ALBERT

Description: Die Untersuchungen zur Hydrogeologie des Buntsandsteins im östlichen Rhön-Vorland erstrecken sich auf das 49 km große Niederschlagsgebiet der Sulz bis zum Pegel Stockheim. Es stellt ein Repräsentativ-Gebiet für den Buntsandstein des nordbayerischen Schichtstufenlandes (Unterfranken) dar. Im geologischen Teil der Arbeit werden im Wesentlichen die Ergebnisse der Buntsandstein-Kartierung von MOGHIMI (1976) referiert und mit Arbeiten aus benachbarten Buntsandstein-Gebieten Unterfrankens und Südthüringens verglichen. Das Untersuchungsgebiet wird von fast söhlig lagernden Sedimenten des Mittleren und Oberen-Buntsandsteins aufgebaut, die jeweils eine Mächtigkeit von ca. 210 m bzw. 70 - 115 m erreichen. MOGHIMI ist es gelungen, den Mittleren Buntsandstein entsprechend der neueren Stra tigraphie in Volpriehausen-, Detfurth-, Hardegsen- und Sollling-Folge zu gliedern. Sie sind in der Fazies sensu LEPPER (1970) ausgebildet. Die grobkörnigen Basissandsteine der Detfurth- und Hardegsen-Folge ebenso wie die Solling- Folge lassen die für eine Grundwasserführung günstigste Durchklüftung erwarten, während die tonig-schluffigen Sandsteine der Wechselfolgen eine geringere Gebirgsdurchlässigkeit aufweisen. Die Wässer der Sandsteine des Mittleren Buntsandsteins sind als sehr weich bis weich zu bezeichnen, im Willmarser Becken können sie weich bis mittelhart werden (Härte 〉2 mval/l). Die Wässer der karbonatreicheren Ton- und Schluffsteine des Oberen Buntsandsteins (Röt) sind ziemlich hart (Härte 〉 5 mval/l) und besitzen dementsprechend eine zwei- bis dreifach höhere Gesamtmineralisation (425 mg/1 bzw. 11 mval/l) als die Sandstein-Wasser. Es können zwei Haupt-Grundwassertypen im Sinne LANGGUTHs unterschieden werden: - erdalkalische Wässer mit erhöhtem Alkali- und überwiegendem Sulfat-Anteil = unbeeinflußte Sandsteinwässer, und - normal erdalkalische, überwiegend hydrogenkarbonatisehe Wässer = Röt-Wässer und die meisten Wässer aus dem Willmarser Becken. Für das gesamte Einzugsgebiet der Sulz bis zum Pegel Stockheim wird für den Zeitraum 1973 - 1975 eine Wasserbilanz auf der Basis der erweiterten Wasserhaushaltsgleichung aufgestel1t. Der mittlere jährliche Gebietsniederschlag beträgt rund 600 mm; in die Bilanz geht ein um 9 % erhöhtes Niederschlagsdargebot Ng von ca. 650 mm ein, um messtechnisch bedingte Verluste auszugleichen. Im Durchschnitt verdunsten ca. 73 % des Niederschlagsdargebotes Ng. Die potentielle Evapotranspiration ET pot wird für die Klimahauptstation Ostheim v.d. Rhön nach HAUDE bestimmt, auf die mittlere Höhe des Sulz-Niederschlagsgebietes bezogen und anschließend unter Berücksichtigung des Bodenwasserhaushaltes nach PFAU auf aktuelle Verdunstungswerte ETakt korrigiert. Ca. 30 % von Ng gelangen 1973/75 zum Abfluß; der Gesamtabfluß kann nach dem Verfahren von NATERMANN in einen Oberflächenabfluß Aq und einen Grundwasserabfluß Au getrennt werden. Mit Hilfe der Leer 1 auffunktion nach MAILLET wird der Bodenabfluß (Interflow) als Oberflächenabfluß erfaßt. 5 Tage nach einem Starkregen im August 1972 macht der Bodenabfluß 24 % und der Grundwasserabfluß 76 % des Gesamtabflusses am Pegel Stockheim innerhalb eines Zeitraumes von 42 Tagen aus. Der Grundwasserabfluß beträgt im dreijährigen Mittel 90 mm (2,85 1/sec-km^2) und ist damit fast zur Hälfte am Gesamtabfluß beteiligt. Als mittlere jährliche Grundwasserneubi1dungsrate Gw wird ein Wert von 87 mm (2,76 1/sec-km^2) errechnet, der ca. 13 % des mittleren jährlichen Gebietsniederschlags Ng entspricht. Die Winterhalbjahre 1973 und 1974 sind zu trocken und der Oberflächenabfluß im Winter 1975 sehr hoch gewesen, so daß die mittlere Gy-Rate von 87 mm einen Minimalwert darstellt. Durch die Erhöhung des Niederschlages um 9 % erhält man nach der erweiterten Wasserhaushaltsgleichung eine durchschnittlich 60 % größere Grundwasserneubi1dungsrate Gw. Diese höhere Grundwasserneubildung wird durch eine Berechnung nach der MAILLET-Leerlauffunktion, die unabhängig von Klimadaten ist, bestätigt. Im Mittel findet 1973/75 ein Aufbrauch im Bodenspeicher (SQ) und im Grundwasserbereich (SuW) statt, der insgesamt 3 % von Ng ausmacht. Damit ergibt sich die mittlere Wasserbilanz für das Einzugsgebiet der Sulz wie folgt: Ng = Ao + Au +ETakt +- So +- SuW 100% = 16% + 14% + 73% - 2% - 1% 651mm= 103mm+90mm + 474mm -13mm -3mm Für das Bilanzjahr 1973 wurde das Niederschlagsgebiet der Sulz in 12 Teileinzugsgebiete aufgeteilt, deren Wasserhaushalt jeweils getrennt untersucht wurde. Die Grundwasserneubildungsrate Gw variiert 1973 in den Teileinzugsgebieten zwischen 40 und 112 mm. Das Niederschlagsdargebot und der Oberflächenabfluß beeinflussen die Grundwasserneubildung im Buntsandstein am meisten. Ein Teil des neugebildeten Grundwassers gelangt aus den höher gelegenen Teileinzugsgebieten Über das zusammenhängende Kluftsystem des Buntsandsteins in die hydraulisch tiefer gelegenen Talzonen der Sulz und führt dort zu einem erhöhten Grundwasserabfluß, der rund die Hälfte des gesamten Grundwasserabf1usses am Pegel Stockheim ausmacht. In diesen Talzonen ist der höchste Erschließungserfolg durch Brunnen zu erwarten. Als langfristig kontinuier1ich verfügbar wird der mittlere sommerliche Grundwasserabfluß 34 mm angenommen, was einer Grundwassermenge von ca. 50 1/sec = 4300 m /d entspricht. Durch hydrologisc he Pumpversuche ließen sich die Aquifer-Kennziffern Transmissivitat und Speicherkoeffizient bestimmen. Die zeitliche Absenkung und Wiederauffüllung werden nach instationären Methoden ausgewertet. Die Anwendbarkeit dieser Verfahren bei Kluftaquifers wird diskutiert. Die Transmissivitäts-Werte reichen von 1-10^-5 bis 9*10^-4 m^2 /sec, leistungsfähige Brunnen sind nur bei einer Transmissivität von 〉1*10^-4 m^2/sec zu erwarten. Der Speicherkoeffizient liegt zwischen 0,2 und 2,1 % (Mittel: 1,3 %) ; er charakterisiert die Größe des Kluftvolumens, da das Grundwasser im Buntsandstein hauptsächlich auf Klüften zirkuliert. Das geringe Speichervolumen des Buntsandsteins ist der Grund dafür, daß durchschnittlich ca. 90 % der mittleren jährlichen Grundwasserneubildungsrate im selben Jahr wieder als Grundwasser in den Vorfluter Übertreten.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen