Temperaturmessungen zur Identifizierung des Grundwasseranstromes eines Oberflächengewässers.

Sonja Schröter1, Wilfried Schneider1
1 Institut für Wasserressourcen und Wasserversorgung, TUHH

P 9.18 in Groundwater-surface water-interactions - processes and methods

Im Anstrom eines Baches befindet sich eine Grundwasserkontamination durch leichtflüchtige chlorierte Kohlenwasserstoffe. Trotz der geringen Entfernung, wurden bisher keine Konzentrationen im Oberflächenwasser nachgewiesen. Aufgrund des Alters der Kontamination ist es wahrscheinlich, dass es sich um eine stationäre Schadstoffverteilung handelt. Es ist also auszuschließen, dass die Kontamination das Gewässer noch nicht erreicht hat. Interessant ist es nun zu ermitteln, warum bisher keine erhöhten Konzentrationen im Oberflächengewässer gemessen wurden und zu evaluieren, ob dies auch in Zukunft der Fall sein wird. Final soll diese Frage mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungs- und reaktiven Stofftransportmodells geklärt werden. Dazu müssen Strömungs- und Stofftransportprozesse im Übergangsbereich zwischen Grund- und Oberflächenwasser möglichst genau untersucht und verstanden werden. Als Kalibrierungsgröße ist die Austauschrate zwischen Grund- und Oberflächenwasser nützlich, da sie wenig Spielraum in der Wahl der relevanten Systemparameter zulässt. Eine einfache und kostengünstige Methode, um Flüsse zwischen den Komponenten Grund- und Oberflächenwasser zu messen, sind Temperaturmethoden. Hierzu werden Temperaturen in verschiedenen Tiefen im Sediment des Oberflächengewässers gemessen, wodurch abgeschätzt werden kann, ob der konvektive und der konduktive Wärmetransport in gleiche oder entgegengesetzte Richtungen wirken. Zusätzlich können die Wasserflüsse quantifiziert werden. Bisher wurden Temperaturen in 2 mehrtätigen Messkampagnen unter Verwendung der Temperatursonde TP 62, der Firma Umwelt Elektronik GmbH gemessen. Hierbei lag der Fokus auf der räumlichen Variabilität der Austauschraten. Diese Information ist relevant, um bevorzugte Fließwege zu identifizieren, die unter anderem interessant sind, um die Messung der Konzentrationen im Oberflächengewässer sinnvoll zu lokalisieren. Des Weiteren sind dauerhaft Mini-Piezometer im Sediment des Oberflächengewässers installiert, in denen Datenlogger in geringer zeitlicher Auflösung Porenwasserpotentiale und Temperaturen aufzeichnen. Hieraus wurden hydraulische Gradienten bestimmt, wodurch eine Änderung des Strömungsregimes im Jahresverlauf erkannt und im Modellierungsprozess berücksichtigt werden kann. Außerdem können die Temperaturen ebenfalls zur Berechnung der Zuflussrate im Jahresgang verwendet werden. Mittels der berechneten hydraulischen Gradienten und den Zuflüssen ist es möglich, die hydraulische Leitfähigkeit der Bachsedimente räumlich differenziert abzuschätzen. Neben der Eignung der Zuflussrate zur Kalibrierung des Modells wird diese Größe auch benötigt, um Frachten in das Oberflächengewässer zu berechnen. Diese Information ist wichtig, um beispielsweise die Notwendigkeit einer Sanierungsmaßnahme abzuschätzen.



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