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Georg Mattheß; Károly Ubell:

Allgemeine Hydrogeologie - Grundwasserhaushalt

1983. XIII, 438 Seiten, 214 Abbildungen, 75 Tabellen, 17x24cm, 1200 g
Language: Deutsch

(Lehrbuch der Hydrogeologie, Band 1)

ISBN 978-3-443-01005-8, gebunden

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Contents

Beschreibung Deutsch top ↑

Eine Einführung in den Wasserkreislauf auf der Erde und dessen Gliederung für verschiedene Klimazonen. Die einzelnen Glieder des Wasserhaushalts wie Niederschlag, Verdunstung und Abfluß werden genau beschrieben. Die Bilanzierung einzelner Glieder des Wasserhaushalts wird ausführlich behandelt; dabei wird besonders auf die dazu notwendigen Meßmethoden eingegangen.

Bespr.: gwf-Wasser/Abwasser 4/04 top ↑

Aufgrund der Knappheit der Ressource Wasser gewinnt die Nutzung des Grundwassers immer mehr an Bedeutung. Das Buch Lehrbuch der Hydrogeologie Band 1" behandelt folgende Schwerpunktthemen:

- Vorkommen und Verhalten des Grundwassers in der Erdkruste
­ Grundwasser in den verschiedenen Gesteinsarten
­ Grundwasser als Teil des Wasserkreislaufes
­ Glieder des Wasserhaushaltes.

Im ersten Teil des Buches werden allgemeine hydrogeologische Sachverhalte erklärt. Ein Schwerpunkt liegt auf der Bewegung des Grundwassers im gesättigten und ungesättigten Bereich. Eine Betrachtung der Grundwasserbewegung in mehrphasigen Systemen schließt diesen Teil ab.

Im zweiten Teil werden verschiedene Gesteinsarten (Lockersedimente und Festgesteine) hinsichtlich Parameter wie z. B. Durchlässigkeitsbeiwert untersucht.

Der letzte Teil befasst sich mit Wasserbilanzen. Die einzelnen Komponenten einer Wasserbilanz werden erklärt und die Möglichkeit einer Erfassung werden vorgestellt. Das Buch ist nicht nur für Geowissenschaftler geeignet, sondern auch für Naturwissenschaftler und Ingenieure, die sich mit Hydrogeologie beschäftigen. Die Grundlagen der Hydrogeologie werden sehr anschaulich vermittelt. Insgesamt ist das Buch sehr empfehlenswert, da es über viele hilfreiche Abbildungen und ein gutes Register zum Nachschlagen verfügt.

C. Schwarz

gwf-Wasser/Abwasser 4/04

Inhaltsverzeichnis top ↑

1 Einleitung 1
1.1 Die Einordnung der Hydrogeologie innerhalb der Wissenschaften 1
1.2 Das Grundwasser und seine Bedeutung für den Menschen 2
1.3 Geschichte der Hydrogeologie 8
2 Vorkommen und Verhalten des Grundwassers in der Erdkruste 16
2.1 Grundwasser als Teil des unterirdischen Wassers 16
2.1.1 Hydrologische Gliederung des unterirdischen Wassers 16
2.1.2 Grundwasserleiter und -nichtleiter 18
2.1.2.1 Bauelemente der Gesteine 19
2.1.3 Formen des unterirdischen Wassers 27
Adsorptionswasser 27 - Kapillarwasser 30 - Sickerwasser 31 -
Grundwasser 32 - Wasser in Einzelhohlräumen 32 - Wasser in chemischer
Bindung oder in Magmen 33
2.1.4 Freies und gespanntes Grundwasser 33
2.1.4.1 Artesische Systeme 34
2.1.5 Grundwasseraustritte 39
2.1.5.1 Quellen 39
Einteilung der Quellen 42 - Einteilung nach der Schüttung 42 -
Einteilung nach der Art des Grundwasserleiters und nach der
geologischen Struktur 47 - Einteilung nach dem Quellmechanismus 52 -
Geysire 56 - Submarine Quellen 60 - Veränderlichkeit der Quellen 61 -
Quellformen 65 - Quellendichte 65
2.1.6 Schwinden 65
2.2 Druckverhältnisse in der Wasser-ungesättigten und -gesättigten
Zone 68
2.3 Bewegung des unterirdischen Wassers 89
2.3.1 Allgemeine Beschreibung der Wasserbewegung im Untergrund 89
2.3.1.1 Definitionen 89
2.3.1.2 Hydraulisch wichtige Gesteins- und Bodeneigenschaften 90
2.3.1.2.1 Hohlraumanteil (Porosität, Kluftvolumen) 90
2.3.1.2.2 Durchlässigkeit, Durchlässigkeitsbeiwert und Transmissivität
99 Gültigkeitsgrenzen der Darcy-Gleichung 106 - Turbulenter Fluß im
Grundwasserbereich 110 - Zusammenhang zwischen Porosität, Kluftvolumen
und Durchlässigkeit 111
2.3.1.2.3 Bestimmung von Hohlraumanteil, Durchlässigkeit,
Durchlässigkeitsbeiwert und Transmissivität 115
Hohlraumanteil 115 - Durchlässigkeit, Durchlässigkeitsbeiwert und
Transmissivität 118 - Laboratoriumsmethoden 118 - Feldmethoden 121 -
Markierungsversuche und deren Auswertung 131 - Einbohrlochmethoden 138
- Durchlässigkeitsmessung und Durchlässigkeitsbeiwert 139 -
Brunnenleistung und Durchlässigkeit 140
2.3.1.2.4 Gefüge, Lagerungsverhältnisse und Durchlässigkeit 146
Untergrundeigenschaften und Geschwindigkeit von Druckveränderungen 154
2.3.2 Bewegung im gesättigten Bereich 155
Stationäre Strömung 158 - Instationäre Strömung 159 - Bewegung in
Kluftgesteinen 161 - Messung der Grundwasserbewegung 162 -
Hydrologisches Dreieck, Grundwasserhöhen- und-flurabstandsgleichen 167
2.3.3 Bewegung in mehrphasigen Systemen 171
2.3.3.1 Bewegung im Wasser-ungesättigten Bereich 171
Wasseraufnahme und Wasserabgabe 173 - Infiltration 177 -
Kapillarer Aufstieg 180 - Wasserbewegung in dampfförmiger
Phase 181
2.3.3.2 Bewegung in Gegenwart von flüssigen und gasförmigen
Kohlenwasserstoffen 182
2.3.3.3 Süß-/Salzwasserbeziehung an Meeresküsten 193
3 Grundwasser in den verschiedenen Gesteinsarten 196
3.1 Grundwasser in Lockersedimenten 196
3.2 Grundwasser in Festgesteinen 205
3.2.1 Grundwasser in sedimentären Festgesteinen 205
3.2.1.1 Feinkörnige Detritusgesteine (Pelite und politische Gesteine) 205
3.2.1.2 Psephitisch-psammitische Gesteine 209
3.2.1.3 Karbonat-, Gips- und Anhydritgesteine 213
3.2.1.4 Salzgesteine 226
3.2.2 Grundwasser in magmatischen und metamorphen Gesteinen 230
3.2.2.1 Plutonite 230
3.2.2.2 Metamorphite 233
3.2.2.3 Vulkanite 236
4 Grundwasser als Teil des Wasserkreislaufes 244
4.1 Hydrologischer und geologischer Wasserkreislauf 244
4.2 Bilanz des hydrologischen Gesamtkreislaufes 248
4.3 Bilanzgleichungen des Wasserkreislaufes 251
4.4 Bilanzgleichung des Grundwassers 253
4.5 Anthropogene Einflüsse 256
5 Glieder des Wasserhaushaltes 259
5.1 Niederschlag 259
5.1.1 Meßwesen 264
5.1.2 Auswertung und Analyse von Niederschlagsmessungen 268
5.1.2.1 Gebietsniederschlag 269 Arithmetischer Mittelwert 269 -
Rasterverfahren - Synthetische Gleichverteilung von Meßstationen 270 -
THIESSEN-Verfahren 270 - Polygonmethode 271 - Isohyetenverfahren 272
5.1.2.2 Hydrologisch wirksamer Niederschlag 273
5.2 Verdunstung 273
5.2.1 Verdunstungsvorgang 277
Verdunstung und Wärmehaushalt 278 - Kinetische Vorgänge an der
Wasseroberfläche 280 - Verdunstung und vertikaler Wasserdampftransport 281
5.2.2 Meßwesen 282
5.2.2.1 Direkte Evaporations-Messung 283
5.2.2.2 Transpirationsmessung 286
5.2.2.3 Messung der Bodenverdunstung und der Evaporation über
Lysimeter 288 - Nicht wägbare Lysimeter 289 - Wägbare Lysimeter 290 -
Grundwasserlysimeter 293
5.2.3 Indirekte Ermittlung der Verdunstung 294
5.2.3.1 Halbempirische Verfahren auf der Grundlage der
DALTON-Gleichung 294 ALBRECHT-Gleichung 296 - HAUDE-Gleichung 297
5.2.3.2 Temperatur-Verdunstungs-Gleichungen 298
THORNTHWAITE-Gleichung 298 -BLANEY & CRIDDLE-Gleichung 299 - TURC-Gleichung 300

5.2.3.3 Aerodynamische Transportgleichungen 300
5.2.3.4 Berechnung aufgrund der Energiebilanz 301
PENMAN-Verfahren 301 - Die potentielle Verdunstung einer freien
Wasserfläche nach PENMAN 301 - Die potentielle Evapotranspiration nach
PENMAN 305 - Sonnenstrahlungs-Gleichungen 306
5.2.3.5 Abschätzung der aktuellen Verdunstung nach Verdunstungskessel-
Daten 308
5.2.4 Klimatische Wasserbilanz 310

5.2.5 Verdunstung aus dem Grundwasser 316
5.3 Abfluß 325
5.3.1 Abfluß in Vorflutern 328
5.3.1.1 Abflußmeßwesen 329
5.3.1.1.1 Wasserstandsmessung 329
5.3.1.1.2 Abflußmessung 330 Messung mit Auffanggefäßen 330 - Messung
an Meßwehren und eingebauten Kontrollquerschnitten 330 -
Abilußbestimmung durch Messung der Fließgeschwindigkeit 331 -
Abflußbestimmung mit Markierungsstoffen 333 - Elektromagnetisches
Verfahren und Ultraschall-Verfahren 334
5.3.1.2 Auswertung der Abflußmessungen und Abflußstatistik 334
5.3.2 Ermittlung der einzelnen Abflußkomponenten aus dem Gesamtabfluß
in Vorflutern 336
5.3.2.1 Analyse einzelner Hochwasserwellen 338
5.3.2.2 Analyse des Rezessionsteils einer Abflußganglinie 341
5.3.2.3 Verteilung des Gesamtabflusses während größerer Zeiträume 344
5.3.2.3.1 Die Trockenwetterlinie 345
5.3.2.3.2 Statistische Auswertung der gewässerkundlichen Hauptwerte 347
Statistik der Trockenwetterabflüsse nach SCHROEDER 347 -
Auswertung der monatlichen mittleren Niedrigwasserabflüsse
(MoMNQ) nach WUNDT 348 - Grundwasserabflußganglinien-
AuL-Verfahren nach NATERMANN 349
5.3.2.4 Abtrennung des Grundwasserabflusses mit geochemischen und
Isotopen-geochemischen Analysen 352
5.3.3 Wechselbeziehungen zwischen Grund- und Flußwasser, Uferspeicherung 355
5.3.4 Quellschüttung 357
5.3.5 Grundwasserabstrom 360
5.3.5.1 Bestimmung aus Grundwasserhöhengleichen und -stromlinienplänen 361
5.3.5.2 Bestimmung aus Dauerpumpversuchen 361
5.3.5.3 Bestimmung aus Grundwassermodellen 363
5.4 Rücklage und Aufbrauch, Vorratsänderungen 367
Vorratsänderungen im Wasser-ungesättigten Bereich 367 - Vorratsänderung
im Grundwasserbereich 368
5.4.1 Grundwasserneubildung 369
5.4.1.1 Versickerungsmessung mit Lysimetern 373
5.4.1.2 Analyse der Grundwasserganglinie 381
Klimatische Wasserbilanz und Grundwassergang 384 - Niederschlag und
Grundwassergang 385
5.5 Der Wasserhaushalt in Mitteleuropa 392
5.6 Wasser- und Grundwasserhaushalt anderer Klimagebiete 396
Literatur 401
Register 428