Hydrogeologie_Abschnitt_006

TU Dresden / Institut fr Geotechnik Professur fr Angewandte Geologie

Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 6-1

Abschnitt 6 - Grundwasserleiter

Porengrundwasserleiter

Schematische Darstellung des Zusammenhanges zwischen Kugelpackung und Porositt [6-1].

Beispiele fr Porenvolumen [n]

Sediment n Faulschlamm, Torf 0,70 ... 0,90 Tonablagerungen (jung) 0,60 ... 0,90 Tone (weich) 0,50 ... 0,70 Tone (steif) 0,35 ... 0,50 Tone (fest) 0,20 ... 0,35 Lehm, Geschiebemergel 0,25 ... 0,30 Sande (gleichfrmig) 0,30 ... 0,50 Sande und Kiese (ungleichfrmig) 0,25 ... 0,35

Abhngigkeit der Porositt von der Kornsortierung (Feinkornanteil) [6-2].




Beziehungen zwischen Gesamtporen-, Nutz-poren- und Haftwasserraum in Abhngigkeit von der Korngre klastischer Sedimente [6-3]. T-Ton, U-Schluff, S-Sand, G-Kies, X-Steine

Klassifizierung der klastischen Lockergesteine nach der Korngre gem DIN 4022 und 4023 [6-4].

Darstellung der Kornsummenkurve eines Sedimentes nach DIN 18123 [6-5].




Tabelle zur Ermittlung des k-Wertes aus der Kornsummenkurve nach BEYER [6-6].

Beispiele fr Kornsummenkurven verschiedener Sedimente [6-2].



Wirkungen des Strmungsdruckes

des flieenden Grundwassers in nichtbindigen Lockergesteinen

Suffosion

Umlagerung und Transport feinkrniger Fraktionen im vorhandenen Porenraum eines nicht-bindigen Lockergesteines durch den Sickerwasserstrmungsdruck (ohne) Zerstrung der Gerststruktur. Effekte: Erhhung des Porenvolumens, Verringerung der Dichte, Erhhung der Durchlssig-keit, Vorbereitung der Erosion

innere Suffosion [6-7, 6-8] im Inneren des nichtbindigen Locker-

gesteines in Richtung der Grundwasserstrmung Korngerst der groben Partikel bleibt in

seiner Lage erhalten Effekte siehe oben

uere Suffosion [6-7, 6-8] an der (zur) freien Oberflche eines

nichtbindigen Lockergesteins (Quellen) Grundwasserstrmung ist zur freien

Oberflche gerichtet Teilchenbewegung entgegen der

Schwerkraft Effekte siehe oben

Kontakt-Suffosion [6-7, 6-8] im Kontaktbereich unterschiedlich

zusammengesetzter Lockergesteine aus dem feinkrnigeren Sediment werden

feine Teilchen in das grobkrnigere hi-neintransportiert und setzen dort den Porenraum zu

schneller bergang zur inneren Erosion mglich

Effekte siehe oben

Kolmation

Prozess der Ablagerung feinkrniger Fraktionen aus dem strmenden Wasser im vorhandenen Porenraum eines nichtbindigen Lockergesteines, dabei kann es zur einer Verringerung der Wasserdurchlssigkeit des Lockergesteines kommen.



Wirkungen des Strmungsdruckes

des flieenden Grundwassers in nichtbindigen Lockergesteinen

Erosionsvorgnge innerhalb eines Lockergesteines

Umlagerung und Transport fast aller Kornfraktionen eines nichtbindigen oder schwach bin-digen Lockergesteins durch den Sicker- oder Grundwasserstrmungsdruck in grere, bereits vorhandene Hohlrume unter Zusammenbruch der Gerststruktur des Sedimentes.

innere Erosion[6-8] Kornumlagerung im Inneren des nichtbin-

digen Lockergsteines bis zum Zusammen-bruch der Gerststruktur

Kanalbildung in Strmungsrichtung

uere Erosion [6-8] an der (zur) freien Oberflche eines nicht-

bindigen Lockergesteins (Quellen) bis zum Zusammenbruch der Gerststruktur

die groben Teilchen bilden im Unter-schied zur Struktur des Sedimentes bei der Suffosion kein eigenstndiges Gerst mehr aus

Kontakt-Erosion [6-8] im Kontaktbereich von Lockergesteinen

mit unterschiedlicher Korngre bis zum Zusammenbruch der Gerststruktur

Fortsetzung der Kontaktsuffosion im feinkrnigen Sediment gleichzeitig

innerer Erosion mit Kanalbildung



Kluftgrundwasserleiter

Standorte von Brunnen mit sehr groen Ergiebigkeiten und ihre Bindung an Strungszonen [6-6].

Standorte von Quellen mit sehr groen Ergie-bigkeiten und ihre Bindung an Strungs-zonen [6-6].

Hydraulische Leitfhigkeiten von ungeklfteten und geklfteten Festgesteinen [6-9].

Gestein Klftigkeitsziffer = 1

Gesteinsart kf-Wert [m/s]

ffnungsweite [mm]

kf-Wert [m/s] in der Kluftrichtung

Kalkstein 0,36 bis 23 10-11 0,1 0,7 10-2

Sandstein - Karbon 0,29 bis 6 10-9 0,2 0,6 10-1 Sandstein - Devon 0,21 bis 2 10-9 0,4 0,5 10-1 Mischgesteine sandig-kalkig tonig-sandig kalkig-tonig

0,33 bis 33 0,85 bis 130 0,27 bis 80

10-10 10-11 10-10

0,7 1,0

2,5 0,7

10

Granite 0,5 bis 2 10-8 2,0 0,6 Tonsteine 0,7 bis 1,6 10-8 4,0 0,5 103 Kalksteine 0,7 bis 120 10-7 Dolomitgesteine 0,5 bis 1,2 10-6 6,0 1,6 103




Systematik der Trennflchen fr die Kluftwasserleitung [6-10].

Raumstellung der Trennfugen als Kluftrose (links) und Lagenkugelprojektion (rechts) [6-10].




Anisotropie des Wasserflusses im Gestein in Abhngigkeit von der Anzahl der Trennfugenscharen [6-10] / links - eine Trennfugenschar; rechts - drei Trennfugenscharen

Kluftkrperformen durch Verschnitt unterschiedlicher Trennflchenscharen [6-11]. links - Wrfelmodell; Mitte - Plattenmodell; rechts - Blockmodell

Kluftwasserleitung in einem Sulenbasalt [6-12].

Klassifikation des Kluftabstandes [6-10].




Trennfugen enden auerhalb des Aufschlussbereiches

Trennfugen enden teils auerhalb des Aufschlussberei-ches, teils an anderen Fugen

Trennfugen enden teils an anderen Fugen, teils im Gestein

Trennfugen enden im Gestein

Begrenzung der Trennfugen [6-10].

Modell fr die Ermittlung der Trennfugen-durchlssigkeit [6-2].

Modell fr die Ermittlung der Trennfugen-durchlssigkeit [6-2].

Trennfugendurchlssigkeit und Porendurchlssigkeit im Fest-gestein [6-2].




Gebirgsdurchlssigkeit fr verschiedene Festgesteine [6-10].

Karstgrundwasserleiter

Lsung und Fllung bei der Kohlensureverwitterung in Kalksteinen [6-12].




Bild oben links Grundwasser im Karst [6-12]. Bild unten links Donauversickerung bei Immendingen [6-13]. Bild unten rechts Lineationen und Fliewege des Donauwassers zur Aachquelle [6-12].

Porositt, Durchlssigkeit und Porengrsse in Karbonatgesteinen [6-4].




Hohlraumtypen und -gren in Karstgrund-wasserleitern [6-4]

Karstgrundwasserspeicherung [6-4]. a-Speicherung nahezu Null b-Speicherung in der Mulde c-Leerlaufen des Grundwas-serleiters bis zum Gleichge-wicht mit der Oberflche d/e-Speicherung unterhalb des Quellniveaus

Jahreszeitlich wechselnde Grundwasserstnde in Karstgrundwasserleitern [6-4].



Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 6

[6-1] NICKEL, E.: Grundwissen in Mineralogie. - Ott Verlag, Thun, 5. Auflage 1995

[6-2] LANGGUTH, H. R.: Vorlesungsskripte zur Hydrogeologie 1987/1988

[6-3] HLTING, B. & COLDEWAY, W. G.: Hydrogeologie. - Spektrum Verlag 2005

[6-4] JORDAN, H.; WEDER, H. J.: Hydrogeologie. - Enke Verlag 1995

[6-5] VOTH, B.: Boden. Baugrund und Baustoff. - Bauverlag GmbH

[6-6] BENDER, F.: Angewandte Geowissenschaften. Band III. - Enke Verlag 1984

[6-7] REUTER, F.; KLENGEL, K. J.; PASEK, J.: Ingenieurgeologie. - Deutscher Verlag fr Grundstoffindustrie GmbH, Leipzig und Stuttgart, 3. Auflage 1992

[6-8] PRINZ, H.: Abriss der Ingenieurgeologie. - Ferdinand Enke Verlag, 2. Auflage, Stuttgart 1991

[6-9] Lexikon der Geowissenschaften. Band 1 - 6. - Spektrum Verlag 2000/2001

[6-10] COLDEWEY, G.; KRAHN, L.: Leitfaden zur Grundwasseruntersuchung in Festgesteinen bei Altablagerungen und Altstandorten. - Ministerium fr Umwelt, Raumordnung und Landwirtschaft Nordrhein-Westfalen, Dsseldorf 1991

[6-11] STRAYLE, G.: Ergiebigkeitsuntersuchungen in Festgesteinsaquiferen. - Informationen des Geologischen Landesamtes Baden-Wrttemberg Nr. 6, Freiburg i. Br. 1994

[6-12] VOGELSANG, D.: Grundwasser. - Springer Verlag 1998

[6-13] THURNER, A.: Hydrogeologie. - Springer Verlag 1967

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