Hydraulische Betrachtungen in den Grundwasserleitern von Caldas Novas - Gois - Brasilien

Diplomarbeit

vorgelegt von Kristina Gazi Matrikelnummer: 220639

Institut fr Angewandte Geowissenschaften Fachbereich Hydrogeologie Technische Universitt Berlin Mrz 2009

Hiermit versichere ich, die vorliegende Arbeit ohne fremde Hilfe und ausschlielich mit den angegebenen Hilfsmitteln angefertigt zu haben.

Berlin, Mrz 2009

............................................. (Kristina Gazi)

DANKSAGUNG Mein besonderer Dank gilt Herrn Prof. Trger. Ich danke ihm fr die Vergabe des Themas und die Betreuung vor Ort. Sowohl seine umfassende Einfhrung in das Gebiet als auch die Bekanntmachung mit Ansprechpartnern und lokalen Behrden waren fr die Durchfhrung des Projektes eine groe Hilfe. Bei der Organisation AMAT bedanke ich mich fr die finanzielle Untersttzung, die mir den Aufenthalt in Caldas Novas erst ermglicht hat. Herrn Gustavo von der DNPM bin ich fr die Durchfhrung der zahlreichen Pumpversuche im Gelnde sehr zu Dank verpflichtet. Bedanken mchte ich mich auch bei Fabo Floriano Haesbaert und Silvio Fagundes fr ihr Engagement bei den Gelndearbeiten, sowie deren Familien fr Ihre Gastfreundschaft whrend meines Aufenthaltes in Caldas Novas. Herzlich bedanke ich mich bei Prof. Jos Eli Guimares Campos und Meire sowie Ilka Crtes, die mich sehr herzlich aufgenommenen haben whrend meines Aufenthaltes in Braslia und Goiania. Meinen Eltern und Schwestern mchte ich ganz besonders danken. Durch ihre liebevolle Untersttzung haben sie die Fertigstellung dieser Arbeit mglich gemacht. Christoph Schmidt danke ich fr die Untersttzung, fr die hilfreichen Diskussionen ber fachliche Fragestellungen und die Ausdauer bei der Anfertigung dieser Arbeit. Auch Marina Wurst mchte ich fr die sehr hilfreichen Kommentare namentlich danken. Neben den vielen Menschen, die mich sehr untersttzt haben, sei vor allem auch den Mitarbeitern und Doktoranden der TU Berlin mein herzlichster Dank ausgesprochen.

Kristina Gazi

InhaltsverzeichnisTABELLENVERZEICHNIS .............................................................................................................III ABBILDUNGSVERZEICHNIS......................................................................................................... IV ABKRZUNGSVERZEICHNIS....................................................................................................... VI 1 1.1 1.2 1.3 2 2.1 2.2 2.3 2.4 2.5 3 EINFHRUNG ...........................................................................................................................- 1 AUFGABENSTELLUNG ............................................................................................................... - 2 UNTERSUCHUNGSKONZEPT...................................................................................................... - 2 VORANGEGANGENE ARBEITEN ............................................................................................... - 3 GEOGRAPHISCHE GRUNDLAGEN .....................................................................................- 6 LAGE DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES ................................................................................... - 6 KLIMA........................................................................................................................................ - 6 VEGETATION ............................................................................................................................. - 8 MORPHOLOGIE ......................................................................................................................... - 9 HYDROLOGIE .......................................................................................................................... - 11 GEOLOGISCHE UND HYDROGEOLOGISCHE GRUNDLAGEN .................................- 12 REGIONALE GEOLOGIE .......................................................................................................... - 13 TEKTONIK ............................................................................................................................... - 16 LITHOLOGIE IM UNTERSUCHUNGSGEBIET:.......................................................................... - 17 ARAX GRUPPE..................................................................................................................... - 17 PARANO GRUPPE ................................................................................................................ - 17 HYDROGEOLOGIE IN DER REGION VON CALDAS NOVAS..................................................... - 18 PORENGRUNDWASSERLEITER............................................................................................. - 18 KLUFTGRUNDWASSERLEITER ............................................................................................. - 19 -

3.1 3.2 3.3 3.3.1 3.3.2 3.4 3.4.1 3.4.2

4 VERARBEITUNG UND AUSWERTUNG DER BOHRPROFILE IM BEREICH VON CALDAS NOVAS............................................................................................................................- 21 4.1 4.2 5 GRUNDLAGEN DER PROFILE .................................................................................................. - 21 ERGEBNISSE ............................................................................................................................ - 21 PUMPVERSUCHE IN CALDAS NOVAS .............................................................................- 26 -

5.1 DURCHGEFHRTE ARBEITEN ................................................................................................ - 26 5.2 ALLGEMEINE ANGABEN ZUM PUMPVERSUCH ...................................................................... - 27 5.3 CHARAKTERISIERUNG UND KLASSIFIZIERUNG DER BRUNNEN ........................................... - 27 5.3.1 BRUNNEN 41 ......................................................................................................................... - 28 5.3.2 BRUNNEN 200 ....................................................................................................................... - 33 5.3.3 BRUNNEN 206 ....................................................................................................................... - 38 5.3.4 BRUNNEN 48 ......................................................................................................................... - 43 5.3.5 BRUNNEN 208 ....................................................................................................................... - 47 5.3.6 BRUNNEN 145 ....................................................................................................................... - 51 -

I

5.3.7 BRUNNEN 115 ....................................................................................................................... - 55 5.3.8 BRUNNEN 14 ......................................................................................................................... - 59 5.3.9 BRUNNEN 415 ....................................................................................................................... - 63 5.3.10 BRUNNEN 283 ..................................................................................................................... - 67 5.3.11 BRUNNEN 156 ..................................................................................................................... - 71 6 6.1 6.2 6.3 6.4 6.5 7 8 9 10 10.1 10.2 10.3 10.4 10.5 10.6 GESAMTBETRACHTUNG DER ERGEBNISSE UND SCHLUSSFOLGERUNG..........- 74 KOMMUNIZIERENDE KLFTE ................................................................................................ - 74 THERMISCHER BRUNNENSPEICHEREFFEKT ......................................................................... - 75 HYDRAULISCHE VERHLTNISSE ........................................................................................... - 78 HYDROGEOCHEMIE ................................................................................................................ - 82 SCHLUSSFOLGERUNG ............................................................................................................. - 84 FEHLERBETRACHTUNG.....................................................................................................- 86 ZUSAMMENFASSUNG ..........................................................................................................- 88 LITERATURVERZEICHNIS.................................................................................................- 91 ANHANG......................................................................................................................................... KARTEN ......................................................................................................................................... GEOLOGISCHE PROFILE............................................................................................................... BRUNNENVERZEICHNISSE ............................................................................................................ PUMPVERSUCHSDIAGRAMME ...................................................................................................... AUSWERTUNGEN DER PUMPVERSUCHE ...................................................................................... DIGITALES MATERIAL .................................................................................................................

II

TabellenverzeichnisTABELLE 1: KENNWERTE DES BRUNNEN 41 ..........................................................................- 32 TABELLE 2: KENNWERTE DES BRUNNENS 200 ......................................................................- 36 TABELLE 3: KENNWERTE DES BRUNNEN 206 ........................................................................- 42 TABELLE 4: KENNWERTE DES BRUNNENS 48 ........................................................................- 46 TABELLE 5: KENNWERTE DES BRUNNEN 208 ........................................................................- 50 TABELLE 6: KENNWERTE DES BRUNNEN 145 ........................................................................- 54 TABELLE 7: KENNWERTE DES BRUNNEN 115 ........................................................................- 58 TABELLE 8: KENNWERTE DES BRUNNEN 14 ..........................................................................- 62 TABELLE 9: KENNWERTE DES BRUNNENS 415 ......................................................................- 66 TABELLE 10: KENNWERTE DES BRUNNEN 283 ......................................................................- 70 TABELLE 11: ZUSAMMENSTELLUNG DER KENNWERTE UND EINTEILUNG DER GRUPPEN.......- 78 TABELLE 12: TABELLARISCHE AUFLISTUNG DER GRUNDWASSERSTNDE WHREND DER PUMPVERSUCHE VON DNPM ........................................................................................- 81 TABELLE 13: TABELLARISCHE AUFLISTUNG DER GRUNDWASSERTEMPERATUR WHREND DER PUMPVERSUCHE VON DNPM ........................................................................................- 81 TABELLE 14: AUSZUG AUS DER CHEMISCHEN ANALYSE VON E-REINHOLD 2004. .............- 82 TABELLE 15: AUSZUG DER ANALYSEERGEBNISSE AUS DER ARBEIT VON E. REINHOLD .... - 83 TABELLE 16: ZUSAMMENSTELLUNG DER ERGEBNISSE AUS DEM PUMPVERSUCHEN ..............- 90 -

III

AbbildungsverzeichnisABB. 1: GRUNDWASSERGANGLINIE VON 1979 BIS 2008 ERSTELLT IN ZUSAMMENARBEIT VON DNPMUND AMAT................................................................................................................................. - 4 -

ABB. 2: BERSICHTSKARTE DER LAGE DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES ........................................... - 6 ABB. 3: KLIMADIAGRAMM VON DER SERRA DE CALDAS .................................................................... - 7 ABB. 4: DIE VERTEILUNG DES CERRADO IN BRASILIEN, SATELLITENBILD DER NASA, GRENZEN DER KOREGIONEN NACH ANGABEN DES WWF ............................................................................... - 8 ABB. 5: CERRADO AUF DER SERRA DA CALDAS.................................................................................. - 9 ABB. 6: SERRA DA CALDAS NACH EINEN BRAND ................................................................................ - 9 ABB. 7: DIE VEGETATIONSFORM CAMPOS CERRADO DER SERRA DE CALDAS................................... - 9 ABB. 8: HHENLINIENKARTE DER REGION UM CALDAS NOVAS ...................................................... - 10 ABB. 9: SATTELITENBILDAUFNAHME VON CALDAS NOVAS ............................................................. - 10 ABB. 10: STAUDAMM UHE CORUMBA .............................................................................................. - 11 ABB. 11: TEKTONISCHEN EINHEITEN SDAMERIKAS UND BRASILIENS ........................................... - 12 ABB. 12: STRUKTURGEOLOGISCHEN EINHEITEN DER MITTLEREN TOCANTINS-PROVINZ [NACH: D'ELREY SILVA ET AL. 2003, TRGER ET AL., 2003] .................................................................. - 13 ABB. 13: GEOLOGISCHE KARTE DES UNTERSUCHUNGSGEBIETES [GEOCENTER & GEOCALDAS; PIETZENER, 2001].................................................................................................................. - 15 ABB. 14: DARSTELLUNG DER MODELLHAFTEN ANNAHMEN DER GRUNDWASSERLEITERSITUATION. [HYDROGEOLOGIA DO ESTADO DO GOIS, 2006] .................................................................... - 19 ABB. 15: TYPISCHES N-S PROFIL, ENTSPRICHT PROFIL 9 DES ANHANGS ......................................... - 22 ABB. 16: N-S PROFIL 11 .................................................................................................................... - 23 ABB. 17: STANDARTPROFIL W-E....................................................................................................... - 24 ABB. 18: LAGEPLAN DES BRUNNENS 41............................................................................................ - 28 ABB. 19 DARSTELLUNG DES BRUNNENAUSBAUS FR BRUNNEN 41 ................................................ - 28 ABB. 20: SCHICHTENPROFIL BRUNNEN 43 ........................................................................................ - 29 ABB. 21: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF IM BRUNNEN 41......... - 30 ABB. 22: LAGEPLAN BRUNNEN 200 .................................................................................................. - 33 ABB. 23 SCHICHTENPROFIL UND AUSBAUDATEN DES BRUNNENS 200............................................. - 33 ABB. 24: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF FES BRUNNENS 200 ... - 35 ABB. 25: LAGEPLAN DES BRUNNEN 206 ........................................................................................... - 38 ABB. 26: SCHICHTENVERZEICHNIS UND AUSBAUDATEN ................................................................. - 38 ABB. 27: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 206... - 40 ABB. 28: LAGEPLAN DER BRUNNENS 48 UND 208............................................................................. - 43 ABB. 29: SCHICHTENPROFIL UND AUSBAUDATEN DES BRUNNENS 48.............................................. - 43 ABB. 30: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 48..... - 44 -

IV

ABB. 31: DARSTELLUNG DER AUSBAUDATEN DES BRUNNENS 208.................................................. - 47 ABB. 32: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 208... - 49 ABB. 33: LAGEPLAN DES BRUNNENS 145.......................................................................................... - 51 ABB. 34: SCHICHTENVERZEICHNIS UND AUSBAUDATEN DES BRUNNENS 145................................. - 51 ABB. 35: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 145... - 52 ABB. 36: LAGEPLAN DES BRUNNENS 115.......................................................................................... - 55 ABB. 37: SCHICHTENVERZEICHNIS UND AUSBAUDATEN DES BRUNNENS 115.................................. - 55 ABB. 38: TYPISCHE GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 115..... - 57 ABB. 39: LAGEPLAN DES BRUNNENS 14............................................................................................ - 59 ABB. 40: SCHICHTENVERZEICHNIS UND AUSBAUDATEN DES BRUNNENS 14 ................................... - 59 ABB. 41: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 14..... - 60 ABB. 42: LAGEPLAN DES BRUNNENS 415......................................................................................... - 63 ABB. 43: SCHICHTENVERZEICHNIS UND AUSBAUPLAN DES BRUNNENS 415 .................................... - 63 ABB. 44: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 415... - 64 ABB. 45: LAGEPLAN DES BRUNNEN 283 ........................................................................................... - 67 ABB. 46: SCHICHTENVERZEICHNIS UND AUSBAUPLAN DES BRUNNEN 283...................................... - 67 ABB. 47: TYPISCHE GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 283..... - 68 ABB. 48: LAGEPLAN DES BRUNNENS 156.......................................................................................... - 71 ABB. 49: SCHICHTENVERZEICHNIS UND AUSBAUDATEN DES BRUNNENS 156.................................. - 71 ABB. 50: TYPISCHER GRUNDWASSERSPIEGEL- UND TEMPERATURVERLAUF DES BRUNNENS 156... - 73 ABB. 51: DARSTELLUNG DES THERMISCHEN EINFLUSS AUF DEN ABSENKUNGS- UND WIEDERANSTIEGSVORGANG IM BRUNNEN 283..................................................................... - 76 ABB. 52: KORREKTUR EINER 100 M WASSERSULE IN ABHNGIGKEIT VON DER TEMPERATUR BEIKONSTANTEM TEMPERATURGRADIENTEN, NACH I. STOBER, 1986........................................ - 77 -

V

AbkrzungsverzeichnisAbb. Ax Aq BFG CH CPRM DNPM E Eh Ga GH GW GWL GWS IBGE kf-Wert Lf Lq S/cm Ma m/h m. u. GOK m. . NN N ND NE NE ne nges. Abbildung Lithologische Einheit der Arax Gruppe Lithologische Einheit der Arax Gruppe Braslia Faltengrtel Carbonathrte [dH] Companhia de pequisa de recursos minerais (Geologischer Dienst von Brasilien) Departamento Nacional de Produo Mineral Ost (englisch) Redoxpotential Gigajahren (1000 Millionen Jahre) Gesamthrte [dH] Grundwasser Grundwasserleiter Grundwasserspiegel Instituto Brasileiro de Geografia e Estatstica Durchlssigkeitsbeiwert in [m/s] Elektrische Leitfhigkeit [S/cm] Leistungsquotient in [l/(s*m)] Mikrosiemens pro Zentimeter Millionen Jahre Kubikmeter pro Stunde Meter unter Gelndeoberkante Meter ber Normalnull Nord Nivl Dinamico (Betriebswasserspiegel) [m] Nordost Nivl Estatico (Ruhewasserspiegel) [m] effektive Porositt [%] nutzbare Porositt [%]

VI

Pmr Poq Pqa Pqc Q S SE SFK T t TDS UHE UNB UTM dH Frderrate [m/h] Sd Sdost So Francisco-Kongo Kraton Transmissivitt [m/s]; Temperatur [C] Zeit [s]; klimatisch: Temperatur [C] Total Dissolved Solution Usina hidreltrica (Wasserkraftwerk) Universidade de Braslia Universal Transversal Mercator Koordinaten Grad deutscher Hrte Lithologische Einheit der Gruppe Parano

VII

1 EinfhrungDas Untersuchungsgebiet der Diplomarbeit liegt in Caldas Novas, einer Stadt in Zentralbrasilien, im Bundesstaat Gois. Caldas Novas ist durch seine im Schnitt ber 36C warmen Thermalquellen zu einem sehr beliebten Touristenort geworden. Dadurch hat die Zahl der Hotels und Badeanlagen in den letzten zwei Jahrzehnten um ein Vielfaches zugenommen. Mit dem Tourismus einhergehend stieg auch die Einwohnerzahl um 500% auf mittlerweile 60 000 Einwohner. Die intensive Nutzung des thermalen Grundwassers (GW) fhrte zu einer starken Absenkung des Grundwasserspiegels (GWS). Erst die Einfhrung einer geregelten Entnahme des Wassers durch das Departamento Nacional de Produo Mineral (DNPM) im Jahre 1996 verhinderte weitere Absenkungen. Die Abhngigkeit der Hotelanlagen von der Verfgbarkeit des Thermalwassers fhrte zu detaillierten Untersuchungen in diesem Gebiet. Dabei wurde versucht die genaue Lage des Grundwasserneubildungsgebietes zu erkunden und die Grundwasserchemie und -hydraulik nher zu verstehen. Die wichtigsten geologischen Formationen, die den Untergrund von Caldas Novas und der Umgebung aufbauen, sind die stark geklfteten Sandsteine der Parano-Gruppe und die darber gelagerten Glimmerschiefer der Arax Gruppe. Es liegen drei verschiedene Kluftgrundwasserleiter vor. Der erste, genannt Arax A1, befindet sich in der obersten Bodenzone im Arax Glimmerschiefer. Darunter folgt der Grundwasserleiter (GWL) Arax A2, der einen halbgespannten Kluftgrundwasserleiter darstellt. Die Grundwasserneubildung findet hier zum Einen ber die Speisung des unterliegenden thermalen Grundwasserleiters und zum Anderen durch Zusickerung aus dem Arax A1 GWL statt. Der dritte GWL, Parano, ist ein gespannter Kluftgrundwasserleiter, der sich im gleichnamigen Parano Sandstein befindet. Bei diesem fhren die sehr dichten Arax Schiefer dazu, dass sich gespannte Grundwasserverhltnisse aufbauten. Das Einzugsgebiet fr die Grundwasserneubildung befindet sich dabei auf der Serra de Caldas. Im ganzen Gebiet bahnt sich das Thermalwasser seinen Weg an die Oberflche entlang von Schwchezonen und Strungen. Die starke Nutzung der GWL fhrte in der Vergangenheit zu einer Abnahme des Grundwasserspiegels und dadurch auch zu einer Verringerung des artesischen Druckes, sodass heutzutage viele natrliche Quellen bereits versiegt sind.

-1-

1.1 AufgabenstellungDie vorliegende Arbeit beschftigt sich mit der Untersuchung der Grundwasserverhltnisse im Stadtgebiet Caldas Novas in Gois - Brasilien. Auf der Grundlage von hydraulischen Pumpversuchen und der Weiterverarbeitung der Schicht- und Ausbaudaten der einzelnen Brunnen soll eine Vorstellung ber das Vorhandensein von kommunizierenden Klften erreicht werden. Des Weiteren soll geprft werden, ob eine Verbindung zwischen den berechneten Gren der Durchlssigkeitsbeiwerte (kf-Wert) bzw. der Transmissivitt (T) und der Entfernung zu den Strungen und Schwchezonen vorliegt.

1.2 UntersuchungskonzeptIm Zeitraum vom 10. Mrz 2008 bis 02.Juni 2008 erfolgte die Gelndearbeit vor Ort. Im Blickpunkt standen dabei vor allem die Digitalisierung der Schichtenverzeichnisse und Ausbaudaten vorhandener Brunnen, sowie ein Langzeitmonitoring ausgewhlter Brunnen im Zentrum der Stadt (siehe Anhang 10.1.4). Zustzliche Informationen ber die hydraulischen Verhltnisse sollten frhere archivierte Pumpversuche und Temperaturprofile liefern. Die gesamten Daten wurden von den Ingenieurbros Geocaldas und Geocenter zur Verfgung gestellt. Ein wichtiger Bestandteil dieser Arbeit stellt die przise und detaillierte Aufnahme der Temperaturen und Grundwasserspiegelhhen dar. Dies erfolgte durch den Einsatz von Divern der Firma SCHLUMBERGER, die in zehn Sekunden Intervallen eine Messung durchfhren und aufzeichnen. Die Loggerdateien wurden nach Beendigung der Tests mit Hilfe von LDM ausgelesen. Diese Software war im Lieferumfang der Diver enthalten. Im Anschluss wurden die Dateien kompensiert, wofr ein zustzliches Barometer in der Nhe des Brunnens 202 bentigt wurde. Die Auswertung der Dateien erfolgte mit der Software AquiferTest 4.2 der Firma SCHLUMBERGER. Die erstellte Datenbank von A. FACH aus dem Jahr 2002 wurde aktualisiert und mit ergnzenden Daten versehen. Die Weiterverarbeitung der vorhandenen Brunnendaten, Brunnenausbaudaten und Bohrprofile durch das Programm GeODin 6.0 brachte weitere Erkenntnisse zu der unterliegenden Geologie. Hierfr wurden zahlreiche Profile durch das Untersuchungsgebiet gelegt (siehe Anhang 10.2), was eine detaillierte Aussage ber die mglichen Strungs- und Kluftlagen erlaubte.

-2-

Im Folgenden werden zunchst die hydrogeologisch relevanten Arbeiten in diesem Gebiet erlutert um dann im zweiten Kapitel einen berblick ber die geographischen Verhltnisse zu geben. Eine detaillierte Ausfhrung der geologischen und hydrogeologischen Gegebenheiten, sowohl regional als auch berregional, befindet sich im Kapitel 3. Kapitel 4 beschreibt die Lage der erstellten Profile und die daraus resultierenden geologischen Einheiten im Untersuchungsgebiet. Der Schwerpunkt dieser Arbeit bildet Kapitel 5 mit der Beschreibung der untersuchten Brunnen in Verbindung mit den Ergebnissen des Monitorings. Eine zusammenfassende Betrachtung der Ergebnisse wird in Kapitel 6 gegeben. Hier werden die gewonnenen Ergebnisse aus den geologischen Profilen und die Erkenntnisse ber die hydraulischen Verhltnisse verglichen, um damit ein Bild ber die Grundwasserverhltnisse des Untersuchungsgebietes zu liefern und die Abhngigkeit zu den vorliegenden Strungen darzustellen. Als Abschluss wird In Kapitel 7 eine Fehlerbetrachtung vorgenommen und diesbezglich mgliche Manahmen diskutiert.

1.3 Vorangegangene ArbeitenDie wissenschaftliche Untersuchung der Region Caldas Novas durch die staatliche Behrde DNPM begann 1968 und dauert bis heute an (GEOCENTER&GEOCALDAS, 2008). Der DNPM - die Nationale Rohstoffbehrde- ist eine dem Ministerium fr Bergbau und Energie zugeordnete Einheit. Sie ist als Regierungsorgan mit der Verwaltung und berprfung der Bergbauttigkeiten im gesamten Staatsgebiet beauftragt und kontrolliert die Gewinnung und Nutzung der mineralischen Rohstoffe [DNPM, 2008]. Seit 1996 werden im Untersuchungsgebiet selbst monatliche Messkampagnen durchgefhrt, da der Grundwasserspiegel durch die exzessive Entnahme des thermalen Grundwassers stark abgesenkt wurde. Mit der Einfhrung regelmiger Messungen und der staatlich kontrollierten Entnahme des Wassers, mit Hilfe von Wasseruhren, konnten bereits erste Erfolge erzielt werden. Der Grundwasserspiegel stieg nach Einfhrung dieser Manahmen um ber 30 m an. Dies ist in der Abb. 1 grafisch veranschaulicht. Insgesamt erholt sich der Grundwasserleiter sehr gut. Jedoch ist anhand der Ruhewasserspiegelkurven whrend der DNPM Tests ein deutliches Potential fr einen weiteren Grundwasserspiegelanstieg erkennbar. Um den Grundwasserleiter zu stabilisieren wurde zustzlich das Abteufen neuer Brunnen untersagt. Lediglich das Ersetzen ineffizienter Brunnen darf veranlasst werden. Die neuen Brunnen sind dabei wesentlich tiefer und reichen bis in den Parano Grundwasserleiter, was zu einem Druckabfall im selbigen fhren kann. Erste Anzeichen dafr sind bereits an der -3-

Kurve des Parano Grundwasserspiegels in Abb. 1 erkennbar. Um genauere Aussagen machen zu knnen, muss dieser Trend weiter beobachtet werden. Eine weitere Manahme war die Abschaltung der Flachbrunnen, welche kaltes Wasser frderten. Die Manahme fhrte dazu, dass dieses Wasser nun durch Klfte und Strungen bis in den Arax Grundwasserleiter durchflieen kann und zu einem Groteil fr die Grundwasserneubildung verantwortlich ist.

Abb. 1: Grundwasserganglinie von 1979 bis 2008 erstellt in Zusammenarbeit von DNPM und AMAT

Die Universitt Braslia und die TU Berlin fhren seit 1999 eine intensive Untersuchung der Region Caldas Novas in Zusammenarbeit mit den dort ansssigen Geologen von Geocaldas & Geocenter durch. In Rahmen dieser Zusammenarbeit kam es zu den folgenden Diplomarbeiten: A. ZSCHOCKE (2000) beprobte die einzelnen Brunnen und fhrte eine hydrochemische Bestandsaufnahme in der Region von Caldas Novas und Rio Quente durch. Dabei wurden groe Unterschiede zwischen den einzelnen Proben in Temperatur, Leitfhigkeit und Silikatgehalt festgestellt. Dies fhrte zu einer Unterteilung der Grundwasserleiter in Flachen GWL, Arax GWL und Parano GWL. Eine weitere Arbeit, die sich mit der chemischen Zusammensetzung des Grundwassers beschftigt, ist die Arbeit von E. REINHOLD (2005). Er fhrte ebenfalls eine hydrochemische Korrelation durch. Dabei wurde ein Vergleich zu den Ergebnissen von A.

-4-

ZSCHOCKE (2000) gemacht, um die nderung der Grundwasserzusammensetzung durch die kontinuierliche Entnahme zu erfassen. Mit den geohydraulischen Gegebenheiten der Serra de Caldas befassten sich die Arbeiten von O. PIETZNER (2001). Dieser fhrte Infiltrationstests in den Porengrundwasserleitern durch und stellte die These auf, dass die Serra de Caldas das Hauptinfiltrationsgebiet ist. Laut dieser gelangt das infiltrierte Wasser ber Trennflchen und Strungen in Tiefen von bis zu 1200 m, steigt entlang von Strungen auf und tritt schlielich an den thermalen Quellen hervor. A. FACH (2002) fhrte eine Untersuchung zum Flieverhalten im Kluftgrundwasserleiter anhand von Auffll-, Pump- und Tracerversuchen durch. Er kam zu der Feststellung, dass die hydraulischen Parameter der Arax-Schiefer (Durchlssigkeitsbeiwert, Transmissivitt, Speicherkoeffizient) in den oberen 200 m bis 300 m u. GOK um Grenordnungen von Zehnerpotenzen kleiner sind, als in den folgenden Teufenbereich mit Einfluss von ParanoWasser. Als Wasserwegsamkeiten im Parano-GWL kommen vor allem die vertikalen Dehnungs-Klfte in Betracht. Whrend sich im Arax-GWL die in der Raumlage der regionalen Faltung AC-orientierten Strungen eignen. Die N bis ENE streichenden Scherbrche auf der Serra de Caldas stehen aufgrund ihrer tektonischen Genese am wenigsten unter Restspannungen und besitzen die grten Kluftweiten. Dies zeichnet die Serra de Caldas aus und macht sie zu einem guten Grundwasserneubildungsgebiet. Weitere wichtige Arbeiten sind die Folgenden: Caldas Novas hot springs, State of Gois, J.E. Guimares Campos et al. (2005) die sich mit den geologischen Begebenheiten befassen. Zu nennen sind ebenfalls die Arbeiten von U.TRGER, J.F.GAMBIER COSTA und F.F. HAESBAERT (2003), welche die hydraulischen Gegebenheiten des Grundwassers in Zusammenhang mit der Regionalen Geologie nher erlutern. Des Weiteren waren die Arbeiten von A.A. DRAKE, Jr. (1980) und L.J. Homem D'EL-REY SILVA, P.B.W. KLEIN und D.H.G.WALDE (2003) fr die Kenntnis ber die Region wichtig.

-5-

2 Geographische Grundlagen 2.1 Lage des UntersuchungsgebietesDie Stadt Caldas Novas liegt im Bundesstaat Gois in Zentralbrasilien. Sie befindet sich etwa 200 km sdstlich der Bundeshauptstadt Goinia und 250 km sdlich von Braslia. Die genaue Lage wird durch die geographischen Koordinaten 1619 sdlicher Breite und 4857 westlicher Lnge beschrieben (siehe Abb. 2). Die Stadt befindet sich im Durchschnitt auf einer Hhe von 686 m und nimmt dabei eine Gesamtflche von 1.600 km ein. Die Bevlkerungszahl ist in den letzten Jahren rasant angestiegen. 2007 betrug die Einwohnerzahl 65.970 Einwohner [IBGE, 2008]. Das Untersuchungsgebiet befindet sich im Zentrum der Stadt Caldas Novas und umfasst eine Flche von 3 km. Im West-Sdwesten der Stadt erhebt sich die Serra de Caldas und sdstlich liegt der Stausee UHE Corumba.

Abb. 2: bersichtskarte der Lage des Untersuchungsgebietes

2.2 KlimaZentralbrasilien liegt in einer tropisch-periodischen Klimazone, in der die Trockenzeit durchschnittlich drei bis vier Monate dauert. Der Bundesstaat Gois, mit einer Flche von 341.290 km, hat ein semihumides Klima, whrend in der Stadt Caldas Novas subtropisch bis semihumide Bedingungen herrschen. Eine langjhrige Messung in der Region um Caldas Novas existiert leider nicht, daher werden hierfr Daten von den Wetterstationen aus Goiania verwendet und herangezogen. Das Jahr in Brasilien ist in Regenzeit (Sommer) und Trockenzeit (Winter) unterteilt. Die Trockenzeit dauert von April bis September. In den Sommermonaten Oktober bis Mrz fllt -6-

ungefhr 80% des Niederschlags. Die mittlere Niederschlagsmenge liegt dabei bei 1500 mm/a. Die Jahresdurchschnittstemperatur betrgt 23C. Dabei liegt die Temperatur im Sommer bei durchschnittlich 24C und im Winter bei 19C [ALBUQUERQUE, 1998]. Die Luftfeuchtigkeit unterscheidet sich stark in der Winter- und Sommerzeit. So steigt sie von 14% whrend der Trockenzeit auf ber 68% in der Regenzeit an.600 500 Niederschlag [mm] 400 300 200 100 0n. 05 Ap r. 05 Ju l. 05 O ut .0 5 Ja n. 06 Ap r. 06 Ju l. 06 O ut .0 6 Ja n. 07 Ap r. 07 Ju l. 07 O ut .0 7 Ja n. 08 Ap r. 08 Ju l. 08 O ut .0 8 Ja

22,1 22,0 21,9 Temperatur [C] 21,8 21,7 21,6 21,5 21,4 21,3 21,2 21,1

Niederschlag

Temperatur

Abb. 3: Klimadiagramm von der Serra de Caldas

Das Klimadiagramm in Abb. 3 entstammt der Wetterstation auf der Serra de Caldas. Diese wurde erst vor drei Jahren in Betrieb genommen. Dennoch kann man an den vorhandenen Daten eine sehr gute bereinstimmung mit dem berregionalen Klima feststellen. Der mittlere jhrliche Niederschlag in den Jahren 2005 bis 2007 liegt bei 1695 mm/a. Der Groteil des Niederschlages fllt in den Monaten zwischen Oktober und Mrz. Die Evapotranspiration ist sehr hoch und wird mit etwa 72% der Niederschlagsmenge angenommen [PIETZENER, O. 2001]. Die mittlere Jahrestemperatur liegt bei 21,8C.

-7-

2.3 Vegetation22% des brasilianischen Territoriums sind von einer savannenhnlichen Vegetationsform namens Cerrado bedeckt. Dies entspricht einer Flche von 2 Mio. km2, die sich wie ein Band durch Zentralbrasilien zieht und auch das Untersuchungsgebiet mit einbezieht (Abb. 4).

Abb. 4: Die Verteilung des Cerrado in Brasilien, Satellitenbild der NASA, Grenzen der koregionen nach Angaben des WWF

Diese Art derVegetation wird in fnf Unterbereiche differenziert: Campos limpos besteht vorwiegend aus einer Graslandschaft. Campos sujos besteht aus einer Graslandschaft, die vereinzelt kniehohe Strucher und Bsche enthlt. Im Winter trocknet die Grasnarbe meist vollkommen aus. Campos limpos und Campos sujos sind im sdlichen Teil der Hochebene der Serra de Caldas vorzufinden. Campos cerrado enthlt vereinzelt kleinere knochige Bume, Strucher und Grser. Diese Vegetation findet man auf dem Hochplateau der Serra de Caldas und in der Umgebung von Caldas Novas (Abb. 7). Vegetationsformen mit vereinzelten Struchern und Bumen bis zu einer Hhe von 8 m werden dem Cerrado zugeordnet. Der Cerrado hingegen besteht aus einem engstndigen Baumbewuchs. Den Cerrado und den Cerrado, siehe(Abb. 5), findet man an den Hngen der Serra de Caldas und in den Tiefebenen. Die Serra de Caldas ist whrend der Trockenzeit stark durch Brnde bedroht. Die dicke Rinde bietet den Bumen jedoch einen Schutz vor Feuer und starker Hitzeeinwirkung (siehe hierzu -8-

Abb. 6). Der dortige Boden ist sehr stark verwittert und ausgewaschen und daher sauer. Es befinden sich hohe Eisen und Aluminiumgehalte im Boden, welche die Gelb- und Rotfrbung des Grundes verursachen. Ein Groteil der Bden sind Latosole. Der menschliche Eingriff durch Rodung, intensive Landwirtschaft und Vermehrung von exotischen Pflanzen bedrohen die Artenvielfalt und das kosystem des Cerrado.

Abb. 5: Cerrado auf der Serra da Caldas

Abb. 6: Serra da Caldas nach einen Brand

Abb. 7: Die Vegetationsform Campos Cerrado der Serra de Caldas.

2.4 MorphologieDie Region um Caldas Novas wird von einer sanft hgeligen Morphologie geprgt. Die Stadt selbst liegt auf einer durchschnittlichen Hhe von 686 m . NN. Westlich der Stadt erhebt sich die Serra de Caldas, welche eine elliptische Form besitzt. Die lngste N-S Erstreckung betrgt 15 km und E-W 9 km. Die lngste Achse erstreckt sich NNS. Insgesamt nimmt die Serra de Caldas eine Flche von 125 km2 ein. Die Serra de Caldas kann in drei Einheiten untergliedert werden. Dies sind die Hochebene, die stark zergliederte Randzone und die -9-

Tiefebene

[UNB

EXKURSIONSBERICHT,

2000].

Das

Hochplateau

hat

eine

durchschnittliche Hhe von 990 m . NN. Die hchste Erhebung von 1043 m NN befindet sich im NE der Serra de Caldas. Die Hnge weisen ein umlaufendes Streichen auf. Das steile Einfallen der Schichten fhrt zu tief eingeschnittenen Tlern, wobei die Tiefebene im Durchschnitt nur 250 m tiefer liegt als das Hochplateau. In dieser Tiefebene liegt auch die Stadt Caldas Novas. Im Osten erhebt sich die Serra de Matinha, wo die durchschnittliche Hhe der aufgefalteten Schiefer etwa 900 m NN betrgt (siehe Abb. 9).

Abb. 8: Hhenlinienkarte der Region um Caldas Novas

Abb. 9: Sattelitenbildaufnahme von Caldas Novas

- 10 -

2.5 HydrologieZwei groe Flsse dominieren die Region um Caldas Novas und Serra de Caldas. Der Rio Corumb im Osten und der Rion Piracanjuba im Westen. Der Rio Quente, der heie Fluss, entspringt am westlichen Rand der Serra de Caldas bei Pausada. Er wird als der grte thermale Fluss weltweit bezeichnet, und hateine durchschnittliche Temperatur von 38C und einen Abfluss von 1 m3/s. Das Flussbett hat eine Breite von 4 m und eine durchschnittliche Tiefe von 90 cm. Der Fluss wird von 18 Quellen gespeist, welche einen Gesamtabfluss von 6228 m3/h haben. Der Rio Quente mndet zunchst in den Crrego Bagre und anschlieend in den Rio Piracanjuba. Auf dieser 14 km langen Strecke werden 200 Hhenmeter berwunden [Agncia Ambiental de Gois, 2008]. stlich der Stadt Caldas Novas befindet sich der Staussee der UHE Dieser Corumb wurde (Abb. 1996 10). fertig

gestellt und erreichte bereits 1997 seine maximale Stauhhe von 90 m. Die geflutete Flche betrgt 65 km2. Der Stausee wird durch den Ribeirao Pirapetinga, den Rio do Peixe und den Ribeirao Cachoeira gespeist. Die oben genannten Abb. 10: Staudamm UHE Corumba Flsse sind das ganze Jahr ber wasserfhrend. Entlang der Steilhnge der Serra de Caldas entspringen mehrere Quellen, welche an Strungen gebunden sind und durch das thermale Grundwasser gespeist werden.

- 11 -

3 Geologische und hydrogeologische GrundlagenDie brasilianische Plattform besteht aus zwei Groeinheiten, dem Amazonas Kraton und dem So Francisco-Kongo Kraton (SFK). Der SFK wurde bereits whrend des Archaikums und des Palo-Proterozoikums vollstndig gebildet. Im Meso- bis Neo-Proterozoikum wurde der Amazonas Kraton gebildet.

Abb. 11: Tektonischen Einheiten Sdamerikas und Brasiliens

Whrend des Brasilianischen Zyklus kam es zu den meisten tektonisch- magmatischen Ereignissen und zur Bildung der heutigen lithologischen Einheit des Kontinents Sdamerika. Bei der Kollision der beiden Kratone SFK und Amazonas whrend des Brasilianischen Zyklus vor 450 bis 700 Ma kam es entlang der Plattenrndern zur Bildung von mehreren grorumigen Faltengrteln. Der Brasilia Faltengrtel (BFG) im Osten und der AraguaiaParaguay Faltengrtel im Westen wurden dabei gebildet. Auf die Kollision der Kontinente folgte eine intensive Phase der Bruchtektonik, die zur Entwicklung von groen interkratonischen Becken fhrte. Whrend des Phanerozoikums kam es zur Ablagerung von marinen und kontinentalen Sedimentserien in den Paran-, Amazonas-, Paranaiba- und So Francisco-Becken. Die genaue Lage der Becken ist in Abb. 11 dargestellt.

- 12 -

Im Mesozoikum wurden whrend einer weiteren Phase des Rifting groe Flchen durch Deckenbasalte bedeckt. Im Laufe des Knozoikums und den damit verbunden starken Klimavernderungen kam es zu einer voranschreitenden Laterisierung der Sedimente.

3.1 Regionale GeologieDas Untersuchungsgebiet liegt in der Provinz Tocantins. Die Provinz ist durch das Parnaba Becken im Norden und das Paran Becken im Sden begrenzt. Im Osten begrenzt der So Francisco-Kraton und im Westen der Amazonas Kraton die Region (siehe hierzu untenstehende Abb. 12).

Abb. 12: Strukturgeologischen Einheiten der mittleren Tocantins-Provinz [nach: D'EL-REY SILVA et al. 2003, TRGER et al., 2003]

Der Faltengrtel der Tocantis-Provinz besteht aus dem Araguay-Paraguay-Grtel im Westen und dem Braslia-Faltengrtel im Osten (Abb. 12), welche sich whrend der Kollision der - 13 -

beiden Kratone vor 600 bis 650 Mio. Jahren gebildet haben. Dabei wird die grte Flche vom Braslia-Faltengrtel eingenommen, welcher dadurch auch den grten strukturellen Einfluss auf die Region ausbt. Die Entwicklung des Brasilia Faltengrtels Vor 1,8 Ga 1,7 1,5 Ga 1,4 1,0 Ga 1,3 1,0 Ga 1,0 0,9 Ga Es liegt ein durch kontinentales Rifting entstandenes marines Becken vor. Die abgelagerten Sedimente liegen auf palozoischer kontinentaler Kruste. Andauerndes kontinentales Rifting fhrt zur Bildung von plutonischem und vulkanischem Gestein. Sedimentation von Quarzsanden der Parano Gruppe und der Gruppe Canastra und Vazante. Es kommt zur Bildung von ozeanischen vulkano-sedimentren Sequenzen und zur Sedimentation der Serra-da-Mesa Gruppe. Einsetzen der mehrphasigen Inversionstektonik, die zur eigentlichen Entstehung des Brasilia Faltengrtels durch die Schlieung des Beckens fhrt. In diesen Zeitraum kommt es zur Bildung des Rckens von Gois und zu weiteren vulkanosedimentren Sequenzen. Vor 700 Ma 650 500 Ma 650 450 Ma Sedimentation der Arax Gruppe. Bildung der Bambui Gruppe. Brasilianischer Zyklus: die andauernde Kollision des So Francisco-Kongo Kratons mit dem Amazonas Kraton fhrt zu einer Beckeninversion und damit zur endgltigen Entstehung des BFG. Einhergehend mit der Kollision kommt es zu post-tektonischem granitisch geprgtem Plutonismus. Der BFG ist in seiner heutigen Erscheinung ein N-S streichender Gebirgszug, der sich ber den Westrand des SFK ber eine Lnge von mehr als 1000 km erstreckt. Eine weitere Besonderheit ist, dass der Brasilia Faltengrtel aus zwei verschiedenen Deformationsaltern besteht. Im Osten entspricht das Deformationsalter dem des frhen Brasilianischen Zyklus (850 bis 900 Ma) Im Westen ist das Alter hher. Es wird angenommen, dass dieser Teil whrend des Uruau Zyklus (vor etwa 1,5 Ga) entstanden ist. Der BFG kann in drei Zonen untergliedert werden: den Magmatischen Rcken von Goias, der Internen und der Externen Zone. Die Stadt Caldas Novas befindet sich in der Internen Zone des Brasilia Faltengrtels.

- 14 -

Die Gesteine der Internen Zone sind durch schwachen Metamorphosegrad gekennzeichnet. Typische Gesteine der Externen Zone sind leicht lithifizierte Sandsteine, Dolomite und Schiefer [Fach, A. 2002]. Charakteristische Merkmale sind die grorumigen berschiebungen und ostvergenten Falten, welche NW-SE streichen und eine Ausdehnung von bis zu 800 km haben [Pietzner, A. 2001]. Die Strungen um Caldas Novas streichen NWSE bzw. senkrecht dazu (siehe Abb. 13). Die Streichrichtung der berschiebungen ndert sich in der Nhe der Serra de Matinha auf N-S.

Abb. 13: Geologische Karte des Untersuchungsgebietes [GEOCENTER & GEOCALDAS; PIETZENER, 2001]

Das Untersuchungsgebiet wird vom neo- bis sptproterozoischen Gesteinen gebildet und wurde whrend des Brasilianischen Zyklus durch drei Deformationsphasen berprgt. Dabei kam es zur Bildung von Falten, axial-planarer Schieferung und Sprdbrchen, welche teilweise durch Quarzadern verfllt wurden. Die Arax Schiefer zeigen extensionale Spaltungsklfte und Scherbrche, welche sich bis in den Parano-Quarzit fortsetzen. Die Entstehung der Entlastungsklfte knnte durch die Erosion der aufliegenden Arax Schiefern und der damit verbundenen Druckverringerung einhergehen. - 15 -

3.2 TektonikInsgesamt unterscheidet man 5 tektonische Phasen. Die Deformationsphasen P1 bis P4 ereigneten sich whrend des Brasilianischen Zyklus. P5 setze mit der Reaktivierung des Sdatlantiks ein. Die Deformation whrend des Brasilianischen Zyklus erfolgte dabei duktilruptil. Wobei es zur Ausbildung von Schieferungen, Foliationen und Falten kam. Whrend der letzten Phase wurden vorhandene Strukturen wie Strungen, Verwerfungen und Aufschiebungen reaktiviert. P1: In der Phase P1 wurde die Arax Gruppe einer sn und s1 Foliation unterworfen. Dabei fand eine Ausrichtung der Tonminerale an den Schichtflchen nach WNW und WSW statt. Die s1 Foliation liegt subparallel zu der sn Foliation vor. Die Arax Gruppe befand sich zu dem Zeitpunkt der Deformationsphase weiter im Inneren des BFG. Die Ausbildung der s1 Foliation der Parano Gruppe ist weitstndiger, da das Gestein dem Druck eine hhere Kompetenz entgegenbringen konnte. P2: Whrend der zweiten Deformationsphase lag ein E-W ausgerichtetes horizontal kompressives regionales Spannungsfeld vor. Dies fhrte zu einem Deckentransport und zu Deckenberschiebungen in Richtung des SFK. Des Weiteren kam es zur Ausbildung von Falten mit NNW/SSE ausgerichteten Achenfoliationen. P3: In Phase drei vernderte sich das Spannungsfeld so weit, dass eine Kompression N-S vorlag. Dies fhrte zur Entstehung von langwelligen Faltenstrukturen, welche eine orthogonale Faltenachsenorientierung zu P2 aufweisen und zur Ausbildung von Interferenzfalten. Es konnten WNW/ESE einfallende Quarzite der Parano Gruppe eingemessen werden. Die Foliation der Arax Gruppe ist homogen, wodurch man auf einen Deckentransport vor der Aufwlbung der Domstruktur der Serra de Caldas schlieen kann. Die Aufwlbung der Domstruktur muss whrend der Deformationsphasen P2 und P3 stattgefunden haben. Die ovale Struktur mit NNW/SSE ist auf die zweite Deformationsphase zurckzufhren. Durch die fortschreitende Hebung des Doms glitten die jngeren Arax Schichten herab und bildeten dabei Gravitations-Rutsch Strukturen, Falten und tektonische Brekzien am Rande der Serra de Caldas. P4: In der vierten Deformationsphase kam es zu einer ruptilen Deformation des Gesteins. Die Folgen waren Brche, Strungen und Klfte. Die resultierenden Klfte streichen dabei N-S.

- 16 -

P5:

In der letzten Deformationsphase kam es zur Reaktivierung von Strungen und Trennflchen durch das Einsetzen von Extensionstektonik. Entlang von grorumigen langgestreckten Lineamenten kam es zu Entwicklung von Intrusivkrpern, welche durch eine alkalisch karbonatische Magmenzusammensetzung charakterisiert sind.

3.3 Lithologie im Untersuchungsgebiet:3.3.1 Arax Gruppe Die Ablagerung und Bildung der Arax- Gruppe fand ursprnglich weiter nordstlich statt. Whrend des Brasilianischen Zyklus, der Kompression, wurden die Gesteine der AraxGruppe schuppenartig nach Osten transportiert. In der Umgebung von der Serra de Caldas stehen die Gesteine an der Oberflche an. Die gesamte Serra da Mathina besteht aus den Arax Schiefern. Die Arax-Gruppe kann in drei Schichten unterteilt werden. Die hangende Einheit (Ax) besteht aus Muskovit-Biotit-Plagioklas-Quarz Schiefer, welcher teilweise granatreich ist. Es liegen rtlich Einschaltungen von Quarzit-Glimmerschiefer und Gneisen vor. Die mittlere Einheit (Aq) besteht hauptschlich aus Quarziten und Quarzit-Glimmerschiefer. In der liegenden Einheit (Ax) herrschen die gleichen Gesteinszusammensetzungen wie in der hangenden Einheit. Jedoch kommen hier Einschaltungen von sekundr ausgefllten Quarziten vor. Whrend der verschiedenen Deformationsphasen wurde das Gestein stark beansprucht. Die Ausbildung von isoklinalen Falten und berschiebungsbahnen, mit daraus resultierender Deckenstapelung, muss whrend der Hauptphase stattgefunden haben. Zeitgleich kam es ebenfalls zur Ausbildung von Mylonithorizonten und der starken transponierten Schieferung. Die Mchtigkeit der Arax Gruppe variiert zwischen 350 m im Bereich von Strungen und mehr als 500 m durch Deckenstapelungen im nrdlichen Bereich.

3.3.2

Parano Gruppe

Die Serra de Caldas besteht aus Plattformsedimenten der Parano Gruppe. Durch die fehlende Araxdecke wird hier ein Einblick in die liegenden Einheiten ermglicht. Die Serra de Caldas besteht aus Quarziten und Metasilikate und vereinzelten Einschaltungen von Tonschiefern. Die Quarzite sind im Meterbereich gebankt und zeigen Sedimentstrukturen wie Rippelmarken und Schrgschichtungen auf. Allgemein kann man die Parano Gruppe anhand der Korngre und der Mineralzusammensetzung in vier Untereinheiten gliedern: die Poq, Pqa, Pmr und Pp-(c) Einheiten. Die Ablagerungsbedingungen der Sedimente vernderten - 17 -

dabei sich von der liegenden zur hangenden Einheit. Die Transportenergie muss abgenommen haben, da eine Degradierung des Korngrenspektrums zur hangenden Einheit hin vorliegt. Die Poq Einheit besitzt eine Mchtigkeit von mehreren hundert Metern. Auffllige Sedimentationsstrukturen sind Schrgschichtung, Kreuzschichtung und Rippeln. Die mineralische Zusammensetzung besteht dabei aus hellem Orthoquarzit. Die darauf folgende Schicht Pqa ist maximal 80 m mchtig und ist stlich der Serra de Caldas anzutreffen. Die Einheit besteht aus tonigem Quarzit, welcher eine rtliche Frbung besitzt. Parallelschichtung und Rippelmarken sind gut ausgeprgt. Es kam hierbei zu Ausbildung von mchtigen Bnken welche bei den bergngen starke Erosions-Diskordanz aufweisen. Die Pmr Einheit wird durch Wechsellagerungen aus cm bis dm mchtigen Bnken geprgt, die aus Quarzsanden und Quarzsilten bestehen. Es kam zur Ausbildung von Hummockey Strukturen und von asymmetrischen und aufsteigenden climbing Rippeln. Aufschlsse dieser Einheit sind in der Nhe der Pousada do Rio Quente aufzufinden. Die Gesamtmchtigkeit der Einheit wird auf mehr als 100 m geschtzt. Die liegende Einheit Pp-(c) besteht aus Metapeliten, Siliten und laminierten Peliten. Vereinzelt treten Linsen mit Bndern von Marmor und Dolomit auf. Diese besitzen teilweise eine Mchtigkeit von mehr als 100 m. Die Gesamtmchtigkeit der Pp-(c) Einheit beluft sich auf mehr als 100 m. Diese Einheit findet man vereinzelt im Stadtgebiet von Caldas Novas.

3.4 Hydrogeologie in der Region von Caldas NovasIn dem Untersuchungsgebiet liegen drei Grundwasserleiter (GWL) vor. Diese knnen in einen Porengrundwasserleiter und zwei Kluftgrundwasserleiter unterteilt werden. Alle drei GWLArten sind in der Abb. 14 modellhaft dargestellt. Im Bereich von Verwitterungshorizonten kommt es grundstzlich zur Ausbildung von Porengrundwasserleitern. Anhand der lithologischen Einheiten der Arax- und der Parano Gruppe knnen die beiden Kluftgrundwasserleiter gut unterschieden werden.

3.4.1

Porengrundwasserleiter

Die Verwitterung des Parano Gesteins fhrte auf dem Serra de Caldas Plateau zur Ausbildung von einer bis zu 60 m tiefen Bodenschicht. Diese weist Eigenschaften eines Porengrundwasserleiters auf, welcher daher auch Porengrundwasserleiter PI genannt werden soll. Der sandige Boden besitzt teilweise erhhte Tongehalte. Die Porositt der Bodenzone wurde zu ne~20% und nges~40% bestimmt [Fach, A. 2002]. - 18 -

In der Region in und um der Stadt Caldas Novas findet man in den obersten 20 bis 30 m auerdem eine stark verwitterte Bodenschicht der Arax Schiefer. Diese wird dem Porengrundwasserleiter PII zugeordnet. Insgesamt ist die Flche des PII Grundwasserleiters in der Stadt Caldas Novas stark versiegelt, so dass hier nur eine geringe Grundwasserneubildungsflche zur Verfgung steht.

Abb. 14: Darstellung der modellhaften Annahmen der Grundwasserleitersituation. [Hydrogeologia do Estado do Gois, 2006]

3.4.2

Kluftgrundwasserleiter 3.4.2.1 Arax

Bei dem Arax GWL handelt es sich um einen Kluft-GWL, der in der lithologischen Einheit der Arax Schiefer liegt. Die Wasserwegsamkeiten sind dabei auf die Schieferungsflchen des Phylits und auf Strungen und Klfte des Schiefers beschrnkt. Die Gesamtporositt des Arax Schiefers ist sehr gering, da ein hoher Tongehalt vorliegt. Seine Mchtigkeit variiert lokal und ist von der tektonischen Inanspruchnahme der Schiefer in den einzelnen Bereichen abhngig. Insgesamt nimmt die Grundwasserleitermchtigkeit von den Bergflanken der Serra de Caldas bis in die Region von Caldas Novas stetig zu. Nordstlich der Stadt Caldas Novas liegt eine Mchtigkeit von mehr als 600 m vor, whrend Sie im zentralen Bereich von Caldas Novas zwischen 150 m und 350 m variiert Letzteres kann auf die Schollenlage der Arax Schiefer zurckgefhrt werden. Der GWL wird in zwei Zonen, in Arax A1 und Arax A2, untergliedert. Der Arax A1 befindet sich im oberen Bereich des Kluft-GWL. Seine charakteristischen Merkmale sind die niedrigen Lsungsinhalte, die im Durchschnitt bei 67 S/cm und einer Temperatur zwischen - 19 -

28C und 35C liegen. Die Grundwasserneubildung findet hier ber dem auflagernden flachen phreatischen GWL statt. Der Arax A2 GWL befindet sich unterhalb des Arax A1 GWL. Dieser besitzt eine Temperatur zwischen 35C und 49C. Die Leitfhigkeit steigt hier deutlich an und liegt im Durchschnitt bei 139 S/cm. Der Arax A2 GWL wird ber Klfte und Strungen zum Einen durch den unterliegenden tieferen Parano GWL und zum Anderen auch durch die Zusickerung aus dem Arax A1 GWL gespeist.

3.4.2.2 Parano Der Parano Kluft-GWL besteht aus den Parano-Quarzit. Der Parano-Quarzit reicht bis in eine Tiefe von 2350 m u. NN der Ebene der Serra de Caldas. In dem Bereich von Caldas Novas liegt ein gespannter Parano- GWL vor, welcher durch die berlagernden Schiefer abgedichtet wird. Es besteht ein berdruck von 0,5 kg/cm [Fach, A. 2002]. Einzige Ausnahmen sind die Klfte und Brche, die sich vom Arax Schiefer in den Parano Quarzit fortsetzen und zu einer Druckentlastung in den Klften fhren. Die Mchtigkeit des Parano Grundwasserleiters im Bereich von Caldas Novas reicht bis ber 1000 m. Die physochemischen Eigenschaften des Grundwassers sind deutlich von denen der Arax Grundwasserleiter zu unterscheiden. Die Temperatur liegt dabei zwischen 50,2C und 57,6C. Der pH-Wert liegt zwischen 5,8 und 6,3. Die Leitfhigkeit ist mit 47,3 S/cm sehr gering [Reinhold, E. 2005]. Das Neubildungsgebiet fr den Parano-GWL befindet sich ber der Serra de Caldas. Hier durchstrmt das Wasser zunchst den Porengrundwasserleiter PI und gelangt anschlieend ber Klfte und Strungen in grere Tiefen. Die Erwrmung des Wassers ist auf die geothermischen Tiefenstufen zurckzufhren. Das thermale Grundwasser steigt entlang von Klften und Strungen im Bereich von Caldas Novas und Rio Quente wieder auf. Die Aufstiegsgeschwindigkeit muss hoch sein, da das Wasser beim Austritt immer noch eine sehr hohe Temperatur hat. Die einzelnen lithologischen Einheiten der Parano Gruppe weisen unterschiedliche Zusammensetzungen und Kompetenzen gegenber tektonischer Beanspruchung auf, was in einer unterschiedlichen Ausbildung von Klften resultiert. Die Poq (Orthoquarziten) und die Pmr Einheit eignen sich am besten fr die Ausbildung von kommunizierenden Klften.

- 20 -

4 Verarbeitung und Auswertung der Bohrprofile im Bereich von Caldas Novas 4.1 Grundlagen der ProfileDie 2002 erstellte Datenbank von FACH, A. wurde erweitert und aktualisiert. Fr die Anfertigung der Profile wurden die Datenstze in das Programm GeODin 6.2 integriert. Die Lage der Profile ist in den Karten 10.1.2 und 10.1.2, im Anhang, dargestellt. Die einzelnen Profile befinden sich im Anhang 10.2. Mit Hilfe von GeODin 6.2 wurden elf Nord-Sd und 14 West-Ost verlaufende Schnitte erstellt. Die geologischen Schichtenverzeichnisse der Datenbank beruhen auf bereits aufgenommenen und archivierten Bohrprotokollen. Diese stammen von verschiedenen Bohrfirmen und unterscheiden sich somit in der Detailgenauigkeit der aufgenommenen Schichten. Bei der Erstellung wurden auch vorliegende Temperaturprofile mit eingebunden. Nur fr wenige Brunnen lag solch ein Temperaturprofil vor, daher sind diese auskartierten Klfte nur in den Profilen 1, 2 und 3 dargestellt.

4.2 ErgebnisseDie Nord-Sd Profile sind im Anhang mit den Zahlen von 1 bis11 gekennzeichnet. Es ist festzuhalten, dass die Schichten in den Profilen von 1 bis 5 ungestrt verlaufen. Im Profil 1, welches im Nord-Osten der Stadt Caldas Novas aufgenommen wurde, liegt eine 550 m mchtige Arax Schieferschicht vor gefolgt von einer 200 m mchtigen Marmorschicht. Die Mchtigkeit des Schiefers nimmt nach Sden hin ab. Die genaue Lage des Parano Quarzits ist hierbei nicht festzustellen, da die maximale Brunnentiefe von 400 m u. GOK nicht ausreicht. Im Allgemeinen schwankt die Mchtigkeit des Arax Schiefers von 200 m bis 400 m. Im Profil 1,3,4 und 9 ist auffllig, dass der Parano Quarzit in den Bereichen eines Flusses bereits in geringerer Teufe angetroffen wird. Ein Beispiel hierfr ist der Brunnen 212, der im nordstlich Teil des Bairro do Turista I liegt. Hier endet der Arax Schiefer bereits bei 430 m . NN (resultierende Mchtigkeit des Arax Schiefers von 200 m) und es folgt der Parano Quarzit. Nach Sden hin, weg von dem Crrego do Copo Grosso, nimmt die Mchtigkeit des Arax Schiefers bis auf 360 m zu. Dies ist noch einmal in der Abb. 15, welche ein typisches Profil im Bairro do Turista I demonstriert, dargestellt. Es ist dabei festzuhalten, dass die Mchtigkeit des Arax Schiefers im Bereich des Bairro do Turista I im Allgemeinen bei ungestrten Lagerungsverhltnissen bis in eine Tiefe von 350 m . NN reicht. Die Bche Crrego do Copo Grosso und Ribeiro de Caldas zeichnen den - 21 -

Verlauf von stark tektonisch beanspruchten Bereichen nach. Sie sind sowohl im Arax Schiefer als auch im Parano Quarzit durch vermehrte Brekzienbildung deutlich zu erkennen. Diese Einheiten werden auch als die Ruschelzone bezeichnet. Eine mgliche Genese wre, dass hier groe Strungssysteme verlaufen, die zu einer Ausbildung von Horst-Graben Strukturen fhrten. Die Entstehung kann durch eine Aufschiebung nach NW erklrt werden.

Arax-GWL

Parano-GWL

Abb. 15: Typisches N-S Profil, entspricht Profil 9 des Anhangs

Eine Besonderheit stellt das Profil 11 dar (siehe hierzu Abb. 16). Hierbei wurde der Bereich im westlichsten Teil von Caldas Novas dargestellt. Es sind vermehrt Hebungen des Quarzits festzustellen, dabei ist der Quarzit bereits bei 440 m. . NN anzutreffen. Es knnte sich hier um die Staffelung von Auf- und Abschiebungen des Gesteinsverbandes handeln. Dies wrde die Brekzienbildung im Parano Quarzit erklren. Die Verwerfung im Norden des Profils ist an der Oberflche durch den Bach Crrego do Copo Grosso nachgezeichnet. Im Sden wird ihr Verlauf anhand des Ribeiro de Caldas angedeutet. Die beiden Verwerfungen in Zentrum der Stadt sind an der Oberflche nicht nachweisbar.

- 22 -

Abb. 16: N-S Profil 11

Die Abbildung der Verwerfungen ist hier sehr Modellhaft dargestellt. Um die genaue Lage der Verwerfungen festlegen zu knnen fehlt es an exakteren Schichtenverzeichnissen von Brunnen mit einer Gesamtteufe von mehr als 400 m. Die West-Ost Profile wurden mit den Buchstaben A bis N gekennzeichnet. Die Profile A bis C befinden sich im Sden der Stadt Caldas Novas, D bis L in ihrem Zentrum und die Profile M und N liegen im Norden. Aus den Profilen A und B geht hervor, dass die Arax Schiefer eine Mchtigkeit von bis zu 400 m im sd-stlichen Gebiet einnehmen. Die Mchtigkeit des Arax Schiefers nimmt nach Norden hin leicht ab. In den Profilen ist ebenfalls gut zu erkennen, dass die Ruschelzone in der Nhe von Bchen strker ausgeprgt ist und der Parano Quarzit in diesen Bereichen bereits in einer Tiefe von 450 m . NN auftaucht. Im Zentrum der Stadt variiert die Tiefe der Bohrbrunnen. Daher kann man hier nur verallgemeinert sagen, dass sich die Mchtigkeit des Arax Schiefers auf ca.300 m beschrnkt. - 23 -

Bei der Betrachtung der Profile G, I und K ist festzustellen, dass die Mchtigkeit der Arax Schiefer im westlichen Teil von Caldas Novas stark abnimmt. Dabei wird eine Mchtigkeit von 200 m und im Profil I sogar nur 70 m erreicht. Nach Osten hin nimmt die Mchtigkeit der Schicht zu. Ob der gleiche Effekt in der Nhe der Vorfluter im Osten entsteht bleibt hier ungeklrt, da diese Brunnen nur bis in eine Tiefe von 350 m . NN reichen. Die einzigen Brunnen, welche bis ins Parano Gestein reicht, sind Brunnen 206 und 200. In der Abb. 17 ist ein Standardprofil von Westen nach Osten dargestellt. Hierbei sind die einzelnen Schwankungen des Parano Quarzits sehr gut verdeutlicht. Die Zone in der die Brunnen 24 und 399 liegen ist stark zerrieben. In diesem Bereich befindet sich das Flussbett des Ribeiro de Caldas. Daraus lsst sich schlieen, dass hier ebenfalls eine Verwerfungszone vorliegen muss. Das Vorhandensein einer Marmorschicht ist im Zentrum der Stadt Caldas Novas sehr selten und lsst auf eine Hebung der Gesteinsscholle schlieen.

Arax-GWL

Parano-GWL

Abb. 17: Standartprofil W-E

In den nrdlicher gelegenen WestOst Profilen liegt die Parano Gruppe grtenteils tiefer als 200 m u. NN. Somit erstreckt sich der Arax Schiefer im Nordwesten der Stadt auf bis zu 500 m Mchtigkeit. Dies ist sehr gut in den Profilen l bis N dargestellt, welche sich im Anhang 10.2.2 befinden. Im Profil L ist hier auerdem auffllig, dass nach einer 100 m mchtigen Parano Schicht eine 200 m mchtige Marmorschicht folgt. Im Allgemeinen kann man die - 24 -

Lage der Marmorschicht nicht eindeutig festlegen, da diese bei einem Groteil der Bohrungen nicht vorliegt. Man kann nur feststellen, dass im Westen der Stadt keine markanten Marmorschichten vorliegen. Zusammenfassend kann man sagen, dass anhand der Profile die von CAMPOS et. al. postulierten Strungsverlufe von 1980 sehr gut nachgewiesen werden konnten. Im Bereich der Strungen beluft sich die Mchtigkeit der Arax Gruppe auf nur 200 m woran sich der Parano Quarzit anschliet. Hier tritt ein vertikaler Versatz von bis zu 200 m vor. Bei ungestrter Lagerung besitzt der Arax Schiefer im Zentrum eine Mchtigkeit von 400 m. Im NE der Stadt konnte eine Mchtigkeit von mehr als 550 m nachgewiesen werden. Anhand dieser Erkenntnisse kann man davon ausgehen, dass die Zone im Zentrum aus einer Scholle besteht, welche durch die dargestellten Strungen im Anhang 10.1.1 begrenzt ist. Es besteht jedoch der Verdacht, dass im Inneren der Scholle ebenfalls stark gestrte Zonen vorliegen. Kleinere Verwerfungen bzw. Strungen knnen hier in der Nhe der Brunnen 115 und 14 mit einer WSWENE Ausrichtung vermutet werden. Ob tatschlich weitere Verwerfungszonen vorliegen muss noch geklrt werden.

- 25 -

5

Pumpversuche in Caldas Novas

5.1 Durchgefhrte ArbeitenIm Rahmen dieser Arbeit wurden vor Ort Pumpversuche durchgefhrt. Diese fanden in Zusammenarbeit mit der monatlichen Messkampagne der staatlichen Behrde DNPM im Zeitraum von April bis September statt. Das thermale Grundwasser hat in Brasilien den Status eines Rohstoffs und unterliegt daher auch in Caldas Novas der berwachung durch die Behrde DNPM. Die DNPM fhrt monatlich eine 24 stndige Messkampagne durch. Dabei werden alle Brunnen um 8 Uhr fr zunchst 12 Stunden in Betrieb genommen. Der Betriebswasserspiegel, die Temperatur und die Frderrate werden von einigen Brunnen registriert. Anschlieend mssen alle Brunnen 12 Stunden ausgeschaltet bleiben. Mit diesen Manahmen wird versucht, durch den Wiederanstieg des Grundwassers auf den Ruhegrundwasserspiegel zu schlieen. Leider reicht die Zeit von 12 Stunden oftmals nicht aus, um den Grundwasserleiter vollkommen zu regenerieren. Whrend der Wiederanstiegsphase werden wiederum der Ruhewasserspiegel und die Temperatur gemessen. Es wurden insgesamt elf Brunnen mit MiniDivern der Firma SCHLUMBERGER ausgestattet. Diese registrierten den Grundwasserspiegel und die Temperatur nach jeweils 10 Sekunden fr die gesamte Dauert der Messkampagne. Die Diver wurden so platziert, dass sie whrend der Pumpphase mehrere Meter unterhalb des Betriebswasserspiegels lagen. Die Ausstattung der Diver war unterschiedlich, so dass die Messung von Grundwasserschwankungen bis zu 10er m nicht mit allen Divern mglich war. Beim Monitoring wurde acht Brunnen ausgewhlt die GW aus dem Arax- GWL frdern. Weitere drei Brunnen, welche im Parano GWL verrohrt sind, wurden zustzlich beobachtet. Die Brunnen der Arax GWL befinden sich zum grten Teil auf der stlichen Seite des Flusses Ribeiro de Caldas (Brunnen 41, 200, 206, 145, 48 und 208). Lediglich zwei der beobachteten Brunnen, die im Arax GWL niedergebracht sind, befinden sich im westlichen Bereich des Flusses. Dies sind Brunnen 115 und 14. Die betrachteten Brunnen des Parano GWL befinden sich auf der westlichen Seite des Flusses im Stadtteil Bairro do Turista I, die Brunnen 156, 283 und 415.

- 26 -

5.2 Allgemeine Angaben zum PumpversuchFr die Auswertung der Pumpversuche wurden zunchst die gesammelten Daten analysiert und die Absenkungs- und Wiederanstiegskurven in das Programm Aquifer Test 4.2 der Firma SCHLUMBERGER eingelagert. Fr die Auswertung mussten die Frderraten und die jeweilige Frderdauer angegeben werden. Zur Auswertung der Graphen konnten verschiedene vordefinierte Analyseverfahren benutzt werden. Hierbei wurde hauptschlich versucht, die vorgegebenen Bedingungen einzustellen. Die Auswertemethoden von COOPER&JACOB und THEIS wurden fr die Interpretation der Absenkkurve herangezogen. Als Grundvoraussetzung galten die Annahmen nach KRUSEMANN & DE RIDDER: Der Grundwasserleiter hat eine scheinbar unendlich ausgedehnte Flche. Der Grundwasserleiter ist homogen, isotrop und von gleichbleibender Mchtigkeit. Der freie bzw. der gespannte Grundwasserspiegel ist horizontal. Die gefrderte Wassermenge ist konstant. Der Brunnen ist vollkommen, entnimmt Wasser aus dem gesamten Grundwasserleiter und die Anstrmung erfolgt horizontal. Der Grundwasserleiter erhlt im Bereich des Entnahmetrichters keine Zuflsse durch oberirdische Gewsser. Der Brunnendurchmesser ist klein im Verhltnis zum Entnahmebereich. Bei vielen Absenkungskurven erbrachte die Auswertung nach Theis nicht zufriedenstellende Ergebnisse. Hierfr wurden die Grundannahmen verfeinert, so dass eine weitere Auswertung nach HANTUSH, DOPPELPOROSITTSMODELL (nach WARREN-ROOT) und/oder MNCH ermglicht wurde. Fr den Wiederanstieg wurde die Auswertung nach THEIS & JACOB verwendet.

5.3 Charakterisierung und Klassifizierung der BrunnenIn diesem Kapitel wird auf den Ausbau, die Tiefenlage und die geologischen Gegebenheiten eingegangen. Des Weiteren werden die einzelnen Brunnen mit ihren charakteristischen Pumpund Temperaturkurven dargestellt. Diese wurden ber sechs Monate hinweg whrend des DNPM Monitorings beobachtet. Aus der Gesamtheit der Daten konnte eine charakteristische Absenkungskurve und Wiederanstiegskurve festgestellt werden. Die gesamten Datenkurven der einzelnen Monate April bis September befinden sich im Anhang 10.4. Die Auswertung der Pumpversuche anhand des Programms AquiferTest 4.2 wird ebenfalls in diesem Kapitel dargestellt. Die einzelnen Auswertgrafiken liegen im Anhang 10.5 bei. Die Ergebnisse der Auswertung sind darber hinaus in tabellarischer Form noch mals zusammengefasst. - 27 -

5.3.1

Brunnen 41

Der Brunnen 41 befindet sich auf dem Gelnde der Hotelanlage Hotel Itatiaia, welche sich im Zentrum der Stadt Caldas Novas, stlich des Bachs Ribeiro de Caldas, befindet (Abb. 18). Zu der Hotelanlage gehren zwei weitere Brunnen, Brunnen 42 und Brunnen 43, die sich in einem Umkreis von 50 m befinden. Der Brunnen ist seit 1983 im Betrieb und wurde seit dem nicht erneut berbohrt. Geologie und Ausbaudaten: Aus den archivierten Unterlagen der Firma GEOCALDAS geht hervor, dass nur die Ausbaudaten des Brunnens 41 aufgenommen worden sind, diese sind in Abb. 19 dargestellt. Fr die Geologie wird ersatzweise geologische der gleiche Untergrund

angenommen wie bei dem ca. 50 m entfernten Brunnen 43. Der Brunnen 41 reicht bis in eineAbb. 18: Lageplan des Brunnens 41

Tiefe von 250 m. Das Bohrloch wurde dabei in den obersten 82 m mit einem 150 mm Vollrohr verrohrt und zementiert. Die darauf folgenden 170 m befinden sich im Festgestein. Hier wurde auf eine Verrohrung mit Filterstrecken verzichtet. Dies ist auch in der Abb. 20 noch grafisch dargestellt.

Abb. 19 Darstellung des Brunnenausbaus fr Brunnen 41

- 28 -

Die Aufnahme des geologischen Untergrundes ist nicht detailliert aufgeschlsselt worden. Das Schichtprofil des Brunnens wurde in vier Einheiten unterteilt. Die oberste Schicht besteht aus schwach sandigem, schwach kiesigem und tonig bis schluffigem Boden. Darauf folgt in 8 m Tiefe der Chloritquarzitschiefer der Arax Gruppe, welcher mit feinen Quartzadern durchzogen ist. Die Schicht endet bei 35 m u. GOK und es folgen die Chloritbiotitschiefer mit einer Schichtmchtigkeit von 195 m. Dieses Schichtpaket besteht aus einer Wechsellagerung von Chloritbiotitschiefern und Quarzitbiotitschiefern. Unterhalb der 230 m u. GOK liegt eine Brekzie aus BiotitquarzitschieferAbb. 20: Schichtenprofil Brunnen 43

komponenten vor. Die einzelnen Schichtgrenzen knnen fr den Brunnen 41 leicht abweichen.

Grundwasserspiegel: Whrend der ersten Pumpphase fllt der GWS nur sehr langsam ab. Der GWS liegt dabei zwischen 50 m u. GOK (April) und 60 m u. GOK (September). Jedoch ist in allen Monaten in der Zeit zwischen 14 und 15 Uhr ein rasanter Abfall des GWS zu erkennen, welcher sich auf diesem Niveau fr mehr als eine Stunde hlt. Anschlieend hebt sich der GWS genauso schnell wieder auf das ursprngliche Niveau. Beim Ausschalten der Pumpen steigt der Grundwasserspiegel rasant auf ein Niveau von weniger als 40 m u. GOK. Anschlieend fllt dieser um wenige Meter um anschlieend wieder konstant anzusteigen. Der Ruhewasserspiegel variiert dabei zwischen 30 und 38 m u. GOK. Whrend der Inbetriebnahme der Pumpe bei Normalbetrieb fllt der GWS rasant ab. Der Grundwasserspiegel fllt dabei um mehr als 20 m in wenigen Minuten. Dies ist in der Abb. 21 verdeutlicht. Anschlieend fllt der GWS nur sehr langsam ab. Beim Ausschalten der Pumpe steigt der GWS innerhalb weniger Minuten ebenfalls auf das ursprngliche Niveau an. Die Ruhewasserspiegelkurve ist in dieser Phase gezackt. Sie besteht aus mehreren kurz hintereinander folgenden Absenkungs- und Wiederanstiegsphasen. Dies lsst auf Einflsse der umgebenden Brunnen auf den GWS im Brunnen selbst schlieen.

- 29 -

Auerhalb des DNPM Monitorings werden die Pumpanlagen nur ber Nacht fr zwlf Stunden angeschaltet.

Brunnen 4110:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 10:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 10:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 6:00:00 2:00:00 6:00:00 2:00:00 6:00:00

39

36

44

37

Grundwasserspiegel [m u. GOK]

49 38 54 39 59 40 64 41 69 T [C]

42 Grundwasserspiegel [m] Temperatur [C]

Abb. 21: Typischer Grundwasserspiegel- und Temperaturverlauf im Brunnen 41

Temperatur Der zweite Parameter, der bei den Pumpversuchen mit aufgezeichnet wurde ist die Temperatur. Allgemein ist zu sagen, dass die Temperatur sehr stark von der Frderung abhngt. Bei angeschalteten Pumpen steigt die Temperatur (siehe Anhang 10.4 bzw. Tabelle 13 im Kapitel 6.3). Die Hchsttemperatur war im Untersuchungszeitraum immer konstant bei 41,6C. Die mittlere Temperatur whrend der Pumpphase betrgt 41,3C. Durch das Ausschalten der Pumpen steigt die Temperatur zunchst um wenige zehntel Grad an und nimmt anschlieend konstant ab. Dabei zeichnet die Temperaturkurve eine Parabelform nach. Das Minimum liegt bei durchschnittlich 36,8C. Nach Wiederanschalten der Pumpe tritt der umgekehrte Effekt auf zum Ausschalten der Pumpe. Die Temperatur sinkt zunchst um wenige Grad Celsius fr einige Minuten um dann anschlieend um mehrere Grad Celsius anzusteigen. Allgemein kann man sagen, dass die Temperaturkurve sehr genau den Zeitraum der Frderung des Wassers widerspiegelt.

- 30 -

Auswertung mit Aquifer Test 4.2 Der Leistungsquotient fr den Brunnen wurde mit Lq= 0,34 l/(s*m) berechnet. Er setzt sich zusammen aus der mittleren Brunnenleistung von 6,1 l/s und einer Absenkung von 20 m. Es wurde eine Frderrate von 22 m/h angenommen. Weitere Annahmen waren, dass ein unvollkommener Brunnen und eine Kluftgrundwasserleitermchtigkeit von 200 m vorliegen. Die Typkurve und die Auswertgrafik liegen im Anhang 10.5.1 dieser Arbeit bei. Bei der Auswertung wurde die Kurve in zwei Bereiche unterteilt. Der erste Bereich beinhaltet einen steile Absenkungsgerade und der zweite Bereich eine abflachende Gerade ab 300 Sekunden. Fr die Auswertung der Absenkungskurve wurde hier zunchst das Verfahren der Doppelporositt gewhlt. Der Verlauf dieser Typkurve zeigte eine gute Deckung mit der Absenkungskurve des Pumpversuches nach 300 Sekunden. Anhand dieser Kurve wurde eine Transmissivitt von 1,35 x 10-4 m/s berechnet. Dieser Wert gilt jedoch nicht fr die Startphase des Pumpversuchs. Bei dem Gradlinienverfahren nach COOPER & JACOB wurden die einzelnen Teilbereiche berechnet. Dazu wurde das Zeit-Absenkungsverfahren verwendet. Die beiden anderen Gradlinienverfahren konnten nicht angewandt werden, da kein weiterer Beobachtungsbrunnen in dem Einzugsbereich beobachtet wurde. Die Absenkungskurve wurde in zwei Teilbereiche untergliedert. Der erste Bereich umfasst die Datenpunkte zwischen 80 Sekunden und 350 Sekunden. Dabei erhlt man fr die Transmissivitt einen Wert von 2,13 x 10-5 m/s. Die Absenkung verflacht mit der Zeit, so dass im zweiten Bereich zwischen 300 Sekunden und 10.000 Sekunden die Transmissivitt mit 3 x 10-4 m/s bestimmt wurde. Bei dem Verfahren nach Mnch wurde eine Transmissivitt von 8,34 x 10-4 m/s berechnet. Der Wiederanstieg wurde nach dem Verfahren von THEIS & JAKOB bestimmt. Dabei lag die Transmissivitt bei 4,74 x 10-3 m/s. Sie ist somit um die Grenordnung eine Zehnerpotenz hher als die berechneten Transmissivitten der Absenkung. Dennoch ist dieser Wert als genauer zu betrachten, da weder Sickerstrecke noch Brunneneintrittsverluste die verbleibende Absenkung beeinflussen [H-R. LANGGUTH & R.VOIGT]. In der nachfolgenden Tabelle 1 sind die Ergebnisse noch einmal tabellarisch zusammengestellt.

- 31 -

Tabelle 1: Kennwerte des Brunnen 41 Zeitintervall [s] 300 10.000 80 - 300 300 10.000 10.000 15.000 Doppel-porositt Cooper und Jacob Cooper und Jacob Theis & Jacob Verfahren Transmissivitt [m/s] 1,35 x 10-4 2,13 x 10-5 3 x 10-4 4,74 x 10-3 K-Wert [m/s] 7,49 x 10-7 1,19 x 10-7 1,67 x 10-6 2,63 x 10-5

Allgemein ist festzustellen, dass sich die bestimmten Transmissivitten unabhngig vom Verfahren in einem in sehr nach Betracht. engen STOBER Diese Bereich beiden befinden. zwei sind Bei der Bestimmung des als und Grundwassermodells Kombination kommen Grundwasserleitermodelle Zweiporosittsmedium

Brunnenspeicherung und Skineffekt Einflsse. Dabei knnte man den ersten Teilbereich unter den Einfluss der Klfte und des Brunneneintrittsverlustes stellen. Die Klfte entleeren sich schnell und besitzen ein geringes Rckhaltevermgen. Hierfr spricht auch die kurzfristig sinkende Temperatur. Der zweite Bereich verluft entlang einer Geraden, wobei die Temperatur proportional mit der Absenkung zu nimmt. Die Bestimmungsgerade des Wiederanstiegs schneidet die Absenkungsachse im positiven Bereich. Die Schlussfolgerung ist, dass der GWL rumlich begrenzt ist und die Entnahmemenge durch entsprechende Einspeisungen nicht wieder ausgeglichen werden kann [LANGGUTH & VOIGT].

- 32 -

5.3.2

Brunnen 200 Der Brunnen 200 liegt im Zentrum der Stadt. Er gehrt zu der Hotelanlage Pousada Cariama, welche das Wasser auch entnimmt und nutzt. Fr den tglichen Gebrauch werden die Pumpen normalerweise nur in den frhen Morgenstunden von 6 Uhr bis 10 Uhr und am spten Nachmittag von 16 Uhr bis 20 Uhr in Betrieb genommen. Auf dem Lageplan in Abb. 22 ist erkennbar, dass sich westlich weitere Brunnen befinden.

Abb. 22: Lageplan Brunnen 200

Geologie und Ausbaudaten: In den Archivunterlagen wurden sowohl Ausbaudaten als auch ein Schichtenverzeichnis hinterlegt. Der Brunnen hat eine Gesamttiefe von 400 m. ber den Ausbau des Brunnens ist nur bekannt, dass in den ersten 72 m ein Vollrohr eingesetzt wurde. Eine weitere Sttzung des Bohrlochs fand nicht statt. Die Filterstrecke kann somit ber die gesamten verbleibenden 330 m angenommen werden. Aus dem Schichtenverzeichnis kann man entnehmen, dass nach den ersten 20 m Bodenschicht eine fast 95 m mchtige Chlorit-QuarzitSchieferschicht folgt. Darauf folgt bis in eine Tiefe von 130 m u. GOK eine 15 m mchtige Quarzit-Schicht. Anschlieend sind Chlorit-QuarzitSchiefer auf den folgenden 160 m anzutreffen. In einer Tiefe von 290 m u. GOK liegt erneut Quarzit vor. Dieser hat eine Mchtigkeit von 80 m. Die letzten 30 m werden hier alsAbb. 23 Schichtenprofil und Ausbaudaten des Brunnens 200

Brekzie angesprochen. Diese besteht aus Quarzit und ist stark geklftet.

- 33 -

Grundwasserspiegel: Der GWS fllt durch die Inbetriebnahme der Pumpe fast senkrecht um mehr als 30 m ab. Dies geschieht in weniger als einer Stunde. Anschlieend hat die Kurve einen asymptotischen Verlauf gegen 82 m u. GOK. Der Betriebswasserspiegel liegt dabei zwischen 82 m und 85 m u. GOK. Beim Ausschalten der Pumpe erfolgt ein ebenfalls senkrechter Anstieg des GWS um etwa 30 m. Fr diese Wegstrecke wird weniger als eine halbe Stunde bentigt. Danach steigt die Kurve um weitere 10 m an und verluft asymptotisch gegen 30 m u. GOK. Der Ruhewasserspiegel liegt in der Regel bei 30 m u. GOK in den Monaten April bis Juli. In den folgenden Monaten fllt der Ruhewasserspiegel um mehr als sechs Meter ab. Whrend des Tests mssen die Pumpen fr die Dauer von zwei Stunden in der Zeit von 14 bis 16 Uhr ausgeschaltet bleiben. Dies ist aus dem Kurvenverlauf des GWS in der Abb. 24 im ersten Teilbereich sehr gut ersichtlich. Das anschlieende Anschalten der Pumpe verringert den Grundwasserspiegel auf das Niveau, welches bereits vor dem Abschalten herrschte, whrend er durch das Abschalten der Pumpen rasant an. Der Ruhewasserspiegel liegt zwischen 30 und 35 Meter u. GOK. Die einzelnen Grafiken zu den jeweiligen Monaten befinden sich in den Anlagen 10.4 dieser Arbeit. In der Abb. 24 ist die Zeit whrend die Pumpen in Betrieb sind und die Zeit der ausgeschalteten Pumpen sehr gut zu erkennen. Durch die nicht immer glatt verlaufende Grundwasserspiegelkurve kann der Einfluss von umliegenden Brunnen erkannt werden. Hierfr kommen die Brunnen 154, 206 und 38 in Frage.

Temperatur Die Temperatur fllt bei ausgeschalteten Pumpen von 42C auf 35,5C. Durch das Pumpen wird das Wasser zunchst fr kurze Zeit klter und erwrmt sich dann sehr schnell auf 39C auf. Beim Abschalten der Pumpe wird das Wasser zunchst um weitere 2C wrmer um dann kontinuierlich abzukhlen. Die Abkhlungskurve verluft dabei in Parabelform. Die einzelnen Peaks beim An- und Ausschalten der Pumpe sind markante Kennzeichen. Anhand dieser kann man den genauen Zeitpunkt der Inbetriebnahme der Pumpe feststellen.

- 34 -

Brunnen 20010:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 10:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 10:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 6:00:00 2:00:00 6:00:00 2:00:00 6:00:00

35 40

31

33 45 Grundwasserspiegel [m u. GOK] 50 55 37 60 65 70 75 80 41 T [C] 35

39

43

Grundwasserspiegel [m]

Temperatur [C]

Abb. 24: Typischer Grundwasserspiegel- und Temperaturverlauf fes Brunnens 200

Auswertung mit Aquifer Test 4.2 Der Leistungsquotient betrgt Lq= 0,06 l/(s*m). Die Auswertung der aufgenommenen Datenstze wurde in zwei Bereiche unterteilt. Da in jedem Monat nach einer Pumpphase von sechs Stunden der quasistationre Zustand des Grundwasserspiegels durch einen ueren Umstand immer wieder aufgehoben wird, wird nur der erste Teil der Absenkungskurve betrachtet. Der zweite Teil der Kurve behandelt die Wiederanstiegskurve. Fr die Auswertung der Absenkungskurve wurden folgende Annahmen getroffen: es liegt ein Kluftgrundwasserleiter vor, der 200 m mchtig ist. Der Brunnen ist unvollkommen und die Frderrate betrgt 9 m/h. Das Auswertverfahren mit der Doppelporositt bietet hierbei nur unzufriedenstellende Ergebnisse. Die Typkurve passt sich der Absenkungsgeraden nicht an. Dagegen liefert das Verfahren fr halbgespannte Grundwasserleiter nach HANTUSH sehr gute Ergebnisse. Die Typkurve deckt sich in dem Zeitintervall zwischen 300 Sekunden und 22.000 Sekunden mit der Absenkungskurve. Die HANTUSH-Kurve besitzt zum Startbeginn eine steiler einfallende Absenkung, als die tatschlich gemessene Absenkungskurve im Brunnen 200. Die Transmissivitt liegt dabei bei 3,69 x 10-6 m/s bei Annahme von einem 200 m mchtigen Grundwasserleiter. Der dazugehrige kf-Wert ist 1,85x10-8 m/s. Um einen weiteren Vergleichswert zu erhalten, wurde das Gradlinienverfahren nach COOPER & - 35 -

JAKOB mit herangezogen. Die Absenkungskurve wurde in drei Abschnitte unterteilt. Aus den resultierenden Geraden erhlt man Transmissivitten die zwischen 1,02 x 10-5 m/s und 7,46 x 10-6 m/s schwanken. Die Auswertungen nach THEIS und nach MNCH brachten hnliche Ergebnisse zum Vorschein. Die berechnete Transmissivitt nach THEIS liegen bei 1,96 x 10-5 m/s und nach MNCH bei 2,92 x 10-5 m/s. Das Verfahren nach THEIS & JACOB fand ebenfallsbei der Wiederanstiegskurve Anwendung. Die Typkurve ist relativ gut mit dem gemessenen Wert zur Deckung zu bringen. Dabei wurde ein kf-Wert von 3,04 x 10-7 m/s berechnet und eine Transmissivitt von 6,08 x 10-5 m/s. Dies ist annhernd der Wert den man durch die Absenkungskurve anhand der Berechnung von COOPER & JACOB, THEIS und MNCH erhalten hat. Bei der Berechnung nach HANTUSH ist der kf-Wert um eine Grenordung kleiner. Eine Zusammenfassung aller berechneten Werte ist in der Tabelle 2 noch mal aufgelistet.Tabelle 2: Kennwerte des Brunnens 200 Zeitintervall [s] 0 22.000 Doppelporositt Verfahren Transmissivitt [m/s] 2,61 x 10-5 K-Wert [m/s] 1,31 x 10-7

300 - 1500

Cooper und Jacob

7,45 x 10-6

3,73 x 10-8

2.500 5.000

Cooper und Jacob

1,02 x 10-5

5,09 x 10-8

3.000 15.000

Cooper & Jacob

5,29 x 10-5

2,64 x 10-7

10.000 22.000 300 22.000 10.000 20.000

Theis Hantush Mnch

1,96 x 10-5 3,69 x 10-6 2,92 x 10-5

9,79 x 10-8 1,85 x 10-8 1,46 x 10-7

22.000 30.000

Theis & Jacob

6,08 x 10-5

3,04 x 10-7

Der Brunnen 200 kann laut KRUSEMAN & DE RIDDER anhand seiner Absenkungskurve als ein gespannter Kluftgrundwasserleiter mit Doppelporositt beschrieben werden. Die Auswertungen der Absenkungskurve mittels der Doppelporositt ergab, wie oben bereits - 36 -

erwhnt, keine bereinstimmende Typkurve. Die resultierenden kf-Werte und die Transmissivitt stimmen mit den Berechnungen nach MCH, THEIS und im dritten Teilbereich nach COOPER & JACOB berein. Bei der Betrachtung des Wiederanstiegs konnte festgestellt werden, dass die Gerade die x-Achse bei eine quivalentzeit (t/t`) = 2 schneidet. Laut LANGGUTH & VOIGT knnen daraus zwei Schlsse gezogen werden. Entweder muss der Grundwasserspiegel whrend der Frderphase durch Einspeisungen ernhrt worden sein, so dass sich der Ausgangswasserspiegel vorzeitig einstellen konnte oder der Speicherkoeffizient hat sich whrend der Absenkung verringert, zum Beispiel durch irreversible Kompression. Beide Phnomene knnten hier aufgetreten sein. Der Brunnen 200 ist bis in eine Tiefe von 400 m u. GOK abgeteuft. Nach 300 m folgt stark geklfteter Quarzit. Die wahrscheinliche zustzliche Einspeisung knnte durch Grundwasser aus dem Parano Grundwasserleiter stammen, welches sich entlang von Klften in der brekzisen Schicht bewegt. Hierfr spricht ebenfalls die steigende Temperatur.

- 37 -

5.3.3

Brunnen 206 Der Brunnen 206 liegt im Zentrum der Stadt, unweit des Shopping Tropical. Der Bach Ribereiro de Caldas befindet sich in einer Entfernung von weniger als 100 m. Die genaue Lage ist in der Abb. 25 dargestellt. Dieser Brunnen frdert das Wasser welches das Hotel Residencial Jardim Belveder versorgt, ist jedoch im Besitz des dem Hotels Stella. Die Pumpen werden normalerweise jeden Tag angeschaltet. Die Pumpdauer betrgt dabei wenige Stunden. In dem Zeitraum zwischen 22 Uhr und 6 Uhr wird in der Regel kein Wasser gefrdert. Geologie und Ausbaudaten: Der Brunnen hat eine Ansatzhhe von 678,88 m . NN und eine Endtiefe von 337 m . NN. Der Ausbau des Brunnens ist nicht vollstndig aufgezeichnet worden. In der Abb. 26 ist das Schichtenverzeichnis und der Ausbauplan graphisch dargestellt. Die ersten 275 m der Brunnens wurden durch ein Vollrohr stabilisiert. Darauf folgt mit einer lnge von 34 m ein Filterrohr und anschlieend noch einmal eine Vollrohr-Verrohrung bis

Abb. 25: Lageplan des Brunnen 206

Abb. 26: Schichtenverzeichnis und Ausbaudaten des Brunnens 206

358 m u. GOK. Es ist nicht geklrt, ob ein Filterkies eingebaut wurde. Die

ersten 20 m bestehen hauptschlich aus verwitterten Glimmerschiefern mit den Hauptbestandteilen Ton und Schluff. Darauf folgen hellgraue Chlorit-Quarzit-Schieferlagen. In einer Tiefe von 65 m kommt es zu einer Wechsellagerung von Quarzit mit Chlorit-Quarzit- 38 -

Schiefern. Die einzelnen Lagen haben eine durchschnittliche Mchtigkeit von 3 m. Die Quarzit Lagen bestehen aus hellgrauem Quarzit und haben einen hohen Gehalt an hellen Glimmermineralen (es handelt sich hier wahrscheinlich um Muskovit). Zwischen 80 m und 110 m Tiefe befindet sich eine reine Quarzitschicht. Bis in eine Tiefe von 275 m folgt wiederum ein Chlorit-Quarzit-Schiefer. Dieser wird von einer 2 m mchtigen Quarzitschicht in einer Tiefe von 145 m durchzogen. In den untersten 63 m liegt wiederum ein Quarzit vor. Letzterer ist stark tektonisch beansprucht und wird daher zum Teil auch als Brekzie angesprochen. Der Quarzit ist sehr feinkristallin, hart und hat eine rosa bis violette Frbung. In dem Bereich zwischen 290 und 294 m u. GOK liegen ebenfalls stark tektonisch beanspruchte Schichten vor, auch brekzis sind. Die Verfilterung des Brunnen liegt genau im Bereich der tektonisch am meisten beanspruchten Schicht. Grundwasserspiegel: Der Grundwasserspiegelverlauf ist in der Abb. 27 grafisch dargestellt. Die Darstellung des Monitorings begrenzt sich auf die ersten 24 Stunden. Die folgenden 40 Stunden entsprechen einem normalen Betriebsalltag. Bei angeschalteter Pumpe sinkt der GWS whrend des Monitorings auf ein Niveau unter 55 m u. GOK, dabei nimmt der GWS konstant ab. Der Bereich zwischen 10 bis 18 Uhr ist durch zwei Peaks abgegrenzt. Hierbei muss es sich um einen kurzfristigen Pumpausfall handeln, da der Grundwasserspiegel jeweils danach erneut schnell absinkt. Der Wiederanstieg verluft die erste halbe Stunde rasant, wobei der Grundwasserspiegel um mehr als 7 m ansteigt. Anschlieend ist der Verlauf sehr gleichmig. Nach zehn Stunden hat sich der GWS auf einen Ruhewasserspiegel von 44,3 m u. GOK eingestellt. Der GWS im Normalbetrieb besitzt einen Ruhewasserspiegel von 45,8 m u. GOK. Die Absenkung betrgt im Durchschnitt 5 m. Eine Besonderheit beim Brunnen 206 ist, dass der Brunnen im Einflussbereich eines umgebenden Brunnen stehen muss. Dies ist sehr gut zu erkennen, wenn man die Ruhewasserspiegelwerte zwischen 22 und 6 Uhr des Folgetages betrachtet. Der GWS nimmt um 2,3 m ab, obwohl die Pumpen hier still liegen. In der anschlieenden Pumpphase fllt der GWS zunchst um 5 m ab und whrend der Frderung steigt der GWS. Dies besttigt die Annahme, dass der Brunnenwasserspiegel von einem Brunnen in der nheren Umgebung abhngt. Der einzige Brunnen, welcher sich in der unmittelbaren Nhe befindet ist der Brunnen 39. Dieser ist allerdings laut Unterlagen von Geocladas stillgelegt und durch den Brunnen 206 ersetzt worden. Weitere Brunnen die in Frage kommen sind die Brunnen 41, 42, 43, 200 und 38. Alle befinden sich in einem Umkreis von 80 bis 150 m - 39 -

Entfernung. Der Brunnen 200 kann von vorne rein ausgeschlossen werden, da dessen Pumpen in der Nacht abgeschaltet sind (siehe hierzu Abb. 24). Am wahrscheinlichsten ist also eine Abhngigkeit vom Brunnen 41, da dieser nicht nur die geringste Entfernung zum Brunnen 206 besitzt sondern darber hinaus im normalen Betriebsalltag in der Zeit zwischen 22 Uhr und 10 Uhr Wasser frdert. Diese Tatsache korrelieren sehr gut mit den vorliegenden Grundwasserspiegelschwankungen.Brunnen 20610:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 10:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00 10:00:00 14:00:00 18:00:00 22:00:00

6:00:00

2:00:00

6:00:00

2:00:00

44

6:00:00

35,5

46

36,5

Grundwasserspiegel [m u. GOK]

48

37,5

50

38,5

52

39,5

54

40,5

56 Grundwasserspiegel [m] Temperatur [C]

Abb. 27: Typischer Grundwasserspiegel- und Temperaturverlauf des Brunnens 206

Temperatur: Die Temperatur des GW liegt whrend der Frderung zwischen 38 C und 40,5C. Das GW khlt sich auf einen Temperatur von 36,5C ab, sobald die Frderung eingestellt wird. Es ist sehr auffllig, dass sich die Temperaturschwankungen in einem Intervall von 35,5C bis 40,7C bewegen. Es entstehen sowohl bei der Inbetriebnahme der Pumpe also auch beim Ausschalten der Pumpe eine Temperaturerhhung fr kurze Zeit um durchschnittlich 0,8C. Die konstante Temperaturzunahme whrend der Pumpphase ist ein Zeichen dafr, dass konstant GW aus einer tieferen Schicht gefrdert wird. Auffllig ist, dass die Temperatur des GW nicht mit der Grundwasserspiegelhhe korreliert. Eine Erklrung knnte durch die Tiefenlage des Divers erklrt werden. Mglicherweise wird nicht die gesamte GW-Sule von den Bewegungen im Untergrund beeinflusst. - 40 -

T [C]

Auswertung mit Aquifer Test 4.2 Der Leistungsquotient liegt hier bei Lq= 1,17 l/(s*m).

Fr die Auswertung des Pumpversuchs wurde eine Grundwasserleitermchtigkeit von 300 m angenommen. Des Weiteren wurde eine Frderrate von 19 m/h vorgegeben. Bei der Auswertung anhand der Doppelporositt erhlt man eine gute Angleichung der Typkurve mit der Absenkungskurve. Die dabei errechnete Transmissivitt betrgt 6,06 x 10-5 m/s. Bei dieser Art der Berechnung werden Teilbereiche der Absenkungskurve nicht bercksichtigt, bei denen der Grundwasserspiegel kurzfristig ansteigt. Daher wurde die Absenkungskurve zustzlich anhand des Gradlinienverfahrens nach COOPER & JACOB ausgewertet. Dabei sind zwei verschiedene Steigungen festgestellt worden. Die daraus resultierenden Transmissivitten liegen zwischen 1,07 x 10-4 und 1,99 x 10-4 m/s und sind somit hher als die berechneten Transmissivitten nach der Doppelporositts-Methode. Die Auswertung anhand von MNCH wurde als letztes Verfahren fr die Absenkung vorgenommen. Die Ergebnisse des vorherigen Verfahrens werden hierbei noch mal besttigt und die berechnete Transmissivitt von 1,95 x 10-4 m/s stimmt mit den Ergebnissen nach COOPER & JACOB vollkommen berein (siehe Tabelle 3). Der Wiederanstieg nach THEIS & JACOB lieferte die gleichen Werte wie das Verfahren nach MNCH mit einer Transmissivitt von 1,98 x 10-4 m/s. Die Gerade des Wiederanstiegs schneidet die x-Achse bei einer quivalenzzeit von (t/t)>2. Nach LANGGUTH & VOIGT ist dieser Effekt durch Einspeisungen whrend der Frderphase zu erklren. Die Einspeisung findet dabei aus zwei Bereichen statt. Zu einem wird Wasser aus der hangende