ALBERT

Description: Aus drei Gebieten von Berlin (West), die einen geologisch verschiedenen, aber jeweils ziemlich homogenen Aufbau besitzen, wurden ca. 60 Grundwasserstandsganglinien und klimatologische Datenreihen analysiert. Das Ziel ist es, das allgemeine zeitliche Verhalten der Grundwasseroberfläche dieser Gebiete zu beschreiben und in Verbindung damit die Grundwasserneubildung zu berechnen. Grundlage der Untersuchung sind die Trend- und die Spektralanalyse. Bei der Trendanalyse wurden Polynome 3. Grades auf ihre Anwendung als Trendfunktion hin überprüft. Es zeigte sich, dass eine gute Approximation des langfristigen Verhaltens der Grundwasseroberfläche häufig nur durch Polynome 2. oder 3. Grades gegeben ist. Erst dann ist auch für einen begrenzten zukünftigen Zeitraum eine genaue Prognostizierung des mittleren Grundwasserstandes möglich und somit auch eine Abschätzung, wie sich zu künftige Grundwasserentnahmen auswirken können. Für die Spektralanalyse wurde aufgrund einer vergleichenden Darstellung von drei Berechnungsmethoden das auf der Theorie der stochastischen Prozesse basierende und von BLACKMAN & TUKEY (1959) erweiterte Verfahren zur Analyse der hier vorliegenden Zeitreihen als das am besten geeignete angesehen. Für die Untersuchung wurde ein entsprechendes EDV-Programm erstellt. Die Spektralanalyse ergab zwei Periodenbereiche, die sowohl in den Grundwasserstandsganglinien als auch in den klimatologischen Reihen Vorkommen. Vorherrschend sind Schwingungen, die durch 60 - 80-monatige Perioden in einer allgemeinen Form quantifiziert werden können. Daneben ist eine Jahresperiode vorhanden, die allerdings in den Grundwasserstandsganglinien nur teilweise, abhängig vom Flurabstand der Grundwasseroberfläche, nachzuweisen ist. Abhängig vom Auftreten der mehrjährigen und jährlichen Perioden setzt sich auch die Grundwasserneubildung aus zwei Anteilen zusammen. Als Bezugsgröße wurde die als klimatische Wasserbilanz definierte Größe (Niederschlag minus potentieller Evapotranspiration) angesehen. Bei tieferliegender Grundwasseroberfläche ist nur der Anteil aus dem langzeitlichen Schwingungsverlauf vorstehend aufgeführter Größe anzusetzen, während bei nachweisbarer Jahresperiode und damit geringerem Flurabstand der Grundwasseroberfläche noch ein Anteil aus jährlicher Versickerungsrate hinzukommt. Mit dem Phasenspektrum wird die Zeitverschiebung zwischen gleichen Perioden in klimatologischen Reihen und Grundwasserstandsganglinien ermittelt.

Description: ABSTRACT: Approximately 60 groundwater level markings and climatological data were analyzed from three areas in Berlin (West) whose structures, although geologically different, are all rather homogeneous. It is the goal of this investigation to describe the general temporal behavior of the water table of these areas and to calculate, in regard to the temporal behavior, the formation of new groundwater. The basis of this investigation is trend and spectral analysis. Polynômes 3rd degree were utilized in the trend analysis in order to determine their applicability as trend functions. It was found that a good approximation of the long-term behavior of the water table is frequently given only by polynomes of the 2nd or 3rd degree. Just then, is a precise prognosis of the average groundwater level for a limited time span possible and therefore also an estimate of what effects future ground water removal can have. On the basis of a comparative description of three (mathematical) methods, the procedure based on the Theory of Stochastic Processes and enlarged by BLACKMANN & TUKEY ( 1959 ) was chosen as best suited for the analysis of this time series. A corresponding computer program was written for the investigation. The spectral analysis showed two periods that appeared both in the groundwater level markings and in the climatic series. Prevalent are oscillations exhibiting 60 - 80 month periods. In addition, a yearly period was found that is, however, only partially existent in the groundwater level markings and depends upon the water table field distance. The formation of new groundwater is composed of two parts depending upon the occurrence of the several year period and of the yearly period. As correlation, quantity defined as climatic water-balance (precipitation minus potential evapotranspirations) chosen. In case the groundwater table should lie deeper, only the part from the long-termillation course, which consists of the aforesaid quantity, should be taken into account. The time lag between the same periods in climatic series and groundwater level markings were ascertained the phase spectrum.

Description: thesis

Description: DFG, SUB Göttingen

Description: In dieser Arbeit wird der Bau einer modellseismischen Apparatur unter besonderer Berücksichtigung der Entwicklung eines neuen Registriersystems beschrieben. Mit Hilfe eines Biegeschwingers ermöglichte dieses System die reproduzierbare und komponentengetreue Registrierung von Ultraschallimpulsen in Modellplatten für beliebige Meßtiefen und Meßentfernungen in zwei zueinander senkrechten Richtungen. Das ermöglichte die zeichnerische Darstellung der Ultraschallwellen in Form von Hodographen. Nachdem im 2 . Kapitel der vorliegenden Arbeit die Analogie zwischen der Modellseismik und der natürlichen Seismik dargelegt worden ist, werden im 3. und 4. Kapitel der apparative Aufbau und die Versuchsbedingungen beschrieben. Hierbei wird ausführlich auf die Wirkungsweise und die Eichung des Registriersystems eingegangen. Die nachfolgenden modellseismischen Untersuchungen beschränken sich ausschließlich auf das Verhalten der Rayleighwelle unter den verschiedensten Modellbedingungen, wobei das besondere Augenmerk auf das Verhältnis der Horizontalamplitude zur Vertikalamplitude gelegt wurde. Das neue Registriersystem erlaubte erstmalig mit Hilfe der Theorie der zweidimensionalen Wellenausbreitung, die Oberflächenwellen kontinuierlich auch nach der Tiefe verfolgen zu können. Die im 5 . Kapitel mitgeteilten Ergebnisse der Untersuchungen im homogenen Halbraum von Aluminium- und Plexiglasplatten ergaben in Bezug auf die Amplitudenverhältnisse und im Hinblick auf die exponentielle Amplitudenabnahme eine gute Übereinstimmung mit der von LORD RAYLEIGH gegebenen Theorie. Im 6 . Kapitel schließlich wird das Verhalten der Rayleighwelle im Einschichtenmodell bei horizontaler und geneigter Lagerung beschrieben, wobei an die Arbeiten STROBACH's auf dem Gebiete der Mikroseismik i m Hamburger Raum angeknüpft wurde. Das Verhältnis der Vertikal— zur Horizontalamplitude ließ sich für geringe Deckschichtmächtigkeiten durch die Theorie LEE'S befriedigend erklären. Es konnte jedoch experimentell nachgewiesen werden, dass diese Theorie nur ein kleines Teilgebiet beschreibt und in eine umfassendere Theorie eingebaut werden muss. Es ist davon auszugehen, dass die Rayleighwelle im schallhärteren Grundmaterial als dem besseren Wellenleiter entlang der Schichtgrenze geführt wird und in der Deckschicht zwei Kopfwellen mit sich schleppt. Alle Erscheinungen in der Deckschicht lassen sich als Überlagerung dieser beiden Kopfwellen und ihrer Reflexionen erklären. Überschreitet die Deckschichtmächtigkeit die Phasenumkehrtiefe der freien Rayleighwelle des homogenen Halbraumes, so verwandelt sich die Oberflächenwelle in eine elliptisch polarisierte Scherwelle -kurz "refraktierte Rayleighwelle" genannt-, die weiterhin die zwei Kopfwellen in Form einer p-Welle und einer s-Welle in der Deckschicht nachschleppt, gleichzeitig ist von dieser Schichtdicke an, die Existenzbedingung für eine freie Rayleighwelle in der Deckschicht erfüllt. Die Modellseismischen Registrierungen waren den Registrierungen der Mikroseismik nahezu analog. Der Nachweis der beiden Kopfwellen in der Deckschicht ermöglichte eine Erklärung der Tendenz der mikroseismischen Partikelbewegung zur linearen Polarisation. Bei geneigter Lagerung werden die Kopfwellen nicht mehr unter den Grenzwinkeln von der freien Oberfläche zur Schichtgrenze reflektiert. Ein Teil der seismischen Energie geht dadurch in Form von Körperwellen der Deckschicht verloren und kann in der Natur nach der Reflexion an tieferen Horizonten wieder in Form von SV-Wellen an der Oberfläche in Erscheinung treten.

Description: research

Description: DFG, SUB Göttingen