TU Dresden / Institut fr Geotechnik Professur fr Angewandte Geologie

Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-1

Abschnitt 4 - Grundwasserdynamik

Grundwasserleiter Aquifer (lat. Wassertrger). Allgemeine Bezeichnung fr einen Locker- oder Festgesteinshorizont der mit

Grundwasser erfllt ist. Alle Gesteinskrper, die in der Lage sind bei Wasserzufuhr, dieses zu speichern, wieder

abzugeben und es nach den Gesetzen der Hydrodynamik weiterzuleiten. Alle Gesteinskrper mit einer hohen Wasserdurchlssigkeit in zusammenhngenden

Hohlrumen gegenber den umgebenden Gesteinen. Der zusammenhngende Hohlraum des Gesteinskrpers kann aus Poren, Trennflchen

oder Lsungshohlrumen bestehen.

bersicht zu den Arten der Grundwasserleiter [4-1].

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-2

Grundwassernichtleiter

Aquifuge (lat. Wasservertreiber). Gesteinskrper mit einer sehr niedrigen Wasserdurchlssigkeit und stauenden

Eigenschaften. Gestein kann (rein theoretisch) weder Wasser speichern noch durchlassen. Geologisch nicht mglich, alle Gesteine (auch Tone oder Magmatite) haben eine gewisse

Wasserdurchlssigkeit. Grundwassergeringleiter.

Grundwasserstauer Auitarde (lat. Wasserhemmer). Gesteinskrper mit einer niedrigen Wasserdurchlssigkeit und stauenden Eigenschaften

im Verhltnis zum GWL. Absickernde Wassermenge gegenber der Wasserfhrung im GWL ist vernachlssigbar

(speichert aber leitet nicht). Kann sich im Hangenden / Liegenden des GWL befinden oder ihn allseitig umschlieen.

Wechselwirkungen zwischen Grundwasserleiter und Grundwasserstauer

Schematische bersicht zu verschiedenen hydrogeologischen Grundbegriffen [4-2].

Lage der Grundwas-seroberflche mit freiem und gespann-tem Grundwasser, Grundwasserdruck-flche, Grundwas-sersohle, Druckhhe [4-2].

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-3

Wechselwirkungen zwischen Grundwasserleiter und Grundwasserstauer

Hydrodynamik eines freien Grundwasserleiters [4-3].

Hydrodynamik eines gespannten Grundwasserleiters [4-3].

Inhomogener Grundwasserleiter durch Einschaltung eines stauenden Horizontes [4-4].

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-4

Grundwasserspiegel

Die druckmig ausgeglichene Grenzflche des Grundwassers gegen die Atmosphre,

zum Beispiel in einem Brunnen oder in einer Grundwassermesselle. Hhenlage der Grundwasseroberflche in einem freien GW-Leiter entspricht dem Grund-

wasserspiegel.

Wechselwirkungen zwischen Grundwasserleiter und Grundwasserstauer

Gespanntes Grundwasser [4-3].

Freies Grundwasser [4-3].

Halbgespanntes Grundwasser [4-3].

Halbfreies Grundwasser [4-3].

Einteilung der Grundwasservorkommen nach der Geometrie

des Grundwasserleiters [4-3]

Freies Grundwasser - Rinnentyp

Freies Grundwasser - Trogtyp

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-5

Einteilung der Grundwasservorkommen nach der Geometrie

des Grundwasserleiters [4-3]

Freies Grundwasser - Muldentyp (Lockergestein) Freies Grundwasser - Muldentyp (Festgestein)

Freies Grundwasser - schwebendes Grundwasser

Gespanntes Grundwasser - bedeckter Mulden-typ

Gespanntes Grundwasser - bedeckter Flan-kentyp

Interface freier Grundwasserleiter/Meer an der Kste

Interface freier Grundwasserleiter/Meer auf einer Insel

Interface freier Grundwasserleiter/Meer auf der Insel Nordernay

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-6

Gesetzmigkeiten der Strmung im Grundwasserleiter

Versuchsanordnung von DARCY zur Ermittlung der Gesetzmigkeit der Was-serstrmung in einem por-sen Medium [4-5].

Gesetz von DARCY auf die Verhltnisse in einem real existierenden Grundwasserleiter bertragen [4-6].

Strmungsverwirbelung im Porenraum eines Grundwasserleiters [4-7].

Beispiele fr die hydraulische Leitfhigkeit von Sedimenten

Lockergestein kf-Wert [m/s] Entfernung im Jahr reiner Kies 10-1 - 10-2 315 km/a grobkrniger Sand um 10-3 31,5 km/a mittelkrniger Sand 10-3 - 10-4 3,2 km/a feinkrniger Sand 10-4 - 10-5 315 m/a schluffiger Sand 10-5 - 10-7 3,2 m/a toniger Schluff 10-6 - 10-8 31,5 cm/a schluffiger Ton 10-8 - 10-9 3 cm/a Ton < 10-9 < 3 cm/a

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-7

Geschwindigkeitsbegriffe beim Grundwasser [4-8]

Filtergeschwindigkeit

Bahngeschwindigkeit

Abstandsgeschwindigkeit

Transmissivitt und Speicherkoeffizient

Schematische Darstellung von Durchlssig-keit (hydraulischer Leitfhigkeit) und Trans-missivitt [4-5].

Schematische Darstellung des Speicherkoeffi-zienten [4-7].

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 4-8

Randbedingungen zur lateralen Begrenzung von Grundwasserleitern [4-4]

Bild oben links Randbedingung 1. Art Bild links Randbedingung 2. Art Bild oben rechts Randbedingung 3. Art

Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 4

[4-1] COLDEWEY, G.; KRAHN, L.: Leitfaden zur Grundwasseruntersuchung in Festgesteinen bei Altablagerungen und Altstandorten. - Ministerium fr Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft Nordrhein-Westfalen, Dsseldorf 1991

[4-2] RICHTER, D.: Allgemeine Geologie. - Walter de Gruyter Berlin, 4. Auflage 1992

[4-3] LANGGUTH, H. R.: Vorlesungsskripte zur Hydrogeologie 1987/1988

[4-4] JORDAN, H.; WEDER, H. J.: Hydrogeologie. - Enke Verlag 1995

[4-5] BENDER, F.: Angewandte Geowissenschaften. Band III. - Enke Verlag 1984

[4-6] PRESS, F.; SIEVER, R.: Allgemeine Geologie. - Spektrum Akad. Verlag 1995

[4-7] LANGGUTH, H. R.; VOIGT, R.: Hydrogeologische Methoden. - Springer 1980

[4-8] HLTING, B. & COLDEWAY, W. G.: Hydrogeologie. - Spektrum Verlag 2005