Original paper

Strukturanalyse, Hydrochemie und Grundwasserhydraulik. Ein Konzept zur Erschließung der Grundwasservorkommen in der Hillesheimer Mulde (Eifeler Nord-Süd-Zone)

[Structure Analyses, Hydrochemistry and Ground-Water Dynamics]

Boden, Michael; Diettrich, Thomas; Gronemeier, Klaus; Pekdeger, Asaf

Kurzfassung

Ein Konzept zur Erschließung von Grundwasser im Karst wird am Beispiel der Hillesheimer Mulde vorgestellt. Als Grundlage für die Wassererschließung dient eine geologische und lithologische Kartierung der mittel- bis oberdevonischen Kalk-, Mergel- und Dolomitserien. Hierauf aufbauend werden Strukturanalysen mit Einmessung und statistischer Auswertung des Kluftinventars sowie fotogeologische Interpretationen der Gefügespuren und quantitative Erhebungen des Entwässerungsnetzes zur Erfassung der Wasserwegsamkeit im Gebirgskörper durchgeführt. Die Ergebnisse zeigen, daß die für den Grundwassertransport wichtigen N-S und E-W gerichteten tektonischen Elemente optimal nur mittels der Fernerkundung kartierbar sind. Der für die Prospektion bedeutsame Geländebefund wird durch die Hydrochemie und eine Aquifermodellanalyse erbracht. Die hydrochemischen Erhebungen an den Grund- und Oberflächenwässern über einen vollen hydrologischen Jahreszyklus unterstützten hierbei die Vermutung der Existenz zweier Hauptgrundwasserleiter. Die Vernetzung der beiden Aquifere konnte durch oberirdische Abflußmessungen und deren Parameteraufgliederung mittels Statistischer Analysen aufgezeigt werden. Die Aquifermodellanalyse bestätigt die Ergebnisse der Hydrochemie. Diese spezielle Analyse beruht auf der Auswertung von Spiegelauftrieben in entspannten Brunnen, welche über lineare Regression mit aquiferform-spezifischen Strömungsgleichungen auf EDV-Wege korreliert werden. Die Aquifermodellanalyse zeigt, daß ein Grundwasserleiter mit mathematisch komplexen Gradienten entsprechend dem verzahnten Kluft- und Porenwasserraum vorliegt. Die hier herausgearbeiteten besonderen Randbedingungen des Karstes sind in der Planung der Wassergewinnung, Aufbereitung und Schutzzonen für die Eifel berücksichtigt worden

Abstract

A model to survey ground -water resources in karstic rock is presented by example of the Syncline of Hillesheim - N to S structure of the Eifel Heights. The survey is based on geological and lithological mapping of the middle and upper devonian series consisting of limestones, mudstones and dolomites. A structure analysis involving the measurements and evaluation of the joint systems was conducted subsequently. In addition, a quantity survey of the total of run-offs as well as a photo analysis of tectonic features was envisaged in order to determine structures of prominant hydraulic conductivity in water-bearing properties. The results reveal that ground-water transport is associated with the major N-S and E-W tectonic features. The detection of such was proved most efficient by application of remote measurements. Concerning the prospection of promising ground-water reservoirs, the most sensitive tool of field survey was implied in hydrochemistry as well as a kind of model analysis of aquifer. Thus, a hydrochemical survey of all terranious and subterranious streams was undertaken during the period of a Standard hydrological annum. By such means, the existence of a twinn-layered leaky aquifer could be deduced. The interrelations of both aquifers were made visuable by yield measurements of streams and springs and an analytical differentiation of flow parameters. To this respect, a seperate aquifer-model analysis confirmed the results obtained from chemical data. This particular analysis is based on recovery data gathered from discharched wells. Via a linear regression, the recovery data were correlated against aquifer-specific flow equations run by Computer means. These analyses show hydraulic gradients of complex nature according to the conduction of ground water in either joints or poreous media. The parameters and their functioning established herewith will demand for revised and responsible design of ground-water abstraction, water treatment and anti-pollution measures in karstic rock.

Keywords

Middle Devonianlimestonemarldolomitekarstjointremote sensingaquifergroundwater damhydrometrymodel Rhenish Massif (Eifel Mts.) TK 25: 5706