TU Dresden / Institut fr Geotechnik Professur fr Angewandte Geologie

Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 2-1

Abschnitt 2 - Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten

Klassifizierung

Wasserhaushaltsgleichung

P = ET + RO + RH + RU + S [mm]

Hydrologische Basisdaten - Niederschlag - Verdunstung - oberirdischer Abfluss

Hydrogeologische Basisdaten - unterirdischer Abfluss - Speichernderungen

Wasserhaushaltliche Basisdaten - Niederschlag

Ganglinie der monatlichen Niederschlags-summen (Dresden Klotzsche).

Niederschlagssummen

700

571615

710789

898

486

807856

579

814 830

559563

740

857

629

0

100

200

300

400

500

600

700

800

900

1000

1992 1993 1994 1995 1996 1997 1998 1999 2000 2001 2002 2003 2004 2005 2006 2007 2008Jahr

Nid

ersc

hlag

[mm

]

Niederschlagssummen fr die Jahre 1993 bis 2008.

Trockenjahr 1904 - Flussbett der Elbe an der Augustusbrcke [2-1].

Trockenjahr 1904 - Flussbett der Elbe mit abgesperrtem Goldfeld [2-1].

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Wasserhaushaltliche Basisdaten - Niederschlag

Niederschlagsmessung - Regenmesser nach HELLMANN [2-2].

Niederschlagsmessung - Mindestabstand des Regenmessers von hohen Hindernissen [2-2].

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - Verdunstung

Evaporation(E)

Transpiration(T)

Interzeption(-)

Evapotranspiration(ET)

Verdunstung

Evaporation: Bodenverdunstung, vom unbewachsenen Boden und / oder von freien Wasserflchen. Transpiration: Verdunstung von Wasser ber die oberirdischen Organe der Pflanzen, aufgenommen aus dem Bodenwasser mit den Wurzeln. Interzeption: Verdunstung des auf der Vegetation aufgefangenen Niederschlages.

Berechnung der potentiellen Evapotranspiration ETpot

bersicht zu den empirischen Formeln in [2-3]. Formel nach HAUDE

- relative Luftfeuchte um 14 Uhr - Sttigungsdampfdruck der Luft (14 Uhr) - Lufttemperatur um 14 Uhr - Monatskoeffizient - mm/Tag

Formel nach SCHENDEL - Monatsmittel der Lufttemperatur - Monatsmittel der relativen Luft-

feuchte - Proportionalittszahl 480 - mm/Monat

Bild links: WILD'sche Waage zur Messung der Verdunstung [2-2]. Weitere Messgerte sind, z. B.: - Livingston Atmometer - Evaporimeter nach PICHE - Verdunstungspfannen - Verdunstungsbecken

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 2-3

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - Verdunstung - Lysimeter

Wgbares Lysimeter [2-3].

Lysimeter mit Gefmessung [2-3].

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - Lysimeterstation Brandis

Wgbares Lysimeter der Station Brandis in Sachsen [2-4].

Oberflche des Lysimeterfeldes der Station Brandis in Sachsen [2-4].

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 2-4

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - Lysimeterstation Brandis

bersicht

- 19 nichtwgbare Lysimeter - 24 wgbare Lysimeter - Bodenmonolithe aus dem Raum

Oschatz, Halle, Wittenberg - Bden des mitteldeutschen Lgrtels - 11 verschiedene Bodentypen

Messreihen der Station - Niederschlag - Durchsickerung - reale Verdunstung / Bodenwasser- vorratsnderungen - Klimadaten - Bodentemperatur - Sickerwasserbeschaffenheit

Messreihen im Einzugsgebiet - Grundwasserstnde an 220

Messstellen - Oberflchenwasserstnde / Abfluss an

14 Messstellen - Oberflchenwasserbeschaffenheit an

12 Messstellen - Niederschlag Station Naunhof und 17

weitere Stationen - Grundwasserentnahmemengen des

Wasserwerkes Naunhof und weiterer Nutzer

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - oberirdischer Abfluss

Abflu[l/s] / [m/s]

Abfluhhe[mm]

Abfluspende[l/s km]

Oberirdischer Abflu

HydrologischesJahr

MewehrDurchflukurve

Durchflu[l/s] / [m/s]

Durchfluganglinie Durchflusummenlinie

Oberirdischer AbfluMessung

Abfluss [l/s]: Wassermenge eines Fliege-wssers aus einem Einzugsge-biet, die einen bestimmten Querschnitt in der Zeit durch-fliet. Gemessen als Durch-fluss.

Abflusshhe [mm]: Quotient aus der in einer Zeit-einheit (in der Regel ein Jahr) aus einem Einzugsgebiet ab-flieenden Gesamtwasser-menge in Liter und dem dazu-gehrigen Einzugsgebiet in Quadratmeter.

Abflussspende [l/s km]: Quotient aus dem Abfluss (Durchfluss) und der Flche des dazugehrigen Ein-zugsgebietes, entspricht dem Abfluss pro Flcheneinheit.

Durchflusskurve eines Messwehres mit Pegellatte zur Messung des Wasserstandes [2-5] und [2-6].

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 2-5

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - oberirdischer Abfluss

WOLTMANN-Messflgel [2-7].

Beispiel fr einen Messwehrquerschnitt, als Kombination von Dreieck und Rechteck.

HH - berhaupt bekannter Maximalwert mit Datum H - hchster Wert in einem anzugebenden Zeitraum MH - arithmetisches Mittel der Hchstwerte verschiedener Abflussjahre mit Zeitangabe M - arithmetisches Mittel in einem anzugebenden Zeitraum MN - arithmetisches Mittel der Niedrigstwerte verschiedener Abflussjahre mit Zeitangabe N - niedrigster Wert in einem anzugebenden Zeitraum NN - berhaupt bekannter Minimalwert mit Datum bersicht zu den gewsserkundlichen Hauptwerten, nach [2-3].

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - Anwendungsbeispiele

Wasserbilanzierung des Landkreises Schnebeck im Elbtal [2-6].

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 2-6

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - Anwendungsbeispiele

Hydrogeologischer Schnitt durch das Elbtal bei Schnebeck [2-6].

a-vor der extensiven Entnahme

b-nach der extensiven Entnahme

Gefahr der Hebung von Salzwasser bei extensiver Ausbeutung einer Grundwasserlagersttte [2-8].

Hydrogeologisches Modellkonzept einer Alt-last [2-7]. Nutzung der wasserhaushaltlichen Basisdaten zur berwachung des Stoffaustrages fr die Abschtzung der Gefhrdung ber den Wasserpfad, z. B. durch Abflussmessungen in einem Vorfluter.

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 2-7

Ermittlung wasserhaushaltlicher Basisdaten - Anwendungsbeispiele

Beispiel kologisches Groprojekt Dresden Coschtz/ Gittersee. Liegenschaften und morphologische Einordnung der Altlasten in ihrer Beziehung zum Vorfluter Kaitzbach (blau gekennzeichnet).

bei Abfluss < HQ2

bei Abfluss > HQ2

Gestaltungsprinzip der Kaitzbach-Messwehre in Dresden Coschtz/Gittersee.

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Vorlesungsmaterial - Allgemeine HydrogeologieSeite 2-8

Literatur / Quellenangaben zum Abschnitt 2

[2-1] Schsische Zeitung, Dresden 58(2003), Nr. 186

[2-2] LANGGUTH, H. R.: Vorlesungsskripte zur Hydrogeologie 1987/1988

[2-3] HLTING, B. & COLDEWAY, W. G.: Hydrogeologie. - Spektrum Verlag 2005

[2-4] KEESE, U.: Lysimeterstation Brandis. - LfUG Bericht 1(1994). - S. 13 - 17

[2-5] Lexikon der Geowissenschaften. Band 1 - 6. - Spektrum Verlag 2000/2001

[2-6] JORDAN, H.; WEDER, H. J.: Hydrogeologie. - Enke Verlag 1995

[2-7] Altlastenhandbuch des Landes Niedersachsen. Wissenschaftlich-technische Grundla-

gen der Erkundung. - Springer Verlag 1997

[2-8] PRESS, F.; SIEVER, R.: Allgemeine Geologie. - Spektrum Akad. Verlag 1995