Hoch aufgelöste Untersuchung der hydraulischen und thermischen Situation am Gesteinsgarten der Martin-Luther-Universität

Der Gesteinsgarten der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg ist mit sechs Bohrungen ausgerüstet. Fünf dieser Bohrungen sind als 50 mm-Grundwassermessstellen ausgebaut. Sie sind in den Teufen bis 10 m vollverrohrt und entweder im Bereich von 10 m bis 20 m oder von 17 m bis 19 m vollverfiltert. Die Bohrung im zentralen Bereich des Gesteinsgartens besitzt einen Innendurchmesser von 30 cm und ist in den oberen 15 Metern mit einem Stahlrohr verrohrt. In den Teufen 15 m bis 40 m ist die Bohrung unverrohrt. Alle Bohrungen wurden als Kernbohrungen ausgeführt, wodurch die Geologie im Wesentlichen bekannt ist: es handelt sich um fluviatil abgelagerte und zementierte Abfolgen aus Konglomeraten, Sandsteinen, Schluff- und Tonsteinen. Die einzelnen Schichten und Linsen sind stark heterogen verteilt und geklüftet. Es ist zu erwarten, dass sich diese kleinräumige, nicht näher bekannte, Heterogenität auch in der Verteilung der hydrogeologischen Eigenschaften widerspiegelt und somit hydraulische und thermische Prozesse beeinflusst. Ebenfalls nur wenig untersucht sind die hydraulischen und thermischen Randbedingungen.

Die vorliegende Arbeit hat zum Ziel, die hydrogeologischen Eigenschaften und die hydraulische und thermische Situation des Gesteinsgarten hochauflösend zu untersuchen. Als Messinstrumente kommen hochauflösende Absolutdruck-Logger zum Einsatz, die den Wasserstand mit einer Genauigkeit von einem halben Millimeter messen können und zeitgleich die Temperatur des Wassers mit einer Genauigkeit von 0,002 °C messen.

Zur Bestimmung des Verhaltens des Druckfeldes wird der Wasserstand des Grundwasserleiters über einen gewissen Zeitraum erfasst. Da zeitgleich auch die Temperatur erfasst wird, kann mit diesen Messungen auch das Verhalten des Temperaturfeldes ermittelt werden. Zur Bestimmung der Eigenschaften des Grundwasserleiters wird im großskaligen Bereich ein Pumpversuch mit einer acht Stunden dauernden Absenkphase durchgeführt. Für die Bestimmung der lokalen Eigenschaften werden Slug-and-Bail-Tests durchgeführt.

Erste Testmessungen mit den verwendeten Sensoren sind vielversprechend, Eigenschaften und Gegebenheiten des Grundwasserleiters in bisher nicht erreichter Genauigkeit zu erkunden. Dies sowohl bei der Erfassung von Grundwassergleichen und der thermischen Situation, als auch bei der Bestimmung hydraulischer Durchlässigkeiten und Speicherkoeffizienten auf verschiedenen Skalen. Hierbei sollen auch die inneren und die äußeren Randbedingungen genauer erkundet werden.