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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 6-1
Abschnitt 6 - Grundwasserleiter
Porengrundwasserleiter
Schematische Darstellung des Zusammenhanges zwischen Kugelpackung und Porositt [6-1].
Beispiele fr Porenvolumen [n]
Sediment n Faulschlamm, Torf 0,70 ... 0,90 Tonablagerungen (jung) 0,60 ... 0,90 Tone (weich) 0,50 ... 0,70 Tone (steif) 0,35 ... 0,50 Tone (fest) 0,20 ... 0,35 Lehm, Geschiebemergel 0,25 ... 0,30 Sande (gleichfrmig) 0,30 ... 0,50 Sande und Kiese (ungleichfrmig) 0,25 ... 0,35
Abhngigkeit der Porositt von der Kornsortierung (Feinkornanteil) [6-2].
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Porengrundwasserleiter
Beziehungen zwischen Gesamtporen-, Nutz-poren- und Haftwasserraum in Abhngigkeit von der Korngre klastischer Sedimente [6-3]. T-Ton, U-Schluff, S-Sand, G-Kies, X-Steine
Klassifizierung der klastischen Lockergesteine nach der Korngre gem DIN 4022 und 4023 [6-4].
Darstellung der Kornsummenkurve eines Sedimentes nach DIN 18123 [6-5].
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Porengrundwasserleiter
Tabelle zur Ermittlung des k-Wertes aus der Kornsummenkurve nach BEYER [6-6].
Beispiele fr Kornsummenkurven verschiedener Sedimente [6-2].
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Wirkungen des Strmungsdruckes
des flieenden Grundwassers in nichtbindigen Lockergesteinen
Suffosion
Umlagerung und Transport feinkrniger Fraktionen im vorhandenen Porenraum eines nicht-bindigen Lockergesteines durch den Sickerwasserstrmungsdruck (ohne) Zerstrung der Gerststruktur. Effekte: Erhhung des Porenvolumens, Verringerung der Dichte, Erhhung der Durchlssig-keit, Vorbereitung der Erosion
innere Suffosion [6-7, 6-8] im Inneren des nichtbindigen Locker-
gesteines in Richtung der Grundwasserstrmung Korngerst der groben Partikel bleibt in
seiner Lage erhalten Effekte siehe oben
uere Suffosion [6-7, 6-8] an der (zur) freien Oberflche eines
nichtbindigen Lockergesteins (Quellen) Grundwasserstrmung ist zur freien
Oberflche gerichtet Teilchenbewegung entgegen der
Schwerkraft Effekte siehe oben
Kontakt-Suffosion [6-7, 6-8] im Kontaktbereich unterschiedlich
zusammengesetzter Lockergesteine aus dem feinkrnigeren Sediment werden
feine Teilchen in das grobkrnigere hi-neintransportiert und setzen dort den Porenraum zu
schneller bergang zur inneren Erosion mglich
Effekte siehe oben
Kolmation
Prozess der Ablagerung feinkrniger Fraktionen aus dem strmenden Wasser im vorhandenen Porenraum eines nichtbindigen Lockergesteines, dabei kann es zur einer Verringerung der Wasserdurchlssigkeit des Lockergesteines kommen.
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Wirkungen des Strmungsdruckes
des flieenden Grundwassers in nichtbindigen Lockergesteinen
Erosionsvorgnge innerhalb eines Lockergesteines
Umlagerung und Transport fast aller Kornfraktionen eines nichtbindigen oder schwach bin-digen Lockergesteins durch den Sicker- oder Grundwasserstrmungsdruck in grere, bereits vorhandene Hohlrume unter Zusammenbruch der Gerststruktur des Sedimentes.
innere Erosion[6-8] Kornumlagerung im Inneren des nichtbin-
digen Lockergsteines bis zum Zusammen-bruch der Gerststruktur
Kanalbildung in Strmungsrichtung
uere Erosion [6-8] an der (zur) freien Oberflche eines nicht-
bindigen Lockergesteins (Quellen) bis zum Zusammenbruch der Gerststruktur
die groben Teilchen bilden im Unter-schied zur Struktur des Sedimentes bei der Suffosion kein eigenstndiges Gerst mehr aus
Kontakt-Erosion [6-8] im Kontaktbereich von Lockergesteinen
mit unterschiedlicher Korngre bis zum Zusammenbruch der Gerststruktur
Fortsetzung der Kontaktsuffosion im feinkrnigen Sediment gleichzeitig
innerer Erosion mit Kanalbildung
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Kluftgrundwasserleiter
Standorte von Brunnen mit sehr groen Ergiebigkeiten und ihre Bindung an Strungszonen [6-6].
Standorte von Quellen mit sehr groen Ergie-bigkeiten und ihre Bindung an Strungs-zonen [6-6].
Hydraulische Leitfhigkeiten von ungeklfteten und geklfteten Festgesteinen [6-9].
Gestein Klftigkeitsziffer = 1
Gesteinsart kf-Wert [m/s]
ffnungsweite [mm]
kf-Wert [m/s] in der Kluftrichtung
Kalkstein 0,36 bis 23 10-11 0,1 0,7 10-2
Sandstein - Karbon 0,29 bis 6 10-9 0,2 0,6 10-1 Sandstein - Devon 0,21 bis 2 10-9 0,4 0,5 10-1 Mischgesteine sandig-kalkig tonig-sandig kalkig-tonig
0,33 bis 33 0,85 bis 130 0,27 bis 80
10-10 10-11 10-10
0,7 1,0
2,5 0,7
10
Granite 0,5 bis 2 10-8 2,0 0,6 Tonsteine 0,7 bis 1,6 10-8 4,0 0,5 103 Kalksteine 0,7 bis 120 10-7 Dolomitgesteine 0,5 bis 1,2 10-6 6,0 1,6 103
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Kluftgrundwasserleiter
Systematik der Trennflchen fr die Kluftwasserleitung [6-10].
Raumstellung der Trennfugen als Kluftrose (links) und Lagenkugelprojektion (rechts) [6-10].
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Kluftgrundwasserleiter
Anisotropie des Wasserflusses im Gestein in Abhngigkeit von der Anzahl der Trennfugenscharen [6-10] / links - eine Trennfugenschar; rechts - drei Trennfugenscharen
Kluftkrperformen durch Verschnitt unterschiedlicher Trennflchenscharen [6-11]. links - Wrfelmodell; Mitte - Plattenmodell; rechts - Blockmodell
Kluftwasserleitung in einem Sulenbasalt [6-12].
Klassifikation des Kluftabstandes [6-10].
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Kluftgrundwasserleiter
Trennfugen enden auerhalb des Aufschlussbereiches
Trennfugen enden teils auerhalb des Aufschlussberei-ches, teils an anderen Fugen
Trennfugen enden teils an anderen Fugen, teils im Gestein
Trennfugen enden im Gestein
Begrenzung der Trennfugen [6-10].
Modell fr die Ermittlung der Trennfugen-durchlssigkeit [6-2].
Modell fr die Ermittlung der Trennfugen-durchlssigkeit [6-2].
Trennfugendurchlssigkeit und Porendurchlssigkeit im Fest-gestein [6-2].
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Kluftgrundwasserleiter
Gebirgsdurchlssigkeit fr verschiedene Festgesteine [6-10].
Karstgrundwasserleiter
Lsung und Fllung bei der Kohlensureverwitterung in Kalksteinen [6-12].
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Karstgrundwasserleiter
Bild oben links Grundwasser im Karst [6-12]. Bild unten links Donauversickerung bei Immendingen [6-13]. Bild unten rechts Lineationen und Fliewege des Donauwassers zur Aachquelle [6-12].
Porositt, Durchlssigkeit und Porengrsse in Karbonatgesteinen [6-4].
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Karstgrundwasserleiter
Hohlraumtypen und -gren in Karstgrund-wasserleitern [6-4]
Karstgrundwasserspeicherung [6-4]. a-Speicherung nahezu Null b-Speicherung in der Mulde c-Leerlaufen des Grundwas-serleiters bis zum Gleichge-wicht mit der Oberflche d/e-Speicherung unterhalb des Quellniveaus
Jahreszeitlich wechselnde Grundwasserstnde in Karstgrundwasserleitern [6-4].
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Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 6
[6-1] NICKEL, E.: Grundwissen in Mineralogie. - Ott Verlag, Thun, 5. Auflage 1995
[6-2] LANGGUTH, H. R.: Vorlesungsskripte zur Hydrogeologie 1987/1988
[6-3] HLTING, B. & COLDEWAY, W. G.: Hydrogeologie. - Spektrum Verlag 2005
[6-4] JORDAN, H.; WEDER, H. J.: Hydrogeologie. - Enke Verlag 1995
[6-5] VOTH, B.: Boden. Baugrund und Baustoff. - Bauverlag GmbH
[6-6] BENDER, F.: Angewandte Geowissenschaften. Band III. - Enke Verlag 1984
[6-7] REUTER, F.; KLENGEL, K. J.; PASEK, J.: Ingenieurgeologie. - Deutscher Verlag fr Grundstoffindustrie GmbH, Leipzig und Stuttgart, 3. Auflage 1992
[6-8] PRINZ, H.: Abriss der Ingenieurgeologie. - Ferdinand Enke Verlag, 2. Auflage, Stuttgart 1991
[6-9] Lexikon der Geowissenschaften. Band 1 - 6. - Spektrum Verlag 2000/2001
[6-10] COLDEWEY, G.; KRAHN, L.: Leitfaden zur Grundwasseruntersuchung in Festgesteinen bei Altablagerungen und Altstandorten. - Ministerium fr Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft Nordrhein-Westfalen, Dsseldorf 1991
[6-11] STRAYLE, G.: Ergiebigkeitsuntersuchungen in Festgesteinsaquiferen. - Informationen des Geologischen Landesamtes Baden-Wrttemberg Nr. 6, Freiburg i. Br. 1994
[6-12] VOGELSANG, D.: Grundwasser. - Springer Verlag 1998
[6-13] THURNER, A.: Hydrogeologie. - Springer Verlag 1967