Advertisement

Grundwasser

, Volume 23, Issue 2, pp 177–187 | Cite as

Fallbeispiel Kluftgrundwasserleiter – Charakterisierung eines Grundwasserleiters im Rotliegendsandstein des Saar-Nahe-Beckens

  • Michael Altenbockum
  • Katharina Berens
  • Frieder Enzmann
  • Michael Kersten
  • Thomas R. Rüde
  • Georg H. E. Wieber
Technische Mitteilungen und Fallbeispiel
  • 134 Downloads

Zusammenfassung

Das vorliegende Fallbeispiel führt unterschiedliche Feld- und Labormethoden zusammen und zeigt, wie für einen Standort in einem Kluftgrundwasserleiter die Kombination unterschiedlicher Untersuchungsverfahren zu einem plausiblen geologischen und hydrogeologischen Bild führt. Anlass für die Untersuchungskampagne ist eine große Grundwasserkontamination von leichtflüchtigen chlorierten Kohlenwasserstoffen (LCKW).

Im Feld wurden Kernbohrungen, geophysikalische Bohrlochuntersuchungen, geologische Kartierungen, Methoden der Fernerkundung sowie Pumpversuche und Packertests durchgeführt. Im Labor wurden Dünnschliffuntersuchungen, CT-Untersuchungen, Quecksilberporosimetrie, Druckluft-Permeametrie und Triaxial-Zellen-Versuche realisiert.

Die Kreuznach- und Standenbühl-Formation haben zwei hydrochemisch unterschiedliche Grundwässer. Die Vorstellung von durchgehend porösen Sandsteinlagen in der Kreuznach-Formation, wie in früheren Arbeiten beschrieben (Fürst et al. 1987), bestätigt sich nicht. Untersuchungen des Kluftsystems zeigen N‑S-und E‑W-streichende Hauptrichtungen mit mittleren Kluftabständen zwischen 3 und 8 m. Die Ergebnisse der Laboruntersuchungen zeigen für den Sandstein der Kreuznach-Formation effektive Porositäten von maximal 4 % mit einem hohen Rückhaltevermögen für LCKW. Der Kluftgrundwasserleiter weist einen Anteil an wasserwegsamen Klüften von etwa 9 % auf.

Die Ergebnisse zeigen, dass aufgrund des inhomogenen Kluftsystems eine hydraulische Erfassung eines Grundwasserschadens mittels Brunnen kaum planbar ist. Zudem bremst das hohe Rückhaltevermögen der Gesteinsmatrix einen Schadstoffaustrag und damit jegliche Sanierung im Sinne einer Dekontamination.

Case study fractured aquifer – Characterization of an aquifer in a Rotliegend sandstone of the Saar-Nahe-Basin

Abstract

The present case study brings together different field- and laboratory methods and shows how the combination of different methods is able to lead to a plausible geological and hydrogeological conceptual model. The motivation for the study is a large groundwater-contamination site with volatile chlorinated hydrocarbons (CHC). The field work included core drilling, borehole geophysics, field mapping, remote sensing as well as pumping and packer tests. In the laboratory, thin section analyses, computed tomography, mercury porosimetry, compressed permeability measurements and triaxial cell tests were carried out. The Kreuznach- and Standenbühl-Formations can be identified as two types of aquifers by their hydrochemical composition. The hypothesis of continuous porous sandstone-layers in the Kreuznach-Formation as published in former articles (Fürst et al. 1987) was not confirmed. The primary strike of the joint system was identified as N‑S and E‑W with joint spacings of 3 to 8 m. The laboratory tests show an effective porosity of at most 4% and a high retention capacity for the sandstone of the Kreuznach-Formation. About 9% of the joints are water conduits. The results show that because of heterogeneities in the fractured aquifer, the efficiency of hydraulic remediation of groundwater contamination by pumping wells is unpredictable. Furthermore, the high matrix retention capacity has a negative impact on the release of contaminants and on groundwater remediation.

Keywords

Fractured aquifer Hydrogeological model Rotliegend-Sandstone Saar-Nahe-Basin 

Literatur

  1. Altenbockum, M.: Dynamische Entwicklung eines Hydrogeologischen Modells des Rotliegend-Sandsteins der Kreuznach-Formation im Saar-Nahe-Becken (Dissertation). 135 S.; Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Aachen (2015)Google Scholar
  2. Berens, K.: Strukturgeologisches Modell für einen Kluftgrundwasserleiter im Rotliegendsandstein des Saar-Nahe-Beckens. Unveröffentlichte Abschlussarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Master of Science (M.Sc.). 90 S.; Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Aachen (2012)Google Scholar
  3. Bieniawski, Z.: Engineering rock mass classifications: a complete manual for engineers and geologists in mining, civil and petroleum engineering. John Wiley & Sons, New York (1989)Google Scholar
  4. DIN – Deutsches Institut für Normung: DIN EN ISO 14689-1: Geotechnische Erkundung und Untersuchung – Benennung, Beschreibung und Klassifizierung von Fels. Teil 1: Benennung und Beschreibung (ISO 14689-1:2003) (2003)Google Scholar
  5. DIN – Deutsches Institut für Normung: DIN18130-1: Baugrund; Untersuchung von Bodenproben, Bestimmung des Wasserdurchlässigkeitsbeiwerts. Teil 1: Laborversuche (1998)Google Scholar
  6. DVGW – Deutsche Vereinigung des Gas- und Wasserfaches e.V.: Technische Regel – Arbeitsblatt W110. Geophysikalische Untersuchungen in Bohrungen, Brunnen und Grundwassermessstellen – Zusammenstellung und Methoden. DVGW, Bonn (2005)Google Scholar
  7. Flegel, K.: Quantifizierung des Trennflächengefüges der Rotliegend-Sandsteine im Raum Bad Kreuznach. Unveröffentlichte Diplomarbeit. 92 S.; Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Mainz (2013)Google Scholar
  8. Füchtbauer, H., von Engelhardt, W., Müller, G.: Sediment-Petrologie, Teil II: Sedimente & Sedimentgesteine. Schweizbart, Stuttgart (1977)Google Scholar
  9. Furtak, H., Langguth, H.R.: Zur hydrochemischen Kennzeichnung von Grundwässern und Grundwassertypen mittels Kennzahlen. Mem. IAH-Congress, 1965, VII: 86–96; Hannover (1967)Google Scholar
  10. Fürst, M., Held, U., Steinbrecher, S.: Zur Geologie und Hydrogeologie von Bad Kreuznach. Mainz Geowiss. Mitt. 16, 97–134 (1987)Google Scholar
  11. Gengenbach, J.M.: Die Diagenese der Rotliegend-Sandsteine der Kreuznach-Formation. Unveröffentlichte Diplomarbeit. 125 S.; Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Mainz (2012)Google Scholar
  12. Güdemann, R.: Beziehung zwischen Photolineationen und terrestrischen Trennflächen im Großraum Bad Kreuznach (Nahe-Gebiet). Unveröffentlichte Diplomarbeit. Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Mainz (1977)Google Scholar
  13. Haneke, J., Rein, B., Thum, H.: Speicherpotentiale im Saarland und in Rheinland-Pfalz – Geologische Charakterisierung tiefliegender Speicher- und Barrierehorizonte in Deutschland. Schriftenreihe der Deutschen Gesellschaft für Geowissenschaften SDGG 74., S. 205–213 (2011)Google Scholar
  14. Höfle, B., Rutzinger, M.: Topographic airborne LIDAR in geomorphology: a technological perspective. Z. Geomorphol. 55, 1–29 (2011)CrossRefGoogle Scholar
  15. Jaritz, R.: Quantifizierung der Heterogenität einer Sandsteinmatrix (Mittlerer Keuper, Württemberg). Tübinger Geowissenschaftliche Arbeiten (TGA), Reihe C: Hydro‑, Ingenieur- und Umweltgeologie., Institut und Museum für Geologie und Paläontologie der Universität Tübingen, Tübingen (1999)Google Scholar
  16. Klotz, K.: Korrelation der Trennflächengefüge aus Geländebefunden mit hochauflösenden LIDAR-Daten im Raum Bad Kreuznach. Unveröffentlichte Diplomarbeit. 71 S.; Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Mainz (2013)Google Scholar
  17. Koch, A.: Deformation von Fassadenplatten aus Marmor. Schadenskartierung und gesteinstechnische Untersuchungen zur Verwitterungsdynamik von Marmorfassaden. Universitätsverlag Göttingen, Göttingen (2006)Google Scholar
  18. Landesamt für Umweltschutz Baden-Württemberg (LfU): Handbuch Altlasten und Grundwasserschadensfälle. Methodensammlung. LfU, Karlsruhe (1997)Google Scholar
  19. Matula, M.: Rock and soil description and classification for engeneering geological mapping. Bull. Int. Assoc. Eng. Geol. 24, 235–274 (1981)CrossRefGoogle Scholar
  20. Müller, L.: Der Felsbau. Enke, Stuttgart (1963)Google Scholar
  21. Schelle, K.: Entwicklung eines Systemverständnisses für einen LCKW belasteten Kluftgrundwasserleiter – Grundwasserhydraulische Feld- und Laboruntersuchungen. Unveröffentlichte Abschlussarbeit zur Erlangung des akademischen Grades Master of Science (M.Sc.). 111 S.; Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, Aachen (2012)Google Scholar
  22. Schwarz, C., Katzschmann, L., Radzinski, K. (Hrsg.): Geologische Kartieranleitung – Allgemeine Grundlagen. Geologisches Jahrbuch, Reihe G, Heft 9. Schweizerbart Science Publishers, Stuttgart (2002)Google Scholar
  23. Warren, J.E., Root, P.J.: The behavior of naturally fractured reservoirs. Soc. Pet. Eng. J. 3, 245–255 (1963)CrossRefGoogle Scholar
  24. Wietzel, E.: Untersuchung der hydraulischen Eigenschaften des Kreuznacher Sandsteins. Unveröffentlichte Diplomarbeit: 134 S.; Johannes Gutenberg-Universität Mainz, Mainz (2012)Google Scholar

Copyright information

© Springer-Verlag GmbH Deutschland, ein Teil von Springer Nature 2017

Authors and Affiliations

  1. 1.Altenbockum & Partner, GeologenAachenDeutschland
  2. 2.Institut für GeowissenschaftenJohannes Gutenberg-Universität MainzMainzDeutschland
  3. 3.Lehr- und Forschungsgebiet HydrogeologieRWTH Aachen UniversityAachenDeutschland
  4. 4.Landesamt für Geologie und Bergbau Rheinland-PfalzMainzDeutschland

Personalised recommendations