957), Beyer (1964), Hennig (1966), Golf (1966), Marotz (1968), Beyer und Schweiger (1969), Seiler (1973), Bureau of Reclamation (1984), Helmbold (1988), Beims und Luckner (1999), Balke et al. (2000) sowie Helmbold (2002).
      PubDate: 2017-04-20
      DOI: 10.1007/s00767-017-0355-2
  • Ihre Grundwasser – wohin soll’s gehen?
    • Authors: Traugott Scheytt; Gudrun Massmann
      PubDate: 2017-04-13
      DOI: 10.1007/s00767-017-0358-z
  • Abschätzung des Einflusses von Parameterunsicherheiten bei der Planung
           und Auswertung von Tracertests unter Verwendung von Ensembleprognosen
    • Authors: Stephan Klotzsch; Martin Binder; Falk Händel
      Abstract: Zusammenfassung Bei der Planung von Tracerversuchen spielen die Unsicherheiten der geohydraulischen Parameter eine erhebliche Rolle. Werden diese Unsicherheiten nicht berücksichtigt, kann das dazu führen, dass z. B. der Tracerdurchbruch verpasst wird. Eine Möglichkeit zur Berücksichtigung dieser Unsicherheiten bei der Planung ist die Ensembleprognose. Durch die beispielhafte Kopplung eines Ensembleprognosealgorithmus mit zwei kombinierten analytischen Stofftransportmodellen wird die Anwendbarkeit des Verfahrens auf geohydrologische Problemstellungen demonstriert. Dabei eignet sich der vorgestellte Algorithmus nicht nur zur Prognose (Vorwärtssimulation), sondern auch zur Parameterbestimmung (Rückwärtssimulation). Die Funktion der Parameterbestimmung kann versuchsbegleitend zu einer Verringerung der zur ursprünglichen Prognose verwendeten Unsicherheiten und damit zu einer Verbesserung selbiger eingesetzt werden. Der Algorithmus wurde in einer Software umgesetzt, welche über die Website des Instituts für Grundwasserwirtschaft der TU Dresden zur freien Verfügung heruntergeladen werden kann.
      PubDate: 2017-04-12
      DOI: 10.1007/s00767-017-0357-0
  • Implizite Berechnung der Grundwasserneubildung (RUBINFLUX) im
           instationären Grundwasserströmungsmodell SPRING. Eine neue Methodik für
           regionale, räumlich hochaufgelöste Anwendungen
    • Authors: Harald Zepp; Christoph König; Julius Kranl; Martin Becker; Barbara Werth; Michael Rathje
      Abstract: Zusammenfassung Das auf Grundlage der Software SPRING erstellte Grundwassermodell für das Stadtgebiet von Düsseldorf (217 km2) gab den Anstoß zur Entwicklung einer neuartigen, robusten Methodik zur Ermittlung der Grundwasserneubildung (RUBINFLUX). Flächendifferenziert und mit täglicher Auflösung waren Neubildungswerte für ein 708 km2 umfassendes Gebiet zu ermitteln. RUBINFLUX ist eine an Lysimeterabflüssen geprüfte Methodik, die bewährte Berechnungsroutinen mit einer e‑Funktion für die Sickerwasserabgabe aus dem wasserungesättigten Bodenspeicher kombiniert. Die steuernde Variable ist hierbei die zeitvariante Differenz zwischen der aktuellen und der Bodenwasserspeicherung bei Feldkapazität. Die berechneten Grundwasserneubildungswerte werden in SPRING als Randbedingung 2. Art an der Oberfläche eines jeden Netzelements angesetzt. Die Interaktion der 32 Gewässersysteme mit einer Gesamtlänge von 2800 km wurde instationär mit einer bilanzierenden Randbedingung berücksichtigt. Nach instationärer Kalibrierung anhand von 871 ausgewählten Grundwassermessstellen über 6 Jahre war es möglich, die zeitliche Variation der Grundwasserstände auch an Beobachtungspunkten zufriedenstellend zu modellieren, die von Rhein- und Ruhrwasserständen weitgehend unbeeinflusst sind. In der Implementierung in das Softwarepaket SPRING hat sich RUBINFLUX als geeignet erwiesen, komplexe Hydro-Systeme abzubilden.
      PubDate: 2017-04-12
      DOI: 10.1007/s00767-017-0354-3
  • Preservation of commonly applied fluorescent tracers in complex water
    • Authors: Viet Cao; Mario Schaffer; Yulan Jin; Tobias Licha
      Abstract: Abstract Water sample preservation and pre-treatment are important steps for achieving accurate and reproductive results from tracer tests. However, this is particularly challenging for complex water mixtures prior to fluorescence analysis. In this study, the interference of iron and calcium precipitation with nine commonly applied conservative tracers, uranine, eosin, 1‑naphthalene sulfonate, 1,5-naphthalene disulfonate, 2,6-naphthalene disulfonate, 4‑amino-1-naphthalene sulfonate, 6‑hydroxy-2-naphthalene sulfonate, 1,3,6-naphthalene trisulfonate, and 1,3,6,8-pyrene tetrasulfonate, was investigated in batch experiments. In general, the observed results are influenced by precipitates. A technique consisting of pH adjustment and centrifugation is described for preserving samples and avoiding the impact of these precipitates on the tracer test results.
      PubDate: 2017-04-11
      DOI: 10.1007/s00767-017-0356-1
  • Grundwasserfließgeschehen Mecklenburg-Vorpommerns – Geohydraulische
           Modellierung mit Detrended Kriging
    • Authors: Toralf Hilgert; Heiko Hennig
      Abstract: Zusammenfassung Für Mecklenburg-Vorpommern wurde landesweit die Grundwasserdruckfläche berechnet. Das gewählte Verfahren ist eine Kombination aus geohydraulischer Modellierung und Detrended Kriging. Dabei wurde das generelle Grundwasserfließgeschehen (Trendfläche) mithilfe einer horizontal-ebenen Grundwasserströmungsmodellierung abgebildet. Die Abweichungen der gemessenen Grundwasserstände von der modellierten Trendfläche unterlagen keinem regionalen Trend mehr und konnten somit über das Ordinary Kriging interpoliert werden. Aus der Summe der Trendfläche und der interpolierten Residuen ergab sich anschließend die Grundwasserdruckhöhe. Die Vorgehensweise ermöglichte es überdies, die Plausibilität der gemessenen Wasserstände durch einen Vergleich mit den geohydraulisch berechneten Wasserständen zu prüfen und sie ggf. unterschiedlichen Grundwasserleitern zuzuordnen. Das Ergebnis sind zwei geohydraulisch begründete Grundwasserdruckflächen – die Druckfläche für den flächenhaft verbreiteten Hauptgrundwasserleiter und die Druckfläche für den jeweils oberen Grundwasserleiter, die lokal von der des Hauptgrundwasserleiters abweichen kann.
      PubDate: 2017-02-01
      DOI: 10.1007/s00767-016-0348-6
  • One Frog in a Well? Many Frogs in Many Wells!
    • Authors: Stefan Peiffer
      PubDate: 2017-01-26
      DOI: 10.1007/s00767-016-0351-y
  • ‘Frog in a Well’ or a pending paradigm shift in
    • Authors: K. Udo Weyer
      PubDate: 2017-01-25
      DOI: 10.1007/s00767-016-0350-z
  • Hydraulic linkage of a storm water tank to a karst spring
    • Authors: Morgan Tranter; Ferry Schiperski; Johannes Zirlewagen; Traugott Scheytt
      Abstract: Abstract A significant proportion of the global water supply is ensured by karst aquifers. However, these are often highly vulnerable to contamination. A storm water tank located in the rural karst catchment area of the Gallusquelle spring (Swabian Alb, southwest Germany) about 9.1 km away was identified as a potential source of contamination. A tracer experiment was carried out in order to evaluate this hydraulic connection. For this, 2.5 kg of the fluorescence dye sulforhodamine G was injected directly at the spillway location. The proposed hydraulic connectivity of the storm water tank to the Gallusquelle spring has been confirmed with this experiment. The maximum tracer velocity of 149 m h−1 highlights rapid groundwater flow through karst conduits. The low tracer mass recovery rate of 14.1% is an indication of a retention capacity along the flow path. This was confirmed by a release of withheld tracer triggered by a heavy storm event 16 days after the injection.
      PubDate: 2017-01-20
      DOI: 10.1007/s00767-016-0346-8
  • Verminderte Tiefbrunnenergiebigkeit durch Versandung und Versinterung bei
           Veränderung der Grundwasserchemie
    • Authors: Christoph Knuth; Frank Wisotzky; Norbert Becke
      Abstract: Zusammenfassung In drei Tiefbrunnen einer Wassergewinnung am Niederrhein wird ein Nachlassen der Brunnenergiebigkeit beobachtet. Für die Untersuchung der Ursache der Minderung der spezifischen Brunnenergiebigkeit wurden sowohl Feststoffanalyseverfahren (Mikroskopie, Canorg-Messungen, XRD-Analysen, REM-Analysen) genutzt, als auch hydrogeochemische Berechnungen durchgeführt. Eine untersuchte Probe aus dem Brunnensumpf weist sowohl auf einen hydromechanischen Eintrag von Sand aus dem Aquifer in den Brunnen hin, als auch auf die Bildung von Inkrustationen in Form von Calcit (Versinterung) innerhalb des Brunnens. Ausgewertete Wasseranalysen zeigen, dass sich im Verlauf der letzten 10 Jahre nahezu alle gemessenen Ionenkonzentrationen erhöhten, was auf eine generelle Änderung der hydrochemischen Verhältnisse des Aquifers hindeutet. Hydrogeochemische Modellrechnungen zeigen zudem, dass Übersättigungen bezüglich der Mineralphasen Eisenhydroxid und Calciumcarbonat vorliegen und so eine Bildung von Inkrustationen möglich ist.
      PubDate: 2017-01-04
      DOI: 10.1007/s00767-016-0347-7
  • Hydrogeochemie und geogene Fluorid- und Borproblematik des Emschermergels
           im Münsterland
    • Authors: Frank Wisotzky; Björn Droste; Andre Banning
      Abstract: Zusammenfassung Die Sediment- und Grundwasserchemie des Emschermergels im Münsterland (NRW) wurde untersucht. Die Geochemie (Canorg- und Spyrit) wurde an 160 Gesteinsproben analysiert. Unterhalb einer geogenen Verwitterungszone wurden unverwitterte, pyrithaltige Gesteine vorgefunden. Die Grundwasserchemie des Emschermergels in Ostwestfalen wurde anhand von 580 Einzelanalysen aus Hausbrunnen, ergänzt durch weitere Literaturdaten, zusammengetragen und ausgewertet. Die Grundwässer weisen zum Teil hohe Fluorid- und Borkonzentrationen von jeweils bis zu 10 mg/l auf – regional liegen bis zu 30 % der Wässer über 1,5 mg/l Fluorid, und bis zu 50 % über 1 mg/l Bor – die räumliche Verteilung scheint vom Vorhandensein einer Quartärüberdeckung abzuhängen. Grundwässer mit hohen Fluoridkonzentrationen zeigen geringe Ca2+-Konzentrationen und umgekehrt, was auf eine Gleichgewichtseinstellung mit der Mineralphase Fluorit hindeutet. Grenzwertüberschreitende Gehalte treten fast ausnahmslos in Ionenaustauschwässern des Na-HCO3-(Cl)-Typs mit pH > 7,5 auf. Als wahrscheinlicher Hauptmobilisierungsmechanismus beider Kontaminanten erscheint die pH-gesteuerte Desorption von Mineraloberflächen. Die geologische Primärquelle ist unbekannt, eine nähere geochemisch-mineralogische Untersuchung des Emschermergels wäre wünschenswert.
      PubDate: 2017-01-03
      DOI: 10.1007/s00767-016-0345-9
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