Studiengang Bauingenieurwesen (Master) Fachhochschule Augsburg Skriptum Abschnitt Grundwasser

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Friedrich Schreiber
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1 Studiengang Bauingenieurwesen (Master) Fachhochschule Augsburg Skriptum Abschnitt Grundwasser GW - J. Eberl

2 Inhaltsübersicht Grundwasser 1. Wasser im Boden Definitionen Grundwasser 2. Fachbegriffe Grundwasser 3. Grundwasserstockwerke 4. Grundwasserstandsschwankungen, Messstellen 5. Grundwassergleichenpläne (Äquipotential-Linien) 6. Parameter zur Beschreibung der GW-Strömung 7. Pumpversuchsauswertung (stationär) 8. Weiterführende Literatur GW - J. Eberl

Grundwasserstandsschwankungen, Messstellen 5.

3 1.1 Definition Grundwasser DIN 4049: Unterirdisches Wasser, das die Hohlräume der Erdrinde zusammenhängend ausfüllt und dessen Bewegung ausschließlich von der Schwerkraft und den durch die Bewegung selbst auslösenden Reibungskräften bestimmt wird Wasserhaushaltsgesetz (WHG): Unterirdisches Wasser in der Sättigungszone, das in unmittelbarer Berührung mit dem Boden oder dem Untergrund steht GW - J. Eberl

Bewegung selbst auslösenden Reibungskräften bestimmt wird Wasserhaushaltsgesetz (WHG): Unterirdisches

4 1.2 Wasser im Boden GW - J. Eberl

5 2.1 Fachbegriffe Grundwasser 1) Ungespannter Grundwasserleiter Grundwasserleiter ungesättigte Zone Freie Grundwasseroberfläche gesättigte Zone Grundwassersohlschicht Aquifer = Grundwasserleiter Aquiclude = Grundwassernichtleiter = Grundwasserhemmer 2) Gespannter Grundwasserleiter Grundwasserüberdeckung Grundwasserleiter Druckfläche des gespannten Grundwassers Oberfläche des gespannten Grundwassers gering bis halbdurchlässig : Leaky Aquifer Grundwassersohlschicht aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

Gespannter Grundwasserleiter Grundwasserüberdeckung Grundwasserleiter Druckfläche des gespannten Grundwassers Oberfläche des

6 2.2 Fachbegriffe Grundwasser 3) Artesisch gespannter Grundwasserleiter (Artese) Druckfläche des artesisch gespannten Grundwassers Freie Grundwasser oberfläche schwebendes Grundwasserstockwerk aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

gespannten Grundwassers Freie Grundwasser oberfläche

7 2.3 Fachbegriffe Grundwasser aus Hölting 2005 GW - J. Eberl

8 3.1 Grundwasserstockwerke Grundwasserstockwerke Grundwasserüberdeckung des 1.Stockwerkes Grundwasserleiter 1.Stockwerk Freie Grundwasseroberfläche des ungespannten 1. Stockwerkes Grundwassersohlschicht des 1. Stockwerkes = Grundwasserüberdeckung des 2. Stockwerkes Druckfläche des gespannten 2. Stockwerkes Oberfläche des gespannten 2.Stockwerkes Grundwasserleiter 2.Stockwerk Grundwassersohlschicht des 2. Stockwerkes aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

Stockwerkes = Grundwasserüberdeckung des 2. Stockwerkes Druckfläche des gespannten 2.

9 3.2 Grundwasserstockwerke OG = Oberes Grundwasserstockwerk HHK = Haupthemmerkomplex TG = Tieferes Grundwasserstockwerk Leakage nach Schuler GW - J. Eberl

10 4.1 Messstellen Ausbau von Grundwassermessstellen Pegelkopf Vollrohr Dichtung Gegenfilter Filterrohr Filterkies Sumpfrohr? Dichtung GW - J. Eberl

11 4.2 Grundwasserschwankungen Monatsumme Niederschläge (mm) Niederschläge mit Ganglinien - Wertachtal bei Augsburg Niederschlag Messtelle 1 Messstelle 2 Messstelle 3 Pf ingsten HW gem. am 497,00 496,50 496,00 495,50 495,00 494,50 494,00 493,50 493,00 492,50 492,00 491,50 491,00 490,50 490,00 489,50 489,00 488,50 488,00 487,50 487,00 486,50 Jan 97 Mai 97 Sep 97 Jan 98 Mai 98 Sep 98 Jan 99 Mai 99 Sep 99 Jan 00 Mai 00 Aug 00 Dez Jul 01 Nov Jun 02 Sep 02 Jan 03 Mai 03 GwSpiegel (NN+m) Sep 03 Jan 04 Mai 04 Sep 04 Januar 1997 bis Sep 2004 aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

am 497,00 496,50 496,00 495,50 495,00 494,50 494,00 493,50 493,00 492,50 492,00 491,50 491,00 490,50 490,00 489,50 489,00 488,50 488,00 487,50 487,00 486,50 Jan 97 Mai 97

12 5.1 Grundwassergleichen / -Isohypsen Oberes freies Grundwasserstockwerk OG (dünne Linien) Tieferes gespanntes Grundwasserstockwerk TG (dicke Linien) aus Schuler 1989 GW - J. Eberl

13 6.1 Parameter Grundwasserströmung Hydraulisches Gefälle: i = h / l Durchlässigkeitsbeiwert: kf = V / (A x i) (DARCY) Transmissivität: T = kf / M Leakageformel Q = (kv * A * dh) / M Faustformel GW-Aufstau (ungünstigster Punkt): dh = 0,5 * L * i * cos 2 τ (SCHNEIDER 1981) GW - J. Eberl

kf / M Leakageformel Q = (kv * A * dh) / M Faustformel GW-Aufstau

14 6.2 Parameter Grundwasserströmung Parameter Grundwasserströmung (1) Q = kf x M x B x J m³/s Durchflussmenge (1a) kf = Q / ( M x B x J ) = Q / ( A x J ) m/s kf-wert, Hydraul.Leitfähikeit A = M x B = Durchflussfläche (2) Q / A = vf m/s Filtergeschwindigkeit J = Gefälle der GwOberfläche (Gradient) (3) kf = vf x 1 / J m/s kf-wert, Durchlässigkeitsbeiwert, Hydraul.Leitfähikeit (3a) vf = kf x J m/s Filtergeschwindigkeit (4) va = vf / no m/s Abstandsgeschwindigkeit des Grundwasserstromes ("Fliessgeschwindigkeit") (4a) va = kf x J / no m/s Abstandsgeschwindigkeit no = nutzbares Porenvolumen Bahngeschwindigkeit des Grundwasserteilchens aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

Leitfähikeit A = M x B = Durchflussfläche (2) Q / A = vf m/s Filtergeschwindigkeit J = Gefälle der GwOberfläche (Gradient) (3) kf = vf x 1 / J m/s kf-wert,

15 7.1 Pumpersuchsauswertung Pumpversuchsauswertung - Stationäre Verfahren Nur Brunnen - 1 Pumpmenge (DAHLHAUS) Ungespannter GwLeiter Gespannter GwLeiter Q (m³/s) Q (m³/s) Gw Oberfläche in Ruhe Gw Druckfläche in Ruhe H (m) s (m) Grundw asserdeckschicht s (m) M (m) Grundw assersohle Grundw assersohle k f = Q / [(H - s / 2) * s] k f = Q / (M * s) aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

in Ruhe Gw Druckfläche in Ruhe H (m) s (m) Grundw asserdeckschicht s (m) M (m) Grundw assersohle

16 7.2 Pumpersuchsauswertung Pumpversuchsauswertung - Stationäre Verfahren Nur Brunnen - 2 Pumpmengen (PAAVEL/ BIESKE) Ungespannter GwLeiter Gespannter GwLeiter Q1 / Q2 (m³/s) Q1 / Q2 (m³/s) s1 s1 s2 s2 H H y1 y1 y2 y2 M y = H - s y = H - s k f = 2 * (Q2 - Q1) / (y1 - y2) k f = (Q2 - Q1) / [M * (y1 - y2)] aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

Q1 / Q2 (m³/s) s1 s1 s2 s2 H H y1 y1 y2 y2 M y = H - s y = H - s k f = 2 * (Q2 - Q1) /

17 7.3 Pumpersuchsauswertung Pumpversuchsauswertung - Stationäre Verfahren Mit 2 Messstellen - 1 Pumpmenge (DUPUIT-THIEM)) Ungespannter GwLeiter Gespannter GwLeiter Q (m³/s) Q (m³/s) P1 P2 s1 s2 s1 s2 y1 y2 H H y1 y2 M y = H - s x1 x1 x2 x2 Y = H - s k f = [Q * ln (x2/ x1)] / [π * ( y2² - y1²)] k f = [Q * ln (x2/ x1)] / [2π * M* ( y2 - y1)] aus Vorlesung Schuler GW - J. Eberl

s2 s1 s2 y1 y2 H H y1 y2 M y = H - s x1 x1 x2 x2 Y = H - s k f = [Q * ln (x2/ x1)] / [π * ( y2²

18 8. Weiterführende Literatur HÖLTING, B., COLDEWEY, W.G. (2005): Hydrogeologie.- München (Elsevier) HERTH, W., ARNTS, E. (1994 ): Theorie und Praxis der Grundwasserabsenkung. - Berlin (Ernst & Sohn) LANGGUTH, H.-R., VOIGT, R. (2004): Hydrogeologische Methoden. - Berlin, Heidelberg, New York (Springer) BUSCH, K.-F., LUCKNER, L., THIEME, K. (1993): Geohydraulik.- Stuttgart, Berlin (Borntraeger) GW - J. Eberl

- Berlin (Ernst & Sohn) LANGGUTH, H.-R., VOIGT, R. (2004): Hydrogeologische Methoden.

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