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Schema eines Grundwasserleiters

Laufzeiten des Grundwassers durch den Boden

EIN Grundwasserleiter - aus dem Lateinischen Wasser und ferre: Wasser und tragen - ist ein Grundwasserleiter niedrig in der Substrat (z.B. Sand). Über einen Aquifer kann Wasser aus einem Aquifer gewonnen werden Quelle.

Verwandte Begriffe sind aquitard, eine relativ schlecht durchlässige Schicht, und Wasserhahn (oder Aquifuge), ebenfalls eine schlecht durchlässige Schicht, die über oder unter einem Grundwasserleiter liegt.

Geologischer Hintergrund

Das geologisch Struktur des Untergrundes ist in vielen Bereichen geschichtet: das Substrat besteht aus verschiedenen Schichten. Die Zusammensetzung dieser Schichten kann z. sandig, lehmig oder lehmig sein. Material wie Sand oder Kies hat ein hohes Porosität und ermöglicht einen hervorragenden Grundwasserfluss. Daher fließt das Wasser relativ schnell durch solche Schichten. Material mit geringer Porosität, z. B. fest Mutterfelsen, Ton oder Lehm, lassen Sie das Wasser schlecht bis sehr schlecht durch. Das Wasser fließt hier relativ langsam. Der Einfachheit halber kann davon ausgegangen werden, dass das Wasser in schlecht durchlässigen Schichten nur horizontal fließt; die vertikale Strömung ist im Verhältnis zu den Grundwasserleitern so langsam, dass sie praktisch null ist. Es findet ein Austausch zwischen den verschiedenen Grundwasserleitern statt. Unter höherem Boden hoger Infiltrationsbereiche versickert Grundwasser in tiefere Grundwasserleiter. In niedrigeren Lagen Versickerungsbereiche Es findet ein Abfluss von flacheren Grundwasserleitern an die Oberfläche statt.

Der oberste Grundwasserleiter wird der phreatisches Grundwasser erwähnt. Es phreatische Ebene ist die dünne Zone zwischen dem Wasser gesättigter Boden und der ungesättigte Zone. In Modellen sind die tieferen Grundwasserleiter (artesisches Grundwasser) von oben nach unten nummeriert: erster Grundwasserleiter, zweiter Grundwasserleiter usw. Seitlich kann eine bestimmte Schicht verschwinden, so dass eine solche Nummerierung nicht immer einheitlich erfolgen kann.

Arten von Grundwasserleitern

Es gibt zwei Arten von Grundwasserleitern, die nach ihren physikalischen Eigenschaften klassifiziert werden.

Man spricht von einem geschlossenen oder begrenzter Grundwasserleiter wenn der Grundwasserleiter zwischen undurchlässigen Materialien eingeschlossen ist. Dadurch wird das Grundwasser immobilisiert. Ein offenes oder unbegrenzter Grundwasserleiter ist oben nicht durch ein undurchlässiges Material verschlossen und bestimmt die Grundwasserspiegel.

Geschlossene Grundwasserleiter haben manchmal einen hohen hydrostatischer Druck durch natürlichen Nachschub aus höheren Lagen. An einer aquitard Eine wirtschaftliche Wassernutzung ist aufgrund eines zu geringen hydraulischen Drucks nicht realisierbar. Siehe auch Quellwasser).

Eigenschaften

Die hydraulische Durchlässigkeitt_ich einer Bodenschicht ich mit Dicke d_ich im Grundwasserleiter unterhalb des Wasserspiegels ist:^[1]

${displaystyle T_{mathrm {i} }=K_{mathrm {i} }^{mathrm {h} }cdot d_{mathrm {i} }}$

wahr k^ha_ich das horizontalPermeabilität der Schicht.

Die Durchlässigkeit des gesamten Grundwasserleiters für horizontale Strömung ist die Summe über alle Bodenschichten ich:

${displaystyle T=sum _{i}T_{mathrm {i} }}$

Die durchschnittliche horizontale Permeabilität des gesamten Grundwasserleiters beträgt:

${displaystyle K^{mathrm {h} }={frac {T}{D}}}$

wahr d die Summe ist der Dicken d_ich aller Bodenschichten ich.

Die hydraulische WiderstandW_ich einer Bodenschicht ich mit Dicke d_ich im Grundwasserleiter unterhalb des Wasserspiegels ist:^[1]

${displaystyle W_{mathrm {i} }={frac {d_{mathrm {i} }}{K_{mathrm {i} }^{mathrm {v} }}}}$

wahr k^v_ich das vertikal Durchlässigkeit der Schicht.

Der Widerstand des gesamten Grundwasserleiters gegen vertikale Strömung ist die Summe über alle Bodenschichten ich:

${displaystyle W=sum _{i}W_{mathrm {i} }}$

Die mittlere vertikale Permeabilität des gesamten Grundwasserleiters beträgt:

${displaystyle K^{mathrm {v} }={frac {D}{W}}}$

wahr d die Summe ist der Dicken d_ich aller Bodenschichten ich.

Die Werte von k^ha und k^v kann gemessen werden mit Pumpentests^[2][3]

Für den Fall, dass k^ha_ich und k^v_ich ungleichmäßig sind, dann ist die Durchlässigkeit der Bodenschicht bodem ichanisotrop.

Für den Fall, dass k^ha und k^v ungleich sind, dann ist der gesamte Grundwasserleiter anisotrop.

Ein Grundwasserleiter mit einem Aquitard wird halbbegrenzt Grundwasserleiter genannt. Ein Grundwasserleiter kann mehrere Grundwasserleiter haben. Unterhalb des Aquitards kann sich ein hoher Wasserdruck aufbauen. Der Druck kann mit a . gemessen werden gut überwachen^[4] es reicht bis in die Schicht unterhalb des Aquitards, in der der Wasserspiegel mit hohem Druck über den Wasserspiegel und ggf. auch über Grund ansteigt. Wenn der Druck im Untergrund höher ist als die Oberkante des Messbrunnens, strömt das Wasser aus dem Messbrunnen ab und spritzt bei hohem Überdruck sogar aus dem Messbrunnen. Der Grundwasserleiter wird dann artesisch erwähnt.

Trotz einer hohen Beständigkeit des Aquitards kann noch viel Wasser durch ihn hindurchtreten, da seine Oberfläche groß ist.

Bei der Entwässerung mit Rohren und Gräben (auch horizontale Entwässerung erwähnt, weil die Entwässerungsmittel fast horizontal sind),^[5] oder mit Brunnen (auch genannt vertikale Entwässerung genannt, weil ein Brunnen senkrecht in den Boden geht)^[6] die Anisotropie kann berücksichtigt werden.

Ökologie von Grundwasserleitern

In bestimmten Trockengebieten, wie beispielsweise im australischen Landesinneren, besitzen Grundwasserleiter eine typische Fauna. Da diese Grundwasserleiter in der geologischen Vergangenheit oft verbunden waren, diese Verbindungen heute aber nicht mehr bestehen, haben sich in den jeweiligen Grundwasserleitern unterschiedliche Faunen entwickelt. Darüber hinaus kann der Grundwasserleiter als Unterschlupf für Reliktarten. So wurde Mankurta mityula (Speläogriphacea) erst kürzlich (1998) in einem australischen Grundwasserleiter entdeckt, während seine nächsten Verwandten stygobiot Arten stammen aus Brasilien und Südafrika.

Auch die Neuseeland Kahle Insel besitzt einen Grundwasserleiter.

Kohlendioxidspeicherung

2006 gab es ein Forschungsprojekt, in dem Menschen untersuchten, wie Menschen how Kohlendioxid (CO₂) kann in Grundwasserleitern gespeichert werden. So wurde gehofft Treibhauseffekt verringern.

Wasserstoffgasspeicher

Unterirdische Wasserstoffspeicherung in Grundwasserleitern kann als Netzspeicher von Energie fungieren, die für a Wasserstoffwirtschaft.^[7]

Siehe auch

• versickern
• Grundwasserhydrologie