TEIL I TIEFE GRUNDWÄSSER - BEDEUTUNG, BEGRIFFE, 1 EIGENSCHAFTEN, ERKUNDUNGSMETHODEN
VORWORT 3 1. EINLEITUNG 4 2. DEFINITION UND ABGRENZUNG TIEFER GRUNDWASSER 5 3. DIE BEDEUTUNG TIEFER GRUNDWÄSSER 6 3.1 Nutzung als Trink- und Brauchwasser 6 3.2 Balneologische Nutzung 9 3.3 Thermalwässer und geothermische Energie- 9
gewinnung
3.4 Tiefe Grundwässer im Bergbau 10 3.5 Die Bedeutung tiefer Grundwasserleiter bei der 11
Beseitigung spezieller Abwässer und Abfälle
4. EIGENSCHAFTEN TIEFER AQUIFERE (ÜBERBLICK) 11 4.1 Allgemeines, Begriffe 11 4.2 Diagenese, Gesteinsporosität und -permeabilität 13 4.2.1 Sandsteine (silikatisches Material) 14 4.2.2 Ton- und Siltsteine 14 4.2.3 Karbonatgesteine 14 4.3 Trennflächengefüge und ihr Tiefgang 15 4.3.1 Allgemeines zur Entstehung von Trennflächen 15
und ihre Bedeutung
4.3.2 Klüftung im tieferen Bereich ( >100 m) 17 4.4 Tiefgang der Verkarstung 20 4.5 Kluft- und Karsthohlraumvolumen, Gebirgs- 21
durchlässigkeit
5. CHEMISCHE BESCHAFFENHEIT TIEFER GRUNDWÄSSER 22 5.1 Allgemeiner Oberblick 22 5.2 Chemische Stockwerksgliederung 28
VI
S E I T E 5.3 H i n w e i s e zur B e s c h a f f e n h e i t und G e n e s e h o c h 30
m i n e r a l i s i e r t e r F o r m a t i o n s w ä s s e r und S o l e n
5.4 M i s c h u n g e n z w i s c h e n v a d o s e n W ä s s e r n und h o c h 34 m i n e r a l i s i e r t e n T i e f e n w ä s s e r n sowie M e e r w a s s e r 6. U M W E L T I S O T O P E IM G R U N D W A S S E R 38 6.1 G r u n d l a g e n 38 6.2 E i n i g e p r a k t i s c h e E r f a h r u n g e n 43 7. D I E T E M P E R A T U R D E R T I E F E N G R U N D W Ä S S E R 4 5 7.1 A l l g e m e i n e s 45 7.2 G e o t h e r m i s c h e G r u n d l a g e n 46 7.2.1 D i e A r t e n d e s W ä r m e t r a n s p o r t e s in der E r d k r u s t e 46 7.2.1.1 K o n d u k t i v e W ä r m e l e i t u n g 4 7 7.2.1.2 Konvektiver Wärmetransport 51 7.3 Berechnung einfacher Beispiele 51 7.3.1 Die Ermittlung von Temperaturanomalien bei 51
flächenhaft aufsteigendem Thermalwasser
7.3.2 Die Berechnung d e s Wärmestromes und der W ä r m e - 54 stromdichte
7.3.3 Berechnung der aufsteigenden Wassermenge 55 7.4 Wärmeanomalien und tiefe Grundwässer 56 7.5 Praktische Hinweise zur Erkundung des Tempera- 57
turfeldes
7.5.1 Abschätzung des an einer bestimmten Stelle zu 57 erwartenden Temperaturgradienten
7.5.2 Verfälschung der Gesteinstemperaturen durch 59 Bohrlocheffekte
7.5.3 Ermittlung von Wassermengen-Anteilen 60 8. GRUNDLAGEN ZUR ERFASSUNG DER HYDRAULISCHEN 62
KENNWERTE IN TIEFEN STOCKWERKEN
8.1 Änderung der physikalischen Eigenschaften des 62 Wassers
8.1.1 Dichteänderung 62 8.1.2 Viskositätsänderung 63 8.1.3 Kompressibilität 63
8.2 Einflüsse der Änderungen der physikalischen 63 Eigenschaften des Wassers auf die hydrauli-
schen Kennwerte tiefer Grundwässer
8.2.1 Korrektur der hydraulischen Leitfähigkeit 63 8.2.2 Anwendung des Permeabilitätsbegriffs 69 8.2.3 Speicherkoeffizient 70 8.3 Verschiedene Druckbegriffe und Störfaktoren 71
bei der Druckmessung
8.3.1 Vorbemerkungen 71 8.3.2 Aquiferdrück (Lagerstättendruck) 71 8.3.3 Basisdruck - Kopfdruck 73 8.3.4 Ruhedruck, Betriebsdruck, Schließdruck 73 8.3.5 Ermittlung des Aquiferdrucks aus Bohrloch- 75
Spiegelmessungen
8.3.6 Anwendungsbeispiel 76 9. GEOPHYSIKALISCHE BOHRLOCHMESSUNG 78 9.1 Allgemeines 78 9.2 Herkömmliche Meßverfahren 79 9.3 Zur Klufterkennung geeignete Verfahren 80 9.3.1 Herkömmliche Verfahren 81 9.3.2 Spezielle Verfahren 82 9.4 EDV-Programm Geothermal Saraband 86 9.5 Sonstiger Bohrloch-Service 86 9.6 Aufstellung von Meßprogrammen 88 10. RECHTSGRUNDLAGEN 89 11. SCHRIFTTUM 91 12. ANLAGEN 100 12.1 Beispiel: Thermalwasserbohrung Saulgau 1 100 12.2 Geohydraulische Auswertung eines Druckaufbau- 104
tests in der Mineral-Thermalwasserbohrung Liel/Lkr. Lörrach
Vili
SEITE TEIL II UNTERSUCHUNGEN ZUR TEMPERATURBEEINFLUSSUNG 109
VON GRUNDWASSER -
ERGEBNISSE EINER UMFRAGEAKTION
VORWORT 111 1 . GRUNDLAGEN 114 1.1 Mechanismen und Parameter des Wärmetransports 114 1.1.1 Problematik 114 1.1.2 Untersuchungen 116 1.2 Berechnungen 117 1.2.1 Problematik 117 1.2.2 Untersuchungen 118 1.3 Temperaturmessungen 121 1.3.1 Problematik 121 1.3.2 Untersuchungen 122 2. PROJEKTE 125 2.1 Wärmeentzug 125 2.1.1 Problematik 125 2.1.2 Untersuchungen 127 2.2 Wärmeeinleitung 131 2.2.1 Problematik 131 2.2.2 Untersuchungen 131 2.3 Wärmespeicherung 133 2.3.1 Problematik 133 2.3.2 Untersuchungen 134 2.4 Grundwassertemperaturen in der Nähe von Ober- 135
flächengewässern
2.4.1 Problematik 135 2.4.2 Untersuchungen 136
SEITE 2.5 Geothermische Projekte 137 2.5.1 Problematik 137 2.5.2 Untersuchungen 138 3. Umfrageliste [ U ] 140 4. Literaturliste [ L ] 158
SCHRIFTENVERZEICHNIS DES DEUTSCHEN VERBANDES FÜR WASSERWIRTSCHAFT UND KULTURBAU e.V. (DVWK)
