Quantitativer Tracerversuch im Karst zur Untersuchung der hydraulischen Anbindung eines Regenüberlaufbeckens (Gallusquelle, Baden-Württemberg)

Morgan Tranter1, Ferry Schiperski1, Johannes Zirlewagen1
1 Institut für Angewandte Geowissenschaften, Universität Berlin, Ernst-Reuter-Platz 1, 10587 Berlin, morgan.am.tranter@campus.tu-berlin.de

O 15.13 in Forum of Young Hydrogeologists

13.04.2016, 16:00-16:15, Plank Hörsaal, Geb. 40.32

Ein beträchtlicher Anteil der weltweiten Trinkwasserversorgung wird durch Karstgrundwasserleiter sichergestellt. Diese sind jedoch häufig sehr anfällig gegenüber Kontaminationen.

Im ländlichen Karsteinzugsgebiet der für die lokale Trinkwasserversorgung gefassten Gallusquelle (Schwäbische Alb) wurde ein Regenüberlaufbecken, ca. 9 km nordwestlich der Quelle, als potentielle Kontaminationsquelle für Mikroorganismen und anthropogene Schadstoffe identifiziert (Heinz et al., 2009; Schiperski et al., 2015). Zur Untersuchung der hydraulischen Anbindung des Überlaufbeckens und des Stofftransports wurde ein quantitativer Tracerversuch bei relativ hoher Quellschüttung (ca. 0,8 m3 s-1) durchgeführt. Die Eingabe erfolgte direkt im Ablauf des Regenüberlaufbeckens. Es wurde der Fluoreszenzfarbstoff Sulforhodamin G eingesetzt, der hier als konservativer Tracer angenommen wird. Die geringe Wasserlöslichkeit des Stoffes machte es für eine Eingabemenge von 2,5 kg notwendig, ein verhältnismäßig großes Volumen von 2 m3 Tracerlösung einzugeben, was eine längere Eingabedauer zur Folge hatte.

 

Die vermutete hydraulische Anbindung wurde mit Hilfe des Versuches eindeutig bestätigt. Die Durchbruchskurve konnte mit einem two-region non-equilibrium Modell (CXTFIT) sehr gut angepasst werden. Die Ergebnisse der Modellierung unterstreichen, dass die Auswirkung der verlängerten Eingabe von 30 min vernachlässigt werden kann. Vorangegangene Tracertests an anderen Stellen im Einzugsgebiet ließen Vermutungen über eine Beziehung zwischen Quellschüttung und mittlerer Transportgeschwindigkeit zu. Die mittlere Geschwindigkeit ist danach mit 114 m h-1 etwas geringer als erwartet. Auch die Maximalgeschwindigkeit von 145 m h-1 lag im Bereich von in der Literatur genannten Werten. Die geringe Wiederfindung des Tracers von 14 % ist andererseits ein Indiz für ein gewisses Retentionsvermögen entlang der Fließstrecke (insbesondere im Bereich des Epikarst) und für die Sorptionsneigung des Tracers. Bei einem Starkniederschlagereignis zwei Wochen nach dem Tracertest wurde ein erneuter Tracerdurchgang im Quellwasser beobachtet, bei welchem insgesamt weitere 1,5 % der Eingabemenge nachgewiesen werden konnten. Die Ergebnisse weisen darauf hin, dass bei einem Überlauf des Regenüberlaufbeckens ein signifikanter Teil der Substanzen im Epikarst und dem Karstgrundwasserleiter selbst verbleiben und erst mit deutlicher Verzögerung oder nach weiteren Witterungsereignissen in der Quelle auftreten.



Heinz, B; Birk, S.; Liedl, R.; Geyer, T.; Straub, K. L.; Andresen, J.; Bester, K.; Kappler, A. (2009): Water quality deterioration at a karst spring (Gallusquelle, Germany) due to combined sewer overflow: Evidence of bacterial and micro-pollutant contamination. – Environmental Geology, 57, 4 (2009), 797-808.

 

Schiperski, F.; Zirlewagen, J.; Hillebrand, O.; Nödler, K.; Licha, T.; Scheytt, T. (2015): Relationship between organic micropollutants and hydro-sedimentary processes at a karst spring in south-west Germany. – Science of The Total Environment, 532 (2015), 360–367.



Export as iCal: Export iCal