Original paper

Abdichtungswirkung natürlicher Marschsedimente gegen Grundwasserbelastungen durch Spülfelder

[Sealing Effects of Natural Marsh Soils on Leakage from Dredged Material Depositions]

Gröngröft, Alexander; Miehlich, Günter

Kurzfassung

In der Hamburger Elbmarsch wirken die natürlichen Marschsedimente und die darauf gespülten Hafenschlicke als Dichtungsschichten gegen die Versickerung aus den Auftragsflächen in den Grundwasserleiter. Die Dichtwirkung ist umstritten. Spülflächen eignen sich wegen der hohen hydraulischen Potentiale und der hohen Chloridgehalte im Sickerwasser gut, den Prozeß der Durchströmung zu erfassen. Die Marschsedimente sind durch stark schwankende Ton- und Humusgehalte, häufig geringe Lagerungsdichten und durch niedrige hydraulische Durchlässigkeiten gekennzeichnet. Bei 13 Grundwassermeßstellen, die mit ihren Filtern die holozänen Sande direkt unterhalb von Marschsedimenten und Spülfeldern erfassen, schwankt die Mächtigkeit der dichtenden Schichten MD zwischen 1,9 und 10,1 m. Zwischen MD und den Gehalten an Cl-, HCO-3, Na+, Mg2+, Ca2+ und der Ionensumme im Grundwasser nach rund 15 Jahren Überspülungszeit treten signifikante Korrelationen auf (p < 0.01). Die Durchdringungstiefe (50% Sickerwasseranteil) schwankt zwischen 7,4 m (Cl-) und 3,2 m (HCO-3). Bei SO24-, K+ und Mn2+ kommen die höchsten Gehalte bei Mächtigkeiten der geringdurchlässigen Schichten unter 5 m vor. Die möglichen Transportmechanismen werden diskutiert.

Abstract

In the Elbe river valley dredged material depositions lie upon natural marsh Sediments of clayey and peaty origin. These marsh Sediments act as a barrier against infiltration in the upper aquifer. Because of high chloride content and high hydraulic potentials the dredged material deposition areas are suitable to study leaching. Within the marsh Sediments clay and humus content varies strongly, the bulk density is mostly small and the hydraulic conductivity very small. Data of 13 groundwater wells from the deposition areas (screened in the uppermost part of the aquifer) were selected to study the influence of the thickness of sealing Sediments (Ts). The Ts-value varies between 1.9 and 10.1 m. After about 15 years of deposition, the Ts-value is conversely correlated with the content of Cl-, HCO-3, Na+, Mg2+, Ca2+ and sum of ions (p < 0.01) in groundwater. The infiltration depth (50 % leachate from the deposition) is highest at Cl- (7.4 m) and least at HCO-3 (3.2 m). Maximum contents of SO24-, K+ and Mn2+ were found at positions with Ts-values below 5 m. Possible transport mechanisms are discussed.

Keywords

Waste disposaldredged materialsealingmarsh soilsclayhumusleakagepermeabilitychloridessulfateshydrogen carbonatesconcentrationgroundwater Northwest German PlainHamburg (MoorburgFrancop) TK 25: Nr. 24252525