Zusammenfassung
Zur nachhaltigen Bewirtschaftung des Grundwassers ist eine genaue Kenntnis der Grundwasserneubildung erforderlich. Diese ist nur schwer direkt zu messen, kann aber mithilfe von Wasserbilanzen abgeschätzt werden. Im Alpenvorland gibt es einige Schotterkörper, die sich aufgrund ihrer hydrogeologisch weitgehend isolierten Lage besonders gut für derartige Berechnungen eignen. Für einen altquartären Schotterkörper, das Böhener Feld, wurde eine Wasserbilanz erstellt und versucht, die Haushaltsgrößen mit einfachen Methoden zu bestimmen. So wurde die Schüttung aller Quellen ermittelt und mit langjährigen Schüttungsdaten einer Quelle auf das jährliche Mittel normiert. Niederschlags- und Verdunstungswerte wurden von nahegelegenen Klimastationen übernommen. Mithilfe der Monte-Carlo-Methode wurden die Eingangsparameter mit ihren Unsicherheiten berücksichtigt und ihr Einfluss auf die Zielgrößen der Wasserbilanz betrachtet. Dies ermöglichte die Bewertung der Aussagekraft der Wasserbilanz. So konnte erstmalig auch eine Versickerung in den unterlagernden tertiären Aquifer quantifiziert werden. Da zahlreiche Brunnen diesen Grundwasserleiter erschließen, ist die Kenntnis dieser Neubildung von großer Bedeutung.
Abstract
Sustainable groundwater management also requires detailed knowledge of the aquifer recharge. Because direct recharge measurements are often difficult to realize and may not be spatially representative, a more common method to quantify water resources and recharge is by water balances. In the Alpine Foreland, a detailed water balance was carried out for a Quaternary meltwater gravel field (Böhener Feld). This gravel field is hydrogeologically largely isolated and therefore suitable to define required parameters by using low-cost field methods. Discharge was measured at springs and hydrographic analyses were used to normalize runoff. In addition, climate data were acquired from nearby measuring stations. With the Monte Carlo technique it was possible to quantify the parameters of the water balance, their uncertainties and their influences on each other. This enabled evaluation of the validity of the water balance. The method also enabled first-time quantification of recharge into the underlying Tertiary aquifer. With numerous wells reaching into this aquifer, precise knowledge of such recharge is required.
Literatur
Ajami, N.K., Hornberger, G.M., Sunding, D.L.: Sustainable water resource management under hydrological uncertainity. Water Resour Res 44, W11406 (2008)
Anderson, M.P.: Heat as a ground water tracer. Ground Water 43(6), 951–968 (2005)
Arnold, J.G., Allen, P.M.: Estimating hydrologic budgets for three Illinois watersheds. J Hydrol 176, 57–77 (1996)
Arnold, J.G., Allen, P.M.: Automated methods for estimating baseflow and ground water recharge from streamflow records. J Am Water Resour Assoc 35(2), 411–424 (1999)
Arnold, J., Muttiah, R., Srinivasan, R., Allen, P.: Regional estimation of base flow and groundwater recharge in the upper Mississippi river basin. J Hydrol 227(1–4), 21–40 (2000)
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL): Wetterstation Nr. 103, Lautrach. www.lfl.bayern.de/agm/daten.php?statnr=103. Zuletzt aufgerufen im Dez. 2011 (2011a)
Bayerische Landesanstalt für Landwirtschaft (LfL): Wetterstation Nr. 38, Spitalhof. www.lfl.bayern.de/agm/daten.php?statnr=38. Zuletzt aufgerufen im Dez. 2011 (2011b)
Bayerisches Landesamt für Umwelt: Merkblatt Nr. 1.4/6 Nutzung tiefer Grundwässer 8 S. Bayer. Geol. Landesamt, Augsburg (1995)
Bellmann, U.: Erläuterungen zur geologischen Karte des Gebietes südöstlich von Memmingen (Quartär/Molasse), mit einer speziellen Darstellung der hydrogeologischen Verhältnisse, 148 S. Unveröff. Diplomarbeit am Lehrstuhl für Ingenieurgeologie der Technischen Universität München (2009)
Bosch, U.: Antrag zur Ausweisung eines Schutzsgebietes, Basisgutachten für die Brunnen III und IV des Zweckverbandes zur Wasserversorgung der Woringer Gruppe. Landkreis Unterallgäu, Markt Rettenbach (2005)
Chen, X., Zhang, Z.-C., Zhang, X.-N., Chen, Y.-Q., Qian, M.-K., Peng, S.-F.: Estimation of groundwater recharge from precipitation and evapotranspiration by lysimeter measurement and soil moisture model. J Hydrol Eng 13(5), 73–82 (2008)
Cherkauer, D.S., Ansari, S.A.: Estimating ground water recharge from topography, hydrogeology, and land cover. Ground Water 43(1), 102–112 (2005)
Crosbie, R.S., Binning, P., Kalma, J.D.: A time series approach to inferring groundwater recharge using the water table fluctuation method. Water Resour Res 41(1), W01008 (2005)
Deutsches Institut für Normung e. V. – DIN 4021: Baugrund; Aufschluss durch Schürfe und Bohrungen sowie Entnahme von Proben (1990)
Deutsches Institut für Normung e. V. – DIN 18130: Baugrund; Unteruschungen von Bodenproben. Bestimmung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwertes (1998)
Deutsches Institut für Normung e. V. – DIN 18123: Baugrund; Untersuchung von Bodenproben. Bestimmung der Korngrößenverteilung (2011)
Ebel, R.: Lachen, Hydrogeologisches Basisgutachten Krebsbachquellen: AZ 020806. Unveröff. Gutachten, Bad Wurzach-Arnbach (2003)
Finch, J.W.: Estimating direct groundwater recharge using a simple water balance model—sensitivity to land surface parameters. J Hydrol 211(1–4), 112–125 (1998)
Fixl, L.: Erläuterungen zur geologischen Karte des Gebietes bei Woringen, südöstlich von Memmignen mit einer speziellen Darstellung der hydrogeologischen Verhältnisse 121 S. Unveröff. Diplomarbeit, München (2009)
Flint, A.L., Flint, L.E., Kwicklis, E.M., Fabryka-Martin, J.T., Bodvarsson, G.S.: Estimating recharge at Yucca Mountain, Nevada, USA: comparison of methods. Hydrogeol. J. 10, 180–204 (2002)
Glynn, P.D., Plummer, L.N.: Geochemistry and the understanding of ground-water systems. Hydrogeol. J. 13(1), 263–287 (2005)
Healy, R.W., Cook, P.G.: Using groundwater levels to estimate recharge. Hydrogeol. J. 10(1), 91–109 (2002)
Hölting, B., Coldewey, W.G.: Hydrogeologie: Einführung in die allgemeine und angewandte Hydrogeologie, 441 S. Spektrum Akad. Verl., Heidelberg (2009)
INGEO – Beratende Ingenieure und Geologen für Umwelttechnik und Grundbau GmbH: Hydrogeologisches Gutachten zur Wasserversorgung Markt Ottobeuren, Teil 2: Untersuchungsgebiet Guggenberg und Hungerbrunnen: AZ 0907_91. Unveröff. Gutachten, Friedberg (1992)
Jerz, H., Wagner, R.: Geologische Karte von Bayern (1:25000), Blatt Nr. 7929 Amendingen, 131 S. Bayer. Geol. Landesamt, München (1978)
Kunstmann, H., Kinzelbach, W.: Quantifizierung von Unsicherheiten in Grundwassermodellen. Math Geol 2, 3–15 (1998)
Kunstmann, H., Kastens, M.: Determination of stochastic well head protection zones by direct propagation of uncertainities of particle tracks. J Hydrol 323, 215–229 (2005)
Mau, D.P., Winter, T.C.: Estimating ground-water recharge from streamflow hydrographs for a small mountain watershed in a temperate humid climate, New Hampshire, USA. Ground Water 35(2), 291–304 (1997)
Scanlon, B.R., Healy, R.W., Cook, P.G.: Choosing appropriate techniques for quantifying groundwater recharge. Hydrogeol. J. 10(1), 18–39 (2002)
Scanlon, B.R., Reedy, R.C., Stonestrom, D.A., Prudic, D.E., Dennehy, K.F.: Impact of land use and land cover change on groundwater recharge and quality in the southwestern US. Glob Change Biol 11(10), 1577–1593 (2005)
Sophocleous, M.: Interactions between groundwater and surface water: the state of the science. Hydrogeol. J. 10(1), 52–67 (2002)
de Vries, J.J., Simmers, I.: Groundwater recharge: an overview of processes and challenges. Hydrogeol. J. 10(1), 5–17 (2002)
Winter, T.C.: Uncertainties in estimating the water balance of lakes. J Am Water Resour Assoc 17, 82–115 (1981)
Xu, C.Y., Chen, D.: Comparison of seven models for estimation of evapotranspiration and groundwater recharge using lysimeter measurement data in Germany. Hydrol Process 19(18), 3717–3734 (2005)
Danksagung
Das Projekt fand im Rahmen der Informationsoffensive Oberflächennahe Geothermie Bayern (LfU) statt. Dank gilt den Kollegen Bernhard Lempe und Lea Fixl, die an diesem Projekt beteiligt waren sowie insbesondere Horst Tauchmann von der Firma GeoUmweltTeam, der dieses Projekt mit konstruktiven Anregungen unterstützt hat. Harald Kunstmann, Stefanie Vogl und Valentin Wagner wird für die wertvollen Hinweise zur Berechnung der Unsicherheiten gedankt.
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Bellmann, U., Scholz, H. & Goldscheider, N. Wasserbilanzen und ihre Unsicherheiten am Beispiel eines quartären Schotterkörpers im Alpenvorland. Grundwasser 18, 129–139 (2013). https://doi.org/10.1007/s00767-012-0206-0
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