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1

Unbekannt

Quantifizierung lokaler Grundwassereintritte in die Spree und deren Bedeutung für die Verockerungsproblematik in der Laustiz (2020)

Frei, Sven ; Wismeth, Fabian ; Gilfedder, Benjamin Silas ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-21

Beschreibung: Eine unbekannte, schwer zu bestimmende aber zentrale Komponente in der Verockerungs-Problematik der Spree ist der lokale Grundwasserzufluss. Als Teil dieser Studie wurden mithilfe des natürlichen Tracers Radon (222Rn) die lokalen Grundwasserzuflüsse in die Spree und Kleine Spree im Lausitzer Braunkohlerevier bestimmt. Der gesamte Grundwasserzufluss, für das 20 km lange Teilstück der Kleinen Spree und den 34 km langen Abschnitt der Spree, variierte je nach Messkampagne zwischen ~3.000 und ~7.000 m3 d−1 (Kleine Spree) sowie ~20.000 und ~38.000 m3 d−1 (Spree). Entlang der Spreewitzer Rinne, einem vom Tagebauabraum geprägten Aquifer, wurden Flussabschnitte mit besonders hohem, präferenziellem Grundwassereintritt identifiziert (bis zu 70 % des gesamten Zustromes). Für diese Bereiche gelangen große Mengen an gelöstem Eisen aus dem Grundwasser in die Fließgewässer. Basierend auf gemessenen lokalen Eisen- und Sulfatfrachten in beiden Fließgewässern, wurde für das Einzugsgebiet die Menge an zurückgehaltenem Eisen quantifiziert. Für das gesamte untersuchte Einzugsgebiet der Spree liegt die Menge an zurückgehaltenem Eisen durch die Eisenhydroxid-Bildung bei bis zu 120 Tonnen/Tag.

Beschreibung: Universität Bayreuth (3145)

Beschreibung: Mapping and quantifying groundwater inflow to the Spree River (Lusatia) and its role in Fe precipitation and coating of the river bed

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Radon as natural tracer ; Quantification of groundwater inflow ; Retention of iron precipitates on the catchment scale ; Iron precipitation in the Spree river

Sprache: Deutsch

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2

Unbekannt

Sicherung der Lebensgrundlage Grundwasser – eine globale Gemeinschaftsaufgabe (2020)

Watzel, Ralph ; Watzel, Ralph; Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover, Deutschland

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Publikationsdatum: 2023-06-21

Beschreibung: Grundwasser ist weltweit ein Schlüsselelement der Wasserversorgung, insbesondere der Trinkwasserversorgung. Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) ist seit Jahrzehnten in einschlägigen internationalen Projekten engagiert. Im Licht der Herausforderungen des „Global Change“ und basierend auf der jahrzehntelangen Erfahrung bei der Erkundung, Bewertung und Nutzung von Grundwasservorkommen hat die BGR ihre Handlungsschwerpunkte strategisch ausgerichtet. In den kommenden Jahren werden wir uns in Bezug auf das Grundwasser insbesondere mit den Themen Versorgungsicherheit sowie Dynamik und Stoffumsatz von Grundwasserfließsystemen befassen – auch in Verbindung mit den dafür erforderlichen Flächen- und Rauminformationen. In der internationalen Zusammenarbeit stehen beim Thema Versorgungssicherheit die Entwicklung von Erkundungs- und Nutzungsstrategien für aride Gebiete und Küstenzonen sowie die Methodenentwicklung von Prognosewerkzeugen im Vordergrund. Die weltweit dauerhafte Sicherung der Lebensgrundlage Grundwasser kann nur partnerschaftlich gelingen.

Beschreibung: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (4230)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Hydrogeology ; Hydrology/Water Resources ; Water Quality/Water Pollution ; Geoengineering, Foundations, Hydraulics ; Soil Science & Conservation ; Geoecology/Natural Processes

Sprache: Deutsch

Materialart: doc-type:article

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3

Unbekannt

Hydrogeologische Herkunft und geothermisches Potenzial der Thermalquellen von Hintertux, Österreich (2020)

Heldmann, Claus-Dieter ; Sass, Ingo ; Schäffer, Rafael ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-23

Beschreibung: Europas höchste Thermalquellen in Hintertux, Tirol, sind bis zu 22,5 °C warm und werden zu etwa 30 % genutzt. Bisher lag kein detailliertes konzeptionelles Modell vor, das alle Besonderheiten der Anomalie gemeinsam erklärt hätte. Nur mit einem hydrogeologischen Modell ist eine Erweiterung der Nutzung nachhaltig planbar. Es wurden klassische hydrogeologische und hydrochemische Methoden eingesetzt, unter anderem natürliche Tracer, geochemische Indikatoren und stabile Isotopen (δ18O, δD, δ34S), um die Entstehung der Thermalwässer und darin involvierte Grundwasserleiter zu identifizieren. Die Untersuchungen wurden 2011–2018 an Wässern aus 14 weiteren Quellen und zwei Tunneln durchgeführt. Die Studie zeigt, dass das Grierkar zum meteorischen Einzugsgebiet der Thermalquellen gehört, wobei der Abfluss über die Schwinden an der Grieralm in den Hochstegenmarmor gelangt. Die Temperaturerhöhung erfolgt ursächlich aus dem weiteren Zufluss (20–40 %) von tieferen Zentralgneiswässern im Nordhang des Schmittenberges, wobei diese hydraulische Verbindung wahrscheinlich im Zusammenhang mit den Tuxer Scherzonen steht.

Beschreibung: Technische Universität Darmstadt (3139)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Thermal water ; Tux Shear Zones ; Hochstegen formation ; Tauern Window

Sprache: Deutsch

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Unbekannt

Future-proofing hydrogeology by revising groundwater monitoring practice (2020)

Rau, Gabriel C. ; Cuthbert, Mark O. ; Post, Vincent E. A. ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: Groundwater is an important global resource and its sustainable use faces major challenges. New methods and advances in computational science could lead to much improved understanding of groundwater processes and subsurface properties. A closer look at current groundwater monitoring practice reveals the need for updates with a special focus on the benefits of high-frequency and high-resolution datasets. To future-proof hydrogeology, this technical note raises awareness about the necessity for improvement, provides initial recommendations and advocates for the development of universal guidelines.

Beschreibung: European Commission http://dx.doi.org/10.13039/501100000780

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Groundwater monitoring ; Equipment/field techniques ; High resolution ; High frequency ; Guidelines

Sprache: Englisch

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5

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A model ensemble generator to explore structural uncertainty in karst systems with unmapped conduits (2020)

Fandel, Chloé ; Ferré, Ty ; Chen, Zhao ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: Karst aquifers are characterized by high-conductivity conduits embedded in a low-conductivity fractured matrix, resulting in extreme heterogeneity and variable groundwater flow behavior. The conduit network controls groundwater flow, but is often unmapped, making it difficult to apply numerical models to predict system behavior. This paper presents a multi-model ensemble method to represent structural and conceptual uncertainty inherent in simulation of systems with limited spatial information, and to guide data collection. The study tests the new method by applying it to a well-mapped, geologically complex long-term study site: the Gottesacker alpine karst system (Austria/Germany). The ensemble generation process, linking existing tools, consists of three steps: creating 3D geologic models using GemPy (a Python package), generating multiple conduit networks constrained by the geology using the Stochastic Karst Simulator (a MATLAB script), and, finally, running multiple flow simulations through each network using the Storm Water Management Model (C-based software) to reject nonbehavioral models based on the fit of the simulated spring discharge to the observed discharge. This approach captures a diversity of plausible system configurations and behaviors using minimal initial data. The ensemble can then be used to explore the importance of hydraulic flow parameters, and to guide additional data collection. For the ensemble generated in this study, the network structure was more determinant of flow behavior than the hydraulic parameters, but multiple different structures yielded similar fits to the observed flow behavior. This suggests that while modeling multiple network structures is important, additional types of data are needed to discriminate between networks.

Beschreibung: National Science Foundation Graduate Research Fellowship Program

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Multi-model ensemble ; Structural uncertainty ; Alpine hydrogeology ; Karst ; Groundwater flow

Sprache: Englisch

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6

Unbekannt

Integrating field work and large-scale modeling to improve assessment of karst water resources (2020)

Hartmann, Andreas ; Liu, Yan ; Olarinoye, Tunde ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: Comprehensive management of karst water resources requires sufficient understanding of their dynamics and karst-specific modeling tools. However, the limited availability of observations of karstic groundwater dynamics has been prohibiting the assessment of karst water resources at regional to global scales. This paper presents the first global effort to integrate experimental approaches and large-scale modeling. Using a global soil-moisture monitoring program and a global database of karst spring discharges, the simulations of a preliminary global karstic-groundwater-recharge model are evaluated. It is shown that soil moisture is a crucial variable that better distinguishes recharge dynamics in different climates and for different land cover types. The newly developed dataset of karst spring discharges provides first insights into the wide variability of discharge volumes and recharge areas of different karst springs around the globe. Comparing the model simulations with the newly collected soil-moisture and spring-discharge observations, indicates that (1) improvements of the recharge model are still necessary to obtain a better representation of different land cover types and snow processes, and (2) there is a need to incorporate groundwater dynamics. Applying and strictly evaluating these improvements in the model will finally provide a tool to identify hot spots of current or future water scarcity in the karst regions around the globe, thus supporting national and international water governance.

Beschreibung: Deutsche Forschungsgemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001659

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Karst ; Soil moisture ; Spring discharge analysis ; Groundwater recharge ; Global simulation model

Sprache: Englisch

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7

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Combining implicit geological modeling, field surveys, and hydrogeological modeling to describe groundwater flow in a karst aquifer (2020)

D’Affonseca, Fernando M. ; Finkel, Michael ; Cirpka, Olaf A. ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: Abstract In three-dimensional (3-D) implicit geological modeling, the bounding surfaces between geological units are automatically constructed from lithological contact data (position and orientation) and the location and orientation of potential faults. This approach was applied to conceptualize a karst aquifer in the Middle Triassic Muschelkalk Formation in southwest Germany, using digital elevation data, geological maps, borehole logs, and geological interpretation. Dip and strike measurements as well as soil-gas surveys of mantel-borne CO2 were conducted to verify the existence of an unmapped fault. Implicit geological modeling allowed the straightforward assessment of the geological framework and rapid updates with incoming data. Simultaneous 3-D visualizations of the sedimentary units, tectonic features, hydraulic heads, and tracer tests provided insights into the karst-system hydraulics and helped guide the formulation of the conceptual hydrogeological model. The 3-D geological model was automatically translated into a numerical single-continuum steady-state groundwater model that was calibrated to match measured hydraulic heads, spring discharge rates, and flow directions observed in tracer tests. This was possible only by introducing discrete karst conduits, which were implemented as high-conductivity features in the numerical model. The numerical groundwater flow model was applied to initially assess the risk from limestone quarrying to local water supply wells with the help of particle tracking.

Beschreibung: Eberhard Karls Universität Tübingen (1020)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Implicit geological modeling ; Numerical model ; Karst ; Conduit flow paths ; Groundwater risk

Sprache: Englisch

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8

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Structural controls on the hydrogeological functioning of a floodplain (2020)

Martin, Simon ; Klingler, Stefan ; Dietrich, Peter ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: Floodplains are often conceptualized as homogeneous sediment bodies which connect streams with their respective catchment and buffer agricultural inputs. This has led to a general bias within the hydrological community towards research on sites where the floodplain is a clear conduit for groundwater flow. In humid temperate regions of central Europe, floodplains have experienced rapid environmental changes since the last glaciation, yielding significant bedrock weathering and predominantly fine-grained, highly stratified hillslope and floodplain sediments. Such heterogeneous sedimentary architecture leads to conceptual ambiguities in the interpretation of the hydrogeological functioning of floodplains, thus raising the question: Do floodplains act as barriers or conduits to groundwater flow? This study analyzes the Ammer floodplain close to Tübingen in south-western Germany as a representative mid-section floodplain in a temperate climate where the regional bedrock-geology is dominated by mudstones. Geological, geophysical, and geochemical characterization and monitoring techniques were combined to shed light on the internal geological structure as a key control modulating the floodplain hydrology. Two partially separate groundwater systems were identified: a gravel body at the bottom of the Quaternary sediments and a Holocene confined tufaceous aquifer, separated by low-permeability clays. Despite flow being predominantly along-valley, sulfate concentrations in the floodplain aquifers showed evidence of a strong connection to the gypsum-bearing hillslope, particularly where tributary valley sediments are present (e.g., alluvial fans). Results from a floodplain water balance suggest the hillslope- and floodplain-aquifer material act as a barrier to hillslope groundwater recharge, where a large fraction may be bypassing the local floodplain groundwater system.

Beschreibung: Eberhard Karls Universität Tübingen (1020)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Groundwater flow ; Conceptual models ; Floodplain ; Sedimentary architecture ; Biogeochemical turnover

Sprache: Englisch

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9

Unbekannt

Ensemble-based stochastic permeability and flow simulation of a sparsely sampled hard-rock aquifer supported by high performance computing (2020)

Bruckmann, Johanna ; Clauser, Christoph ; Bruckmann, Johanna; Jülich-Aachen Research Alliance (JARA-HPC), RWTH Aachen University, Aachen, Germany ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: Calibrating the heterogeneous permeability distribution of hard-rock aquifers based on sparse data is challenging but crucial for obtaining meaningful groundwater flow models. This study demonstrates the applicability of stochastic sampling of the prior permeability distribution and Metropolis sampling of the posterior permeability distribution using typical production data and measurements available in the context of groundwater abstraction. The case study is the Hastenrather Graben groundwater abstraction site near Aachen, Germany. A three-dimensional numerical flow model for the Carboniferous hard-rock aquifer is presented. Monte Carlo simulations are performed, for generating 1,000 realizations of the heterogeneous hard-rock permeability field, applying Sequential Gaussian Simulation based on nine log-permeability values for the geostatistical simulation. Forward simulation of flow during a production test for each realization results in the prior ensemble of model states verified by observation data in four wells. The computationally expensive ensemble simulations were performed in parallel with the simulation code SHEMAT-Suite on the high-performance computer JURECA. Applying a Metropolis sampler based on the misfit between drawdown simulations and observations results in a posterior ensemble comprising 251 realizations. The posterior mean log-permeability is −11.67 with an uncertainty of 0.83. The corresponding average posterior uncertainty of the drawdown simulation is 1.1 m. Even though some sources of uncertainty (e.g. scenario uncertainty) remain unquantified, this study is an important step towards an entire uncertainty quantification for a sparsely sampled hard-rock aquifer. Further, it provides a real-case application of stochastic hydrogeological approaches demonstrating how to accomplish uncertainty quantification of subsurface flow models in practice.

Beschreibung: Helmholtz-Gemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001656

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Numerical modeling ; Hydraulic properties ; Heterogeneity ; Fractured rocks ; Germany

Sprache: Englisch

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Hydrochemical evaluation of water resources and human impacts on an urban karst system, Jordan (2020)

Xanke, Julian ; Ender, Anna ; Grimmeisen, Felix ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: Urban karst aquifers are threatened by anthropogenic activities, especially in semiarid developing countries. Recent water-sampling campaigns assessed the extent of groundwater-quality impairment in the Wadi Shueib in Jordan by a comprehensive hydrogeological and hydrochemical characterization of groundwater, wastewater, and imported water with its endmembers Lake Tiberias, Yarmouk River and Mukheiba wellfield. The results of a ternary mixing model with the mass ratios of Cl−/Br− and Ca2+/Mg2+ indicate that Lake Tiberias and Yarmouk River provide most of the imported water at the time of sampling in 2017 and Mukheiba wellfield provided minor amounts. The similarity in seasonal variations of Br− concentrations in the springs and the imported water revealed that imported water has generally a greater impact on groundwater than wastewater. However, the Br− concentrations also showed that the spatial wastewater impact is more visible towards urbanized areas due to increased infiltration of pollutants. The analysis of historical data series demonstrated the long-term urban impact on groundwater by an electrical conductivity increase over several decades, particularly since the mid-1990s, which is related to a doubling of Jordan’s population since that time and the associated urban growth. In this context, increased chloride and sulfate concentrations are noticeable due to the increased impact of more highly mineralized imported water and wastewater and decreasing recharge of low-mineralized rainwater. This study showed the hydrochemical differences in the Wadi Shueib groundwater system and serves as an example for the spatial and long-term response of karst aquifers to anthropogenic, seasonally variable input of imported water and wastewater.

Beschreibung: The Federal Ministry of Education and Research (BMBF)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Karst ; Hydrochemistry ; Urban groundwater ; Semi-arid ; Jordan

Sprache: Englisch

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Assessment of the heterogeneity of hydraulic properties in gravelly outwash plains: a regionally scaled sedimentological analysis in the Munich gravel plain, Germany (2020)

Theel, Markus ; Huggenberger, Peter ; Zosseder, Kai ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-16

Beschreibung: The favorable overall conditions for the utilization of groundwater in fluvioglacial aquifers are impacted by significant heterogeneity in the hydraulic conductivity, which is related to small-scale facies changes. Knowledge of the spatial distribution of hydraulically relevant hydrofacies types (HF-types), derived by sedimentological analysis, helps to determine the hydraulic conductivity distribution and thus contribute to understanding the hydraulic dynamics in fluvioglacial aquifers. In particular, the HF-type “open framework gravel (OW)”, which occurs with the HF-type “bimodal gravel (BM)” in BM/OW couplings, has an intrinsically high hydraulic conductivity and significantly impacts hydrogeological challenges such as planning excavation-pit drainage or the prognosis of plumes. The present study investigates the properties and spatial occurrence of HF-types in fluvioglacial deposits at regional scale to derive spatial distribution trends of HF-types, by analyzing 12 gravel pits in the Munich gravel plain (southern Germany) as analogues for outwash plains. The results are compared to the reevaluation of 542 pumping tests. Analysis of the HF-types and the pumping test data shows similar small-scale heterogeneities of the hydraulic conductivity, superimposing large-scale trends. High-permeability BM/OW couples and their dependence on recognizable discharge types in the sedimentary deposits explain sharp-bounded small-scale heterogeneities in the hydraulic conductivity distribution from 9.1 × 10−3 to 2.2 × 10−4 m/s. It is also shown that high values of hydraulic conductivity can be interpolated on shorter distance compared to lower values. While the results of the HF-analysis can be transferred to other fluvioglacial settings (e.g. braided rivers), regional trends must be examined with respect to the surrounding topography.

Beschreibung: Bayerisches Staatsministerium für Umwelt und Verbraucherschutz http://dx.doi.org/10.13039/501100010219

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Heterogeneity ; Unconsolidated sediments ; Scale effects ; Equipment/field techniques ; Hydraulic properties

Sprache: Englisch

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Comparative application and optimization of different single-borehole dilution test techniques (2020)

Fahrmeier, Nikolai ; Goeppert, Nadine ; Goldscheider, Nico ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-17

Beschreibung: Single-borehole dilution tests (SBDTs) are a method for characterizing groundwater monitoring wells and boreholes, and are based on the injection of a tracer into the saturated zone and the observation of concentration over depth and time. SBDTs are applicable in all aquifer types, but especially interesting in heterogeneous karst or fractured aquifers. Uniform injections aim at a homogeneous tracer concentration throughout the entire saturated length and provide information about inflow and outflow horizons. Also, in the absence of vertical flow, horizontal filtration velocities can be calculated. The most common method for uniform injections uses a hosepipe to inject the tracer. This report introduces a simplified method that uses a permeable injection bag (PIB) to achieve a close-to-uniform tracer distribution within the saturated zone. To evaluate the new method and to identify advantages and disadvantages, several tests have been carried out, in the laboratory and in multiple groundwater monitoring wells in the field. Reproducibility of the PIB method was assessed through repeated tests, on the basis of the temporal development of salt amount and calculated apparent filtration velocities. Apparent filtration velocities were calculated using linear regression as well as by inverting the one-dimensional (1D) advection-dispersion equation using CXTFIT. The results show that uniform-injection SBDTs with the PIB method produce valuable and reproducible outcomes and contribute to the understanding of groundwater monitoring wells and the respective aquifer. Also, compared to the hosepipe method, the new injection method requires less equipment and less effort, and is especially useful for deep boreholes.

Beschreibung: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (4220)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Groundwater flow ; Karst ; Borehole techniques ; Dilution test ; Single-well method

Sprache: Englisch

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Bioenergie und Grundwasser (2021)

Goldscheider, Nico ; Neukum, Christoph ; Scheytt, Traugott ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-17

Beschreibung: Dieser Beitrag ist das Editoral von Heft 26/2 der Zeitschrift Grundwasser.

Beschreibung: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (4220)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Bioernergie ; Grundwasser

Sprache: Deutsch

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Geologische, hydrogeologische und anthropogene Einflüsse auf die Wasserchemie der Möhlin, Schwarzwald – eine Momentaufnahme (2021)

Nitzsche, Niels ; Siebel, Wolfgang ; Stober, Ingrid ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-17

Beschreibung: Diese Arbeit untersucht die geologischen, hydrogeologischen und anthropogenen Einflüsse auf die chemische Zusammensetzung eines Flusses, am Beispiel der Möhlin. Wasserproben wurden an verschiedenen Flussabschnitten genommen und mittels Alkalinitätstest und Ionenchromatographie auf die Ionen Ca〈sup〉2+〈/sup〉, Mg〈sup〉2+〈/sup〉, Na〈sup〉+〈/sup〉, K〈sup〉+〈/sup〉, HCO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉, CO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉2−〈/sup〉, SO〈sub〉4〈/sub〉〈sup〉2−〈/sup〉, Cl〈sup〉−〈/sup〉, F〈sup〉−〈/sup〉 und NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 untersucht. Daneben wurden Leitfähigkeit, Temperatur, Abfluss und pH-Wert gemessen und die δD- und δ〈sup〉18〈/sup〉O‑Isotopenzusammensetzung durch Cavity-Ring-Down-Spektroskopie ermittelt. Die Untersuchung zeigt, dass es sich bei der Möhlin im Oberlauf um einen silikatisch geprägten Fluss handelt, während sie sich im Unterlauf an der Grenze von silikatisch bis karbonatisch bewegt. Die Geologie hat den stärksten Einfluss auf die Wasserchemie der Möhlin, wobei große Anteile am geologischen Fingerabdruck durch ihre Zuflüsse geprägt werden. Weitere Einflussfaktoren sind anthropogene Einleitungen, wasserbauliche Maßnahmen sowie der ehemalige Bergbau im Elsass und Schwarzwald. Insgesamt weist das Wasser der Möhlin in Bezug auf die untersuchten Parameter eine gute Wasserqualität auf.

Beschreibung: Albert-Ludwigs-Universität Freiburg im Breisgau (1016)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Hydrogeologie ; Wasserchemie ; Wasserisotopie ; Schwarzwald ; Oberrheingraben ; Catchment geology ; Water chemistry ; Water isotopes ; Black Forest ; Upper Rhine valley

Sprache: Deutsch

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Windenergie und Grundwasser (2021)

Goldscheider, Nico ; Goldscheider, Nico; Institut für Angew. Geowissenschaften, Karlsruher Institut für Technologie, Karlsruhe, Deutschland

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Publikationsdatum: 2023-08-17

Beschreibung: Dieser Beitrag ist das Editoral von Heft 26/4 der Zeitschrift Grundwasser mit dem Themenschwerpunkt Grundwasser und Windenergie.

Beschreibung: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (4220)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Windenergie ; Grundwasser ; Konfliktpotential

Sprache: Deutsch

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Auswirkungen des Klimawandels auf das Grundwasser und die Wasserversorgung in Süddeutschland (2021)

Fliß, Ronja ; Baumeister, Christof ; Gudera, Thomas ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-17

Beschreibung: Für die öffentliche Trinkwasserversorgung in Süddeutschland wird größtenteils Grund- und Quellwasser genutzt. Der Kenntnis über die Entwicklung des Bodenwasserhaushalts und insbesondere der Grundwasserneubildung kommt somit eine große Bedeutung zu. Im Rahmen der Kooperation KLIWA (Klimaveränderung und Konsequenzen für die Wasserwirtschaft, www.kliwa.de) wurde die Entwicklung des Bodenwasserhaushaltes und der Grundwasserneubildung aus Niederschlag für den Zeitraum von 1951 bis 2019 für die Länder Baden-Württemberg, Bayern, Hessen und Rheinland-Pfalz mit dem Bodenwasserhaushaltmodell GWN-BW modelliert. Seit Ende der 1980er-Jahre zeigt sich ein Anstieg der mittleren jährlichen Temperatur in Süddeutschland. Die jährlichen Niederschlagssummen haben sich in der jüngeren Vergangenheit (seit 2003) reduziert und somit eine deutliche Verringerung der Grundwasserneubildung aus Niederschlag bewirkt. Gleichzeitig ist eine Zunahme des Trockenheitsindex (Anzahl an Tagen mit Füllung des Bodenwasserspeichers 〈 30 % der nutzbaren Feldkapazität) zu erkennen. Häufiger werdende und länger anhaltende Trockenperioden stellen auch die Wasserwirtschaft zunehmend vor Herausforderungen und bedürfen der frühzeitigen Entwicklung von Handlungsoptionen, z. B. auf der Basis des hier vorgestellten „Trockenwetterdargebots“, um Nutzungskonflikte zu entschärfen.

Beschreibung: LUBW Landesanstalt für Umwelt Baden-Württemberg (5309)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Wasserversorgung ; Bodenwasserhaushalt ; Grundwasserneubildung ; Klimawandel ; Handlungsoption ; Anpassung ; Water supply ; Soil water balance ; Groundwater recharge ; Climate change ; Action recommendation ; Adaption

Sprache: Deutsch

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Coastal groundwater systems: mapping chloride distribution from borehole and geophysical data (2021)

Rahman, Mohammad Azizur ; Zhao, Qian ; Wiederhold, Helga ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-17

Beschreibung: Information on chloride (Cl) distribution in aquifers is essential for planning and management of coastal zone groundwater resources as well as for simulation and validation of density-driven groundwater models. We developed a method to derive chloride concentrations from borehole information and helicopter-borne electromagnetic (HEM) data for the coastal aquifer in the Elbe-Weser region where observed chloride and electrical conductivity data reveal that the horizontal distribution of salinity is not uniform and does not correlate with the coastline. The integrated approach uses HEM resistivity data, borehole petrography information, grain size analysis of borehole samples as well as observed chloride and electrical conductivity to estimate Cl distribution. The approch is not straightforward due to the complex nature of the geology where clay and silt are present. Possible errors and uncertainties involved at different steps of the method are discussed.

Beschreibung: Interreg VB North Sea Region Programme

Beschreibung: Leibniz-Institut für Angewandte Geophysik (3464)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Helicopter-borne electromagnetics ; Coastal aquifer ; Chloride distribution ; Groundwater electrical conductivity ; Formation factor ; Hubschrauber-Elektromagnetik ; Küstenaquifer ; Chloridverteilung ; Elektrische Leitfähigkeit des Grundwassers ; Formationsfaktor

Sprache: Englisch

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Evaluation of transmissivity in a fractured aquifer—the Nyanzari wellfield, Burundi (2021)

Vassolo, Sara ; Tiberghien, Christian ; Neukum, Christoph ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-07-20

Beschreibung: Due to population growth, the city of Gitega in the central part of Burundi is lacking drinking water. Therefore, the national urban water supply company decided to expand the Nyanzari wellfield by drilling additional wells. Two additional wells were drilled to 80 m (F7.2) and 85 m (F8bis) depths. Step tests followed by 72-hours aquifer tests were performed in each well. Results indicate bilinear flow followed by linear flow and radial flow in F7.2. No reaction was observed in observation wells. Fracture-matrix transmissivity was estimated at 3 · 10−4 m2/s. In the case of F8bis, linear flow in an infinite flow fracture followed by radial flow was visible. Reaction was measured in observation wells. Transmissivity was estimated at 3.3 · 10−3 m2/s. Both wells lie no more than 300 m apart, but no evidence of interference between them was depicted during the tests. It appears that two independent fracture systems prevail in the wellfield.

Beschreibung: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (4230)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Fractured rocks ; Burundi ; Over-abstraction ; Overflow spring ; Groundwater monitoring ; Kluftgestein ; Burundi ; Übernutzung ; Überlaufsquelle ; Grundwassermonitoring

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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Fate of nitrate during groundwater recharge in a fractured karst aquifer in Southwest Germany (2021)

Visser, Anna-Neva ; Lehmann, Moritz F. ; Rügner, Hermann ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: Over the past decades, fractured and karst groundwater systems have been studied intensively due to their high vulnerability to nitrate (NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉) contamination, yet nitrogen (N) turnover processes within the recharge area are still poorly understood. This study investigated the role of the karstified recharge area in NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 transfer and turnover by combining isotopic analysis of NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 and nitrite (NO〈sub〉2〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉) with time series data of hydraulic heads and specific electrical conductivity from groundwater monitoring wells and a karstic spring in Germany. A large spatial variability of groundwater NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 concentrations (0.1–0.8 mM) was observed, which cannot be explained solely by agricultural land use. Natural-abundance N and O isotope measurements of NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 (δ〈sup〉15〈/sup〉N and δ〈sup〉18〈/sup〉O) confirm that NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 derives mainly from manure or fertilizer applications. Fractional N elimination by denitrification is indicated by relatively high δ〈sup〉15〈/sup〉N- and δ〈sup〉18〈/sup〉O-NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 values, elevated NO〈sub〉2〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 concentrations (0.05–0.14 mM), and δ〈sup〉15〈/sup〉N-NO〈sub〉2〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉 values that were systematically lower than the corresponding values of δ〈sup〉15〈/sup〉N-NO〈sub〉3〈/sub〉〈sup〉−〈/sup〉. Hydraulic and chemical response patterns of groundwater wells suggest that rain events result in the displacement of water from transient storage compartments such as the epikarst or the fissure network of the phreatic zone. Although O〈sub〉2〈/sub〉 levels of the investigated groundwaters were close to saturation, local denitrification might be promoted in microoxic or anoxic niches formed in the ferrous iron-bearing carbonate rock formations. The results revealed that (temporarily) saturated fissure networks in the phreatic zone and the epikarst may play an important role in N turnover during the recharge of fractured aquifers.

Beschreibung: Projekt DEAL

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Nitrate ; Karst ; Groundwater recharge ; Stable isotopes ; Germany

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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Unbekannt

Anthropogenic and geogenic influences on peri-urban aquifers in semi-arid regions: insights from a case study in northeast Jaipur, Rajasthan, India (2021)

Frommen, Theresa ; Groeschke, Maike ; Nölscher, Maximilian ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: Rapid urbanization has exerted considerable pressure on groundwater resources in Jaipur, India. Peri-urban areas are particularly affected as the public supply infrastructure often does not reach this fast-growing fringe, which often lacks a planning strategy, leading to an informal water supply based on groundwater. At the same time, the hills and historic reservoirs located in these areas are important for groundwater recharge and, therefore, critical for sustainable groundwater-resource management. To understand the local hydrogeology and the role of anthropogenic influences, a 2-year field study was carried out in northeastern Jaipur. The aim was to develop a conceptual model on which a management concept can be built. The study comprised hydrochemical and stable isotope analyses of water samples, depth-to-water measurements, a leveling survey and geophysical investigations. The study revealed that the groundwater from both the Proterozoic hard rock and the overlying Quaternary alluvial aquifer generally does not meet the Indian drinking water thresholds for nitrate concentration and/or total dissolved solids (TDS). While anthropogenic activities are the main source of quantity problems (declining groundwater levels through overabstraction), the biggest quality problems (nitrate up to 550 mg/L and TDS 〉500 mg/L) are most likely of geogenic origin and only enhanced by anthropogenic impacts. Quantity and quality aspects improve significantly in areas influenced by recharge from the historic reservoirs, leading to the conclusion that artificial recharge structures may be the way forward to improving community water supply and that groundwater protection should be given priority in these areas.

Beschreibung: Global Resilience Partnership

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Hydrochemistry ; Groundwater management ; Semi-arid regions ; Urbanization ; India

Sprache: Englisch

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Unbekannt

Runoff and focused groundwater-recharge response to flooding rains in the arid zone of Australia (2021)

Acworth, R. Ian ; Rau, Gabriel C. ; Cuthbert, Mark O. ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: A groundwater recharge investigation in the arid zone of Australia is presented. The investigation used a wide range of hydrogeological techniques including geological mapping, surface and borehole geophysics, groundwater hydraulics, streambed temperature and pressure monitoring, and hydrogeochemical and environmental tracer sampling, and it was complemented by analysis of rainfall intensity from 18 tipping-bucked rain gauges, climate data and stream runoff measurements. Run-off and recharge from a 200-mm rainfall event in January 2015, the largest daily rainfall in the local 50-year record, were investigated in detail. While this major storm provided substantial run-off as a potential source for focused, indirect recharge, it only produced enough actual recharge to the shallow aquifer to temporarily halt a long-term groundwater recession. A series of smaller rainfall-runoff events in 2016 produced a similar recharge response. The results suggest that the total magnitude of a flood event is not the main control on indirect groundwater recharge at this location. A deeper aquifer shows no hydraulic response to surface-water flow events and is isolated from the shallow system, consistent with its Pleistocene groundwater age. This supports a growing body of evidence indicating that attributing or predicting generalised changes in recharge to changes in climate in dryland environments should not be attempted without first unravelling the dynamic processes governing groundwater recharge in the locality of interest. The results should prompt more detailed and long-term field investigation in other arid zone locations to further understand the episodic and nonlinear nature of recharge in such environments.

Beschreibung: Karlsruher Institut für Technologie (KIT) (4220)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Groundwater recharge/water budget ; Rainfall/runoff ; Equipment/field techniques ; Geophysical methods ; Australia

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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Unbekannt

Causes and consequences of long-term groundwater overabstraction in Jordan (2021)

Brückner, Florian ; Bahls, Rebecca ; Alqadi, Mohammad ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: In 2017, a comprehensive review of groundwater resources in Jordan was carried out for the first time since 1995. The change in groundwater levels between 1995 and 2017 was found to be dramatic: large declines have been recorded all over the country, reaching more than 100 m in some areas. The most affected areas are those with large-scale groundwater-irrigated agriculture, but areas that are only used for public water supply are also affected. The decrease of groundwater levels and saturated thickness poses a growing threat for drinking water supply and the demand has to be met from increasingly deeper and more remote sources, causing higher costs for drilling and extraction. Groundwater-level contour lines show that groundwater flow direction has completely reversed in some parts of the main aquifer. Consequently, previously established conceptual models, such as the concept of 12 “groundwater basins” often used in Jordan should be revised or replaced. Additionally, hydraulic conditions are changing from confined to unconfined; this is most likely a major driver for geogenic pollution with heavy metals through leakage from the overlying bituminous aquitard. Three exemplary case studies are presented to illustrate and discuss the main causes for the decline of the water tables (agriculture and population growth) and to show how the results of this assessment can be used on a regional scale.

Beschreibung: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (4230)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Arid regions ; Agriculture ; Over-abstraction ; Water supply ; Jordan

Sprache: Englisch

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23

Unbekannt

Nitrate reduction potential of a fractured Middle Triassic carbonate aquifer in Southwest Germany (2021)

Osenbrück, Karsten ; Blendinger, Eva ; Leven, Carsten ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: Nitrate reduction constitutes an important natural mechanism to mitigate the widespread and persistent nitrate contamination of groundwater resources. In fractured aquifers, however, the abundance and accessibility of electron donors and their spatial correlation with groundwater flow paths are often poorly understood. In this study, the nitrate reduction potential of a fractured carbonate aquifer in the Upper Muschelkalk of SW Germany was investigated, where denitrification is due to the oxidation of ferrous iron and reduced sulfur. Petrographical analyses of rock samples revealed concentrations of syn-sedimentary and diagenetically formed pyrite ranging from 1 to 4 wt.% with only small differences between different facies types. Additional ferrous iron is available in saddle dolomites (up to 2.6 wt.%), which probably were formed by tectonically induced percolation of low-temperature hydrothermal fluids. Borehole logging at groundwater wells (flowmeter, video, gamma) indicates that most groundwater flow occurs along karstified bedding planes partly located within dolomites of the shoal and backshoal facies. The high porosity (15–30%) of these facies facilitates molecular diffusive exchange of solutes between flow paths in the fractures and the reactive minerals in the pore matrix. The high-porosity facies together with hydraulically active fractures featuring pyrite or saddle dolomite precipitates constitute the zones of highest nitrate reduction potential within the aquifer. Model-based estimates of electron acceptor/donor balances indicate that the nitrate reduction potential protecting water supply wells increases with increasing porosity of the rock matrix and decreases with increasing hydraulic conductivity (or effective fracture aperture) and spacing of the fracture network.

Beschreibung: Deutsche Forschungsgemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001659

Beschreibung: Eberhard Karls Universität Tübingen (1020)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Fractured rocks ; Groundwater protection ; Nitrate ; Carbonate facies ; Germany

Sprache: Englisch

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Unbekannt

Isotopenhydrogeologische Untersuchungen im südlichen Salzburger Becken (Golling, Kuchl, Vigaun, Hallein), Österreich (2021)

Höfer-Öllinger, Giorgio ; Höfer-Öllinger, Giorgio; Geoconsult ZT GmbH, Puch bei Hallein, Österreich

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: Trotz seiner Bedeutung in der Trinkwasserversorgung ist die Herkunft des Grundwassers des Gamper Brunnenfelds (GBF) im Südlichen Salzburger Becken (SSB) ungeklärt. Eine 2014 bis 2016 durchgeführte Studie unter Verwendung von stabilen Isotopen und einer numerischen 2D-Modellierung führte zu wichtigen Erkenntnissen, aber auch zu widersprüchlichen Schlussfolgerungen: Die dabei numerisch nachgewiesene Anspeisung des GBF durch die nahe Salzach ist aus Sicht der stabilen Isotope nicht möglich. Im Zeitraum 2017 bis 2019 wurden in einer weiteren Studie an 17 Messstellen Proben zur Analytik stabiler Isotope entnommen und anstatt einer numerischen Modellierung eine umfassende Betrachtung der Aquifergenese auf Basis der aktuellen Literatur und moderner Ansätze geomorphologischer Entwicklung alpiner Täler durchgeführt. In die Betrachtungen wurden hydraulische, hydrochemische und physikalische Eigenschaften des Grundwassers einbezogen. Als Ergebnis liegt ein Konzeptmodell vor, das für alle Eigenschaften der betroffenen Grundwasservorkommen eine schlüssige Erklärung darstellt. Von Bedeutung ist dabei, dass die instationäre Versickerung der Taugl zu einer partiellen Fraktionierung stabiler Isotope führt.

Beschreibung: Freie Universität Berlin (1008)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Aquifergenese ; Stabile Isotope ; Alpine Täler ; Gletscherrückzug ; Delta ; Salzburger Becken ; Aquifer genesis ; Stable isotopes ; Alpine valley ; Glacier retreat ; Delta ; Salzburg Basin

Sprache: Deutsch

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25

Unbekannt

Modellierung der küstennahen Grundwasserversalzung in Niedersachsen abgeleitet aus aeroelektromagnetischen Daten (2021)

González, Eva ; Deus, Nico ; Elbracht, Jörg ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: Die Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) führte in den Jahren 2000–2014 umfangreiche (etwa 5900 km2) aerogeophysikalische Erkundungen an der niedersächsischen Nordseeküste durch. Die Aeroelektromagnetik liefert Informationen über die elektrisch leitfähigen Strukturen im Erduntergrund und ermöglicht die Unterscheidung von Süß- und Salzwasser wie auch von Tonen und Sanden. Im Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) sowie am Leibniz Institut für Angewandte Geophysik (LIAG) wurden diese Daten zur Kartierung der Tiefenlage der Süß‑/Salzwassergrenze genutzt. Dadurch ist unter anderem eine detaillierte Karte der Grundwasserversalzung innerhalb der küstennahen Aquifere entlang der niedersächsischen Nordseeküste im Maßstab 1:50.000 entstanden. Diese zeigt den aktuellen Stand der Grundwasserversalzung, abgeleitet aus den gewonnenen Elektromagnetik-Modellen. Die Modelle waren auch Grundlage für eine hydraulische Modellierung der Süßwasserlinse der Nordseeinsel Borkum. Darauf aufbauende Simulationen zeigen die Entwicklung der Grundwassersituation für den Zeitraum bis 2100.

Beschreibung: Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) (4273)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Grundwasserversalzung ; Modellierung ; Aeroelektromagnetik ; Klimawandel ; Süßwasserlinse ; Fresh-saline groundwater Interface ; Climate change ; Airborne electromagnetics ; Freshwater lenses

Sprache: Deutsch

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26

Unbekannt

Steigende Grundwasserspiegel als Herausforderung für zukünftiges Grundwassermanagement in alpinen Tälern (2021)

Kessler, Timo ; Marschallinger, Robert ; Höfer-Öllinger, Giorgio ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: In einigen alpinen Gemeinden in Österreich sind die lokalen Grundwasserspiegel in den letzten Jahrzehnten auf kritische Niveaus angestiegen. Einerseits werden die Flächenversiegelung, der Wegfall von Retentionsräumen und die lokale Versickerung von Niederschlagswasser als Gründe für diese Entwicklung gesehen. Andererseits unterliegen Grundwasserressourcen dem Klimawandel, der sich örtlich mit variabler Grundwasserneubildung durch extreme Niederschlagsereignisse oder starke Schneeschmelze bemerkbar macht. In diesem Beitrag wird anhand einer Modellierungsstudie die Sensitivität eines lokalen, oberflächennahen Grundwasserleiters in Bezug auf naturräumliche, klimatische und anthropogene Entwicklungen analysiert. Es zeigt sich, dass eine unkontrollierte Interaktion von Oberflächengewässern maßgeblich und langfristig in den Grundwasserhaushalt eingreifen kann. Dies gilt insbesondere, wenn die Transferrate von Oberflächengewässern durch hydraulische Maßnahmen (Drainagen, Dichtwände, Sohlabdichtungen) oder natürliche Phänomene wie Hochwasser verändert wird. Die Studie verfolgt das Ziel, multiple Einflussfaktoren auf alpines Grundwassermanagement zu untersuchen und im Hinblick auf mögliche zukünftige Entwicklungen zu bewerten.

Beschreibung: Universität Greifswald (1032)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Grundwasseranstieg ; Neubildung ; Flächenversiegelung ; Klimawandel ; Alpine Täler ; Groundwater rise ; Recharge ; Area sealing ; Climate trends ; Alpine valleys

Sprache: Deutsch

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27

Unbekannt

Mit der Modellkette RCP-GCM-RCM-mGROWA projizierte Grundwasserneubildung als Datenbasis für zukünftiges Grundwassermanagement in Nordrhein-Westfalen (2021)

Herrmann, Frank ; Keuler, Klaus ; Wolters, Tim ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-08

Beschreibung: Mit einem Multi-Modell-Ensemble wurde analysiert, wie sich der Klimawandel auf den Grundwasserhaushalt in Nordrhein-Westfalen (NRW) auswirkt. Hierzu wurden Projektionen der zukünftigen Grundwasserneubildung für insgesamt 36 Mitglieder der Modellkette RCP-GCM-RCM-mGROWA, bestehend aus 3 RCP-Szenarien zukünftiger globaler Erwärmung, 6 globalen und 5 dynamischen regionalen Klimamodellen sowie dem Wasserhaushaltsmodell mGROWA, vorgenommen. Mit dem Ensemble wurden für die hydrogeologischen Großräume NRWs nur teilweise signifikante Änderungen der jährlichen Grundwasserneubildung in den Perioden 2011–2040, 2041–2070 und 2071–2100 projiziert. Ein Robustheitstest mit zwei Kriterien (Übereinstimmung und Signifikanz der Änderungssignale) liefert keine belastbare Begründung dafür, dass sich die Grundwasserneubildung bis 2100 systematisch und signifikant ändern wird. Aus statistischer Perspektive wird deshalb die Schlussfolgerung gezogen, dass in NRW langfristig eine Grundwasserneubildung erwartet werden kann, die sich nicht grundlegend vom Niveau der Periode 1971–2000 unterscheidet. Hydro-meteorologisch befindet sich NRW in einer Übergangszone, in der eine Zunahme der Winterniederschläge die Wirkung der Erwärmung auf die Grundwasserneubildung wahrscheinlich kompensiert.

Beschreibung: Ministerium für Klimaschutz, Umwelt, Landwirtschaft, Natur- und Verbraucherschutz des Landes Nordrhein-Westfalen http://dx.doi.org/10.13039/501100005344

Beschreibung: Forschungszentrum Jülich GmbH (4205)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Grundwasserneubildung ; Nordrhein-Westfalen ; mGROWA ; Klimawandel ; Multi-Modell-Ensemble ; Robustheit ; Groundwater recharge ; North Rhine-Westphalia ; mGROWA ; Climate change impact ; Multi-model ensemble ; Robustness

Sprache: Deutsch

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28

Unbekannt

Characterisation of an artesian groundwater system in the Valle de Iglesia in the Central Andes of Argentina (2021)

Hinzer, Ilka ; Altherr, Manuel ; Christiansen, Rodolfo ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-07-27

Beschreibung: Despite its location in the “Arid Diagonal” of South America, the Valle de Iglesia contains a number of artesian springs, the most important of which are the Baños Pismanta thermal springs, which release water at ~ 45 °C. Despite the scarcity of water resources in the Valle de Iglesia, there have been few attempts to study these springs in any detail. In this study, 〉 50 springs are described, each characterised by small volcano-like mud structures up to 15 m tall. Hydrogeological and hydrochemical analyses of the groundwater system in the Valle de Iglesia were performed to improve our understanding of the subsurface water flow and of the connections between the subsurface water and the associated systems of faults and springs. Site measurements were made, and the concentrations of the main ions and trace elements were also determined by laboratory analysis of water samples. The samples obtained from the spring were rich in Na–HCO3–SO4 and Na–SO4–HCO3, but the surface water samples from the Agua Negra River were rich in Ca–SO4–HCO3. The temperature of the springs was in the range 20–45 °C. Both the temperatures and the ionic ratios are compatible with the presence of a deep hydraulic circulation system. The oxidation of sulphide minerals nearby the magmatic rocks and volcanic edifices causes the mobilisation of arsenic, which accumulates in the groundwater due to the low annual rainfall. The concentrations of arsenic in the spring water samples were therefore higher than the current limit set by the World Health Organisation, meaning that the water is not suitable for human consumption.

Beschreibung: Ruhr-Universität Bochum (1007)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Argentina ; Valle de Iglesia ; Hydrochemistry ; Mud volcano ; Groundwater ; Arid regions ; Ionic ratios ; Hydrochemical processes

Sprache: Englisch

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29

Unbekannt

Kombination geophysikalischer und hydrogeologischer Methoden zur gezielten Erkundung feinkörniger Talfüllungen (2021)

Klingler, Stefan ; Martin, Simon ; Cirpka, Olaf A. ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-09

Beschreibung: Sedimentäre Strukturen können die Fließ- und Stofftransportpfade in feinkörnigen Talfüllungen stark beeinflussen. Diese Strukturen müssen gezielt auf ihre Ausdehnung und Eigenschaften untersucht werden, um Verweilzeiten, Fließpfade und das Abbaupotenzial eingetragener Schadstoffe zu bestimmen. In der quartären Talfüllung der Ammeraue bei Tübingen wurden beispielhaft Torflagen und eine Kiesrinne untersucht, um ihre Einflüsse auf die regionale Hydrogeologie und Hydrochemie zu bewerten. Dafür wurden geophysikalische und hydrogeologische Erkundungsmethoden ausgewählt und kombiniert. Mit geoelektrischen Oberflächenmessungen konnte die Ausdehnung der betrachteten Strukturen erkundet werden. Unterschiedliche Direct-Push-Sondierungen, darunter eine In-situ-Bestimmung der Sedimentfarbe, und bohrlochgeophysikalische Messungen erfassten ihre Geometrie und interne Heterogenität. Die hydraulischen und biogeochemischen Eigenschaften der Sedimente und des Grundwassers wurden anschließend durch gezielte Probennahmen und hydraulische Tests an repräsentativen Ansatzpunkten bestimmt. Die dargestellte Methodenkombination zur Abgrenzung relevanter Teilgebiete mit anschließender hochauflösender Untersuchung lässt sich auch auf die Untersuchung großflächiger Täler übertragen.

Beschreibung: Deutsche Forschungsgemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001659

Beschreibung: Eberhard Karls Universität Tübingen (1020)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Geophysik ; Standortuntersuchung ; Auengebiet ; Direct-Push ; Sedimentäre Strukturen ; Geophysics ; Site characterization ; Floodplain ; Direct-push ; Sedimentary features

Sprache: Deutsch

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30

Unbekannt

Current and future state of groundwater salinization of the northern Elbe-Weser region (2021)

González, Eva ; Deus, Nico ; Elbracht, Jörg ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-09

Beschreibung: Salinization of the upper aquifer of the northern Elbe-Weser region almost extends to the surface. Chloride content exceeds 250 mg/l and the groundwater is therefore, according to the German Drinking Water Ordinance, not suitable as drinking water. The chloride content in the aquifer originates from early flooding with seawater which occurred during the Holocene sea level rise. Depth and extent of the salinization were mapped by airborne electromagnetic surveys and validated by groundwater analyses. In the transition zone between the marshlands and geest areas, the fresh-saline groundwater interface falls to a depth of 〉 −175 m NHN. Due to the extensive drainage of the marshlands, seepage of fresh groundwater is impeded. Instead, an upconing of the fresh-saline groundwater interface appears due to an upwardly directed hydraulic gradient. Due to climate change, chloride concentrations will increase along the coastlines. Further inland, a decrease of chloride content in near-surface groundwater will occur.

Beschreibung: Interreg http://dx.doi.org/10.13039/100013276

Beschreibung: Landesamt für Bergbau, Energie und Geologie (LBEG) (4273)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Fresh-saline groundwater interface ; HEM ; Drainage ; Cl/Br ratio ; Climate change ; Süß‑/Salzwassergrenze ; HEM ; Cl/Br-Verhältnis ; Klimawandel

Sprache: Englisch

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31

Unbekannt

Vorkommen künstlicher Süßstoffe in deutschen Grundwässern (2021)

Schödl, Isabel ; Hilliges, Falk ; Schödl, Isabel; Institut für Chemie und Biologie des Meeres (ICBM), Universität Oldenburg, Oldenburg, Deutschland ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-09

Beschreibung: Künstliche Süßstoffe werden als Zuckeraustauschstoffe in der Lebensmittelindustrie und Landwirtschaft verwendet. Es gibt keine abschließende Bewertung über das Vorkommen in und die Auswirkungen auf Gewässer. Für künstliche Süßstoffe liegen bisher keine Grenzwerte für aquatische Umweltmedien vor. Um das Vorkommen im Grundwasser in Deutschland zu analysieren, konnten im Rahmen dieser Studie Monitoringdaten aus sieben Bundesländern und insgesamt 3311 Messstellen ausgewertet werden. Am häufigsten wurde Acesulfam, gefolgt von Cyclamat, Sucralose und Saccharin bestimmt. Acesulfam wurde mit den höchsten Konzentrationen gemessen. Für die anderen drei Süßstoffe lagen die Maximalwerte deutlich unter den Werten für Acesulfam. Für Acesulfam konnte in den letzten Jahren ein Rückgang der Konzentrationen festgestellt werden. Dies lässt sich durch den vermehrten Abbau von Acesulfam in Kläranlagen erklären. Eine Zunahme an Messwerten über der Bestimmungsgrenze, und somit ein gegenteiliger Trend, zeigte sich für Sucralose. Insgesamt ist für Deutschland die Datenlage für eine flächendeckende Zustandsbeschreibung der Belastungssituation mit Süßstoffen noch nicht ausreichend.

Beschreibung: Umweltbundesamt (4257)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Künstliche Süßstoffe ; Grundwasser ; Acesulfam ; Cyclamat ; Sucralose ; Saccharin ; Artificial sweeteners ; Groundwater ; Germany ; Acesulfame ; Cyclamate ; Sucralose ; Saccharin

Sprache: Deutsch

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Unbekannt

Jenseits von Sichardt – empirische Formeln zur Bestimmung der Absenkreichweite eines Brunnens und ein Verbesserungsvorschlag (2021)

Desens, Annika ; Houben, Georg J. ; Desens, Annika; Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR), Hannover, Deutschland ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-08-09

Beschreibung: Die Kenntnis der Absenkreichweite eines Brunnens ist eine für viele Anwendungen in der Hydrogeologie wichtige, aber nicht immer einfach zu bestimmende Größe. Häufig werden daher empirische Formeln zur Berechnung genutzt, im deutschen Sprachraum besonders die Formel von Sichardt. Im Rahmen dieser Arbeit konnte durch einen Vergleich mit einem analytischen Modell der Brunnenzuströmung zunächst festgestellt werden, in welchem Bereich die Sichardt-Formel am besten funktioniert, nämlich bei sandig-kiesigen Grundwasserleitern mit einer Porosität um 30 % und einer Mächtigkeit von ca. 15 m. Um die Anwendbarkeit der Gleichung über diesen Bereich hinaus zu erweitern, d. h. für abweichende Porositäten und Mächtigkeiten, wurde ein Korrekturfaktor entwickelt, der einfach berechnet oder aus einem Nomogramm abgelesen werden kann. Da empirische Verfahren naturgemäß limitiert sind, kann für komplexere Aufgaben die Anwendung mathematisch anspruchsvollerer Modelle erforderlich werden.

Beschreibung: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe (BGR) (4230)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Reichweite ; Absenkung ; Pumpversuch ; Sichardt ; Anwendungsbereich ; Cone of depression ; Radius of influence ; Drawdown ; Pump test ; Sichardt

Sprache: Deutsch

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Unbekannt

Modeling of methane migration from gas wellbores into shallow groundwater at basin scale (2020)

Taherdangkoo, Reza ; Tatomir, Alexandru ; Sauter, Martin ; [weitere]

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Publikationsdatum: 2023-06-08

Beschreibung: Methane contamination of drinking water resources is one of the major concerns associated with unconventional gas development. This study assesses the potential contamination of shallow groundwater via methane migration from a leaky natural gas well through overburden rocks, following hydraulic fracturing. A two-dimensional, two-phase, two-component numerical model is employed to simulate methane and brine upward migration toward shallow groundwater in a generic sedimentary basin. A sensitivity analysis is conducted to examine the influence of methane solubility, capillary pressure–saturation relationship parameters and residual water saturation of overburden rocks, gas leakage rate from the well, tilted formations, and low-permeability sediments (i.e., claystones) on the transport of fluids. Results show that the presence of lithological barriers is the most important factor controlling the temporal–spatial distribution of methane in the subsurface and the arrival time to shallow groundwater. A pulse of high leakage rate is required for early manifestation of methane in groundwater wells. Simulations reveal that the presence of tilted features could further explain fast-growing methane contamination and extensive lateral spreading reported in field studies.

Beschreibung: Horizon 2020 http://dx.doi.org/10.13039/501100007601

Beschreibung: Georg-August-Universität Göttingen (1018)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Hydraulic fracturing ; Methane leakage ; Groundwater monitoring ; Unconventional gas development ; Numerical modeling

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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Unbekannt

Vertical SOC distribution and aromatic carbon in centuries old charcoal‐rich Technosols (2022)

Bonhage, Alexander ; Raab, Thomas ; Schneider, Anna ; [weitere]

Blackwell Publishing Ltd | Oxford, UK

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Publikationsdatum: 2023-01-21

Beschreibung: Charcoal‐rich Technosols on century‐old relict charcoal hearths (RCHs) are the subject of ongoing research regarding potential legacy effects that result from historic charcoal production and subsequent charcoal amendments on forest soil properties and forest ecosystems today. RCHs consist mostly of Auh horizons that are substantially enriched in soil organic carbon (SOC), of which the largest part seems to be of pyrogenic origin (PyC). However, the reported range of SOC and PyC contents in RCH soil also suggests that they are enriched in nonpyrogenic SOC. RCH soils are discussed as potential benchmarks for the long‐term influence of biochar amendment and the post‐wildfire influences on soil properties. In this study, we utilised a large soil sample dataset (n = 1245) from 52 RCH sites in north‐western Connecticut, USA, to quantify SOC contents by total element analysis. The contents of condensed highly aromatic carbon as a proxy for black carbon (BC) were predicted by using a modified benzene polycarboxylated acid (BPCA) marker method in combination with diffuse reflectance infrared Fourier transform (DRIFT) spectroscopy‐based partial least square regression (r2 = 0.89). A high vertical spatial sampling resolution allowed the identification of soil organic matter (SOM) enrichment and translocation processes. The results show an average 75% and 1862% increase in TOC and BPCA‐derived carbon, respectively, for technogenic Auh horizons compared to reference soils. In addition to an increase in aromatic properties, increased carboxylic properties of the RCH SOC suggest self‐humification effects of degrading charcoal and thereby the continuing formation of leachable aromatic carbon compounds, which could have effects on pedogenic processes in buried soils. Indeed, we show BPCA‐derived carbon concentrations in intermediate technogenic Cu horizons and buried top/subsoils that suggest vertical translocation of highly aromatic carbon originating in RCH Auh horizons. Topmost Auh horizons showed a gradual decrease in total organic carbon (TOC) contents with increasing depth, suggesting accumulation of recent, non‐pyrogenic SOM. Lower aliphatic absorptions in RCH soil spectra suggest different SOM turnover dynamics compared to reference soils. Furthermore, studied RCH soils featured additional TOC enrichment, which cannot be fully explained now. Highlights BC to TOC ratio and high resolution vertical SOC distribution in 52 RCH sites were studied. RCH soils non‐BC pool was potentially different to reference soils. RCH soils feature TOC accumulation in the topmost horizon. There is BC translocation into buried soils on RCH sites.

Beschreibung: Deutsche Forschungsgemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001659

Schlagwort(e): ddc:631.4 ; benzene polycarboxylated acid marker (BPCA) ; black carbon ; charcoal degradation ; charcoal kiln ; pyrogenic carbon ; relict charcoal hearth ; biochar

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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Unbekannt

Defining Hydrogeological Site Similarity with Hierarchical Agglomerative Clustering (2022)

Kawa, Nura ; Cucchi, Karina ; Rubin, Yoram ; [weitere]

Blackwell Publishing Ltd | Malden, US

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Publikationsdatum: 2024-02-28

Beschreibung: 〈title xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML"〉Abstract〈/title〉〈p xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en"〉Hydrogeological information about an aquifer is difficult and costly to obtain, yet essential for the efficient management of groundwater resources. Transferring information from sampled sites to a specific site of interest can provide information when site‐specific data is lacking. Central to this approach is the notion of site similarity, which is necessary for determining relevant sites to include in the data transfer process. In this paper, we present a data‐driven method for defining site similarity. We apply this method to selecting groups of similar sites from which to derive prior distributions for the Bayesian estimation of hydraulic conductivity measurements at sites of interest. We conclude that there is now a unique opportunity to combine hydrogeological expertise with data‐driven methods to improve the predictive ability of stochastic hydrogeological models.〈/p〉

Beschreibung: 〈p xmlns:mml="http://www.w3.org/1998/Math/MathML" xml:lang="en"〉〈italic〉Article impact statement〈/italic〉: This article introduces hierarchical clustering as a method for defining a notion of site similarity; the aim of this method is to improve the derivation of prior distributions in Bayesian methods in hydrogeology.〈/p〉

Beschreibung: Deutsche Forschungsgemeinschaft http://dx.doi.org/10.13039/501100001659

Beschreibung: https://github.com/GeoStat-Bayesian/geostatDB

Beschreibung: https://github.com/GeoStat-Bayesian/exPrior

Beschreibung: https://github.com/GeoStat-Bayesian/siteSimilarity

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; hydrogeological sites ; hydrogeological modeling

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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Unbekannt

Comparing Methods and Defining Practical Requirements for Extracting Harmonic Tidal Components from Groundwater Level Measurements (2021)

Schweizer, Daniel ; Ried, Vincent ; Rau, Gabriel C. ; [weitere]

Springer Berlin Heidelberg

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Publikationsdatum: 2024-03-06

Beschreibung: The groundwater pressure response to the ubiquitous Earth and atmospheric tides provides a largely untapped opportunity to passively characterize and quantify subsurface hydro-geomechanical properties. However, this requires reliable extraction of closely spaced harmonic components with relatively subtle amplitudes but well-known tidal periods from noisy measurements. The minimum requirements for the suitability of existing groundwater records for analysis are unknown. This work systematically tests and compares the ability of two common signal processing methods, the discrete Fourier transform (DFT) and harmonic least squares (HALS), to extract harmonic component properties. First, realistic conditions are simulated by analyzing a large number of synthetic data sets with variable sampling frequencies, record durations, sensor resolutions, noise levels and data gaps. Second, a model of two real-world data sets with different characteristics is validated. The results reveal that HALS outperforms the DFT in all aspects, including the ability to handle data gaps. While there is a clear trade-off between sampling frequency and record duration, sampling rates should not be less than six samples per day and records should not be shorter than 20 days when simultaneously extracting tidal constituents. The accuracy of detection is degraded by increasing noise levels and decreasing sensor resolution. However, a resolution of the same magnitude as the expected component amplitude is sufficient in the absence of excessive noise. The results provide a practical framework to determine the suitability of existing groundwater level records and can optimize future groundwater monitoring strategies to improve passive characterization using tidal signatures.

Beschreibung: H2020 Marie Sklodowska-Curie Actions http://dx.doi.org/10.13039/100010665

Beschreibung: Swedish Research Council

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Tidal subsurface analysis ; Tidal constituents ; Signal analysis ; Harmonic least squares ; Non-uniform sampling

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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Unbekannt

Identification of suitable sites for managed aquifer recharge under semi-arid conditions employing a combination of numerical and analytical techniques (2021)

Alkhatib, Jafar ; Engelhardt, Irina ; Sauter, Martin ; [weitere]

Springer Berlin Heidelberg

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Publikationsdatum: 2024-03-06

Beschreibung: Overpumping or overexploitation of groundwater is one of the major threats for aquifer systems in arid and semi-arid areas. Managed aquifer recharge (MAR) has been suggested by many researchers as a sustainable and effective method to alleviate negative impacts of overpumping. Optimizing artificial recharge considers the selection of suitable MAR sites in terms of surface and subsurface characteristics. While surface characteristics at potential MAR sites could be modified (e.g. slope, soil texture, etc.), subsurface characteristics cannot be changed through engineering work. Characteristics of the aquifer, such as depth to groundwater, play an important role in determining the capability of an aquifer to store a specific volume of infiltrated water. Currently, only a limited number of quoted researches are available that consider factors related to aquifer characteristics and the range of these factors to identify optimal MAR sites. In this study, a new approach is presented, that employs numerical groundwater modeling to generate MAR suitability maps considering sub-surface characteristics, such as depth-to-groundwater, aquifer transmissivity and specific yield. Multiple model-runs are conducted to simulate groundwater table response with respect to the volume of infiltrated water. Simulation results are used to calibrate a groundwater mound empirical equation that calculates the groundwater level increase as a function of the transmissivity and infiltrated water volume for a given value of aquifer’ specific yield, range of vertical hydraulic conductivities and a specific design and operation conditions of the MAR system. The empirical equation is employed in GIS to spatially calculate the height of groundwater mound beneath a hypothetical MAR site and to generate, based on that, suitability maps for MAR implementation. Assuming that MAR structures capture the median of monthly surface runoff rates at the respective wadi (catchment area), suitability maps are generated for different configurations/scenarios of aquifer hydraulic conductivity in a parameter study. The results highlight the importance of integrating aquifer characteristics (geometry and hydraulic parameters) and expected magnitudes and fluxes of infiltration water in delineating suitable sites for MAR.

Beschreibung: Georg-August-Universität Göttingen (1018)

Schlagwort(e): ddc:551.49 ; Numerical groundwater modeling ; Managed aquifer recharge (MAR) ; Azraq basin

Sprache: Englisch

Materialart: doc-type:article

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