Hydrogeologie

Die Lebensnotwendigkeit des Wassers führte dazu, daß die unterirdische Wasserführung frühzeitig auch in der Literatur Beachtung fand, und zwar zu­ nächst in den Lehrbüchern der Geologie, wo die Haupttypen der Quellen und das Grundwasser in Lockergesteinen in Wort und Bild dargestellt wurden. Doch erst im Jahre 1912 erschienen die grundlegenden Bücher von K. KEILHACK, "Lehrbuch der Grundwasser- und Quellenkunde", und von H. HÖFER, "Grundwasser und Quellen". Beide enthalten wertvolle Erkenntnisse, die vielfach heute noch Gültig­ keit haben. Ihnen folgten Werke von O. LUEGER und R. WEYRAUCH (1914), von W. KOEHNE (1928) und von PRINZ-KAMPE (1934), in denen sich bereits die Spezia­ lisierung anbahnt und die notwendige Zusammenarbeit mit dem Techniker her­ vorgehoben wird. J. STINI aber blieb es vorbehalten, zum erstenmal in seinem Buch "Die Quellen" (1933) auf die Mannigfaltigkeit der Quellen aufmerksam zu machen und besonders die Bedeutung der unterirdischen Wasserwege zu betonen. Während des zweiten Weltkrieges und unmittelbar darnach vermittelten die zahlreichen neu erbauten Hohlgänge und Wasserversorgungsanlagen neue Er­ kenntnisse. Heute steht weniger die Quelle selbst im Vordergrund der Unter­ suchungen als vielmehr die gesamte Wasserführung in einem Gesteinskörper. Wichtig sind die Zusammenhänge von Einzugsgebiet, unterirdischer Wasser­ führung und Austrittsstelle, so daß der Mechanismus der unterirdischen Wasser­ bewegungen als Gesamtheit erfaßt wird. Bei meiner langjährigen geologischen Aufnahmsarbeit in den Ostalpen konnte ich reichliche Erfahrungen über diese Zusammenhänge sammeln und sie während des zweiten Weltkrieges erweitern, als ich Gelegenheit hatte, die verschiedensten Wasserführungen im In-und Ausland kennenzulernen und zu studieren.

InhaltsangabeErster Teil Einführung in die Grundbegriffe.- A. Die Aufgaben der Hydrogeologie.- B. Das unterirdische Wasser.- I. Begriff Grundwasser.- II. Die Herkunft des unterirdischen Wassers.- C. Die Niederschläge.- I. Die Niederschlagsarten.- II. Die Niederschlagsmengen.- III. Regendichte, Regenhäufigkeit, Regendauer.- IV. Die Abhängigkeit der Niederschläge.- D. Die Verteilung der Niederschläge auf dem Boden.- I. Die Verteilung.- II. Der Abfluß.- 1. Begriff.- 2. Messen des Abflusses.- a) Messen mit Eimern.- b) Thompson-Überfall.- c) Rehbockscher Meßüberfall.- d) Messen der Abflußmenge eines Baches.- 3. Die Abflußmenge.- 4. Die Abhängigkeit des direkten Abflusses.- a) Von der Größe des Einzugsgebietes.- b) Von der Niederschlagshöhe.- c) Von der Morphologie.- d) Von der Pflanzendecke.- e) Von den bodenkundlichen und geologischen Verhältnissen.- Zusammenfassung.- III. Die Verdunstung.- 1. Die Abhängigkeit der Verdunstung.- 2. Zahlenangaben über die Verdunstung.- a) Rechnerisch.- b) Die Lysimeter-Versuche.- c) Angaben über die Verdunstung.- IV. Die Versickerung.- 1. Allgemeines.- 2. Die Abhängigkeit der Versickerung.- 3. Zahlen über die Versickerung.- 4. Die Beziehungen zwischen Wald und Grundwasser.- E. Die Zusammenhänge: Einzugsgebiet - unterirdische Wasserwege - Austrittsstelle.- Das Einzugsgebiet.- 1. Das Einzugsgebiet für oberirdisches Wasser.- 2. Das Einzugsgebiet für unterirdisches Wasser.- 3. Die Größe des Einzugsgebietes.- II. Die unterirdischen Wasserwege.- 1. Allgemeines.- 2. Die Formen der Wasserwege.- 3. Die Auswirkung der Wasserwege auf das Wasser.- a) Temperatur.- b) Seihung.- c) Chemismus.- d) Das Speichervermögen oder die Retention.- 4. Die Erneuerung der unterirdischen Wasservorräte.- 5. Die unterirdischen Wasserwege.- a) Klüfte und Spalten.- b) Zerrüttungszonen.- c) Die Brüche (Verwerfungen) als Wasserwege.- d) Die Schichtflächen.- e) Rutschflächen.- f) Schläuche, Röhren, Höhlen als unterirdische Wasserwege (Karsterscheinungen).- g) Die Poren.- 6. Zusammenfassung der unterirdischen Wasserwege.- III. Die Austrittsstellen des unterirdischen Wassers.- 1. Morphologische Kennzeichen einer Quelle.- 2. Die Austrittsöffnungen (Größe und Form).- 3. Die Ergiebigkeit (Schüttung).- 4. Die Temperatur des Wassers.- F. Die chemisch-bakteriologischen Eigenschaften des Wassers.- I. Der chemisch-bakteriologische Befund.- II. Einfache chemische Untersuchungsmethoden.- 1. Sinnesprüfung.- a) Klarheit und Durchsichtigkeit.- b) Farbe.- c) Geruch.- d) Geschmack.- 2. Die chemische Untersuchung.- a) Die Reaktion des Wassers.- b) Ammoniak (NH3).- c) Salpetrige Säure (N2O3).- d) Salpetersäure-Nitrate.- e) Chlorid.- f) Calciumsulfat (CaSO4)-Schwefelsäure (H2SO4).- g) Schwefelwasserstoff (H2S).- h) Eisen.- i) Die Härte des Wassers.- j) Ermittlung organischer Verunreinigungen im Wasser.- k) Der Sauerstoffgehalt.- 1) Die Kohlensäure (CO2).- m) Die elektrische Leitfähigkeit.- n) Angreifendes oder aggressives Wasser.- 3. Beeinflussung des Chemismus.- 4. Die bakteriologische Untersuchung.- Zweiter Teil Bas unterirdische Wasser und die Quellen.- A. Die Einteilung.- Nach Stini.- Einteilung des unterirdischen Wassers (Grundwasser im allgemeinen) nach Thurner.- I. Wasser und Quellen in Hartgesteinen.- 1. Wasser in Klüften, Spalten, auf Schichtflächen und in Karsthohlräumen.- a) Wasser in Klüften und Spalten.- b) Wasser auf Schichtflächen (Schichtquellen und Schichtstauquellen, Grenzflächenquellen).- c) Rutschflächenquellen.- d) Wasser in Karsthohlräumen (Karstquellen).- 2. Wasser in unterirdischen Wasserwegen in Verbindung mit Lagerungsformen.- a) Wasser in Zerrüttungsstreifen (Zerrüttungsstreifenquellen).- b) Wasser in Bruch- und Verwerfungszonen (Bruch- und Verwerfungsquellen).- c) Wasser in gefalteten Schichten.- d) Aufsteigendes Wasser (Wallerquellen).- II. Wasser in Lockergesteinen (spezielles Grundwasser oder Porengrundwasser).- 1. Porengrundwasser mit einem Grundwasserspiegel.- 2. Porengrundwasser ohne Grundwasserspiegel.- a) Wasser in Verwitterungs-

Erster Teil Einführung in die Grundbegriffe.- A. Die Aufgaben der Hydrogeologie.- B. Das unterirdische Wasser.- I. Begriff Grundwasser.- II. Die Herkunft des unterirdischen Wassers.- C. Die Niederschläge.- I. Die Niederschlagsarten.- II. Die Niederschlagsmengen.- III. Regendichte, Regenhäufigkeit, Regendauer.- IV. Die Abhängigkeit der Niederschläge.- D. Die Verteilung der Niederschläge auf dem Boden.- I. Die Verteilung.- II. Der Abfluß.- 1. Begriff.- 2. Messen des Abflusses.- a) Messen mit Eimern.- b) Thompson-Überfall.- c) Rehbockscher Meßüberfall.- d) Messen der Abflußmenge eines Baches.- 3. Die Abflußmenge.- 4. Die Abhängigkeit des direkten Abflusses.- a) Von der Größe des Einzugsgebietes.- b) Von der Niederschlagshöhe.- c) Von der Morphologie.- d) Von der Pflanzendecke.- e) Von den bodenkundlichen und geologischen Verhältnissen.- Zusammenfassung.- III. Die Verdunstung.- 1. Die Abhängigkeit der Verdunstung.- 2. Zahlenangaben über die Verdunstung.- a) Rechnerisch.- b) Die Lysimeter-Versuche.- c) Angaben über die Verdunstung.- IV. Die Versickerung.- 1. Allgemeines.- 2. Die Abhängigkeit der Versickerung.- 3. Zahlen über die Versickerung.- 4. Die Beziehungen zwischen Wald und Grundwasser.- E. Die Zusammenhänge: Einzugsgebiet ¿ unterirdische Wasserwege ¿ Austrittsstelle.- Das Einzugsgebiet.- 1. Das Einzugsgebiet für oberirdisches Wasser.- 2. Das Einzugsgebiet für unterirdisches Wasser.- 3. Die Größe des Einzugsgebietes.- II. Die unterirdischen Wasserwege.- 1. Allgemeines.- 2. Die Formen der Wasserwege.- 3. Die Auswirkung der Wasserwege auf das Wasser.- a) Temperatur.- b) Seihung.- c) Chemismus.- d) Das Speichervermögen oder die Retention.- 4. Die Erneuerung der unterirdischen Wasservorräte.- 5. Die unterirdischen Wasserwege.- a) Klüfte und Spalten.- b) Zerrüttungszonen.- c) Die Brüche (Verwerfungen) als Wasserwege.- d) Die Schichtflächen.- e) Rutschflächen.- f) Schläuche, Röhren, Höhlen als unterirdische Wasserwege (Karsterscheinungen).- g) Die Poren.- 6. Zusammenfassung der unterirdischen Wasserwege.- III. Die Austrittsstellen des unterirdischen Wassers.- 1. Morphologische Kennzeichen einer Quelle.- 2. Die Austrittsöffnungen (Größe und Form).- 3. Die Ergiebigkeit (Schüttung).- 4. Die Temperatur des Wassers.- F. Die chemisch-bakteriologischen Eigenschaften des Wassers.- I. Der chemisch-bakteriologische Befund.- II. Einfache chemische Untersuchungsmethoden.- 1. Sinnesprüfung.- a) Klarheit und Durchsichtigkeit.- b) Farbe.- c) Geruch.- d) Geschmack.- 2. Die chemische Untersuchung.- a) Die Reaktion des Wassers.- b) Ammoniak (NH3).- c) Salpetrige Säure (N2O3).- d) Salpetersäure-Nitrate.- e) Chlorid.- f) Calciumsulfat (CaSO4)-Schwefelsäure (H2SO4).- g) Schwefelwasserstoff (H2S).- h) Eisen.- i) Die Härte des Wassers.- j) Ermittlung organischer Verunreinigungen im Wasser.- k) Der Sauerstoffgehalt.- 1) Die Kohlensäure (CO2).- m) Die elektrische Leitfähigkeit.- n) Angreifendes oder aggressives Wasser.- 3. Beeinflussung des Chemismus.- 4. Die bakteriologische Untersuchung.- Zweiter Teil Bas unterirdische Wasser und die Quellen.- A. Die Einteilung.- Nach Stini.- Einteilung des unterirdischen Wassers (Grundwasser im allgemeinen) nach Thurner.- I. Wasser und Quellen in Hartgesteinen.- 1. Wasser in Klüften, Spalten, auf Schichtflächen und in Karsthohlräumen.- a) Wasser in Klüften und Spalten.- b) Wasser auf Schichtflächen (Schichtquellen und Schichtstauquellen, Grenzflächenquellen).- c) Rutschflächenquellen.- d) Wasser in Karsthohlräumen (Karstquellen).- 2. Wasser in unterirdischen Wasserwegen in Verbindung mit Lagerungsformen.- a) Wasser in Zerrüttungsstreifen (Zerrüttungsstreifenquellen).- b) Wasser in Bruch- und Verwerfungszonen (Bruch- und Verwerfungsquellen)..- c) Wasser in gefalteten Schichten.- d) Aufsteigendes Wasser (Wallerquellen).- II. Wasser in Lockergesteinen (spezielles Grundwasser oder Porengrundwasser).- 1. Porengrundwasser mit einem Grundwasserspiegel.- 2. Porengrundwasser ohne Grundwasserspiegel.- a) Wasser in Verwitterungs- und Gehängeschutt.- b) Wasser in Schutthalden (Schutthaldenquellen).- c) Schuttkegelquellen.- d) Bergsturzquellen.- e) Talschuttquellen.- f) Moränenschuttquellen.- III. Wasser mit verschiedenen Wasserwegen.- 1. Kombinierte Quellen, Folgequellen.- 2. Quellen nach morphologischen Gesichtspunkten.- 3. Quellen mit volkstümlichen Namen.- IV. Zusammenfassung der unterirdischen Wässer.- B. Die Untersuchungsmethoden für die Zusammenhänge von unterirdischen Wässern.- I. Salzungs-, Färb-, Triftmethoden und Messungen mit Radio-Isotopen.- 1. Die Färbmethoden.- 2. Die Salzungsmethoden.- 3. Messungen mit Radio-Isotopen.- 4. D ie Sporentriftmethode.- 5. Die Triftung mit Bakterien (nicht pathogenen Keimen).- II. Das Aufsuchen von Quellen und unterirdischem Wasser.- 1. Aufsuchen von Quellen.- 2. Aufsuchen von unterirdischem Wasser, das nicht durch Quellen gekennzeichnet ist.- a) Die petrographische Methode.- b) Die tektonische Methode.- c) Die stratigraphische Methode.- d) Physikalische Methoden.- III. Hydrogeologische Untersuchung von Quellen.- C. Das Schutzgebiet ¿ Schongebiet.- I. Verunreinigungen.- II. Richtlinien für die Abgrenzung der Schutzgebiete bei Quellen.- III. Schutz vor unbefugter Entnahme.- IV. Die Größe des Schutzgebietes.- D. Ein geologisches Gutachten über eine Quelle.- Dritter Teil Das Porengrundwasser mit Grundwasserspiegel.- A. Grundlegende Eigenschaften.- I. Definition und Grundbegriffe.- 1. Definition.- 2. Grundbegriffe.- 3. Das Grundwasserfeld.- 4. Der Grundwasserstauer.- 5. Der Grundwasserleiter.- a)Das Porenvolumen.- b)Die Korngrößen.- c)Die Kornverteilungskurve.- d)Die Kornform.- e)Die Kornoberfläche.- f)Untersuchung des petrographischen Bestandes.- g)Der Durchlässigkeitswert (k-Wert).- h)Der Wasserentzug.- i)Skelettkorn¿Füllkorn¿Distanzkorn.- j) Entstehungsgeschichte und stratigraphischer Befund.- II. Niederschläge, Verdunstimg, Versickerung.- 1. Verdunstung.- 2. Versickerung.- III. Die Grundwasserbewegungen.- 1. Der Grundwasserspiegel.- 2. Die Grundwasserschwankungen und deren Ursachen.- 3. Die Grundwasserschwankungen im Laufe der Zeit.- a) Die jährlichen Spiegelschwankungen.- b) Langjährige Schwankungen des Grundwasserspiegels.- 4. Die Beziehungen des Grundwasserspiegels zum Fluß.- a) Der Grundwasserspiegel liegt in gleicher Höhe mit dem Flußwasserspiegel..- b) Der Grundwasserspiegel liegt unter dem Flußspiegel.- c) Der Grundwasserspiegel liegt über dem Flußspiegel.- 5. Die Grundwasser-Höhenlinie.- 6. Die Bedeutung der Grundwasser-Isohypsen.- a) Strömungsrichtung.- b) Gefälle..- c) Stellung zum Fluß.- d) Beziehungen zum Einzugsgebiet.- e) Höhenlinien und die Lage der Brunnen.- f) Herkunft der Verunreinigungen.- 7. Die Geschwindigkeit des Grundwassers.- a) Die Beziehungen der Geschwindigkeit zum k-Wert und dem Gefälle.- b) Das Gefälle.- 8. Die Geschwindigkeitsbegriffe des Grundwassers.- a) Bahngeschwindigkeit.- b) Abstandsgeschwindigkeit.- c) Durchgangsgeschwindigkeit.- 9. Die Bestimmungen der Abstandsgeschwindigkeit durch Färb- und Salzungsersuche.- a) Färb versuche.- b) Die Salzungsversuche mit und ohne elektrolytischem Verfahren.- c) Andere Methoden.- 10. Die Ursachen der Geschwindigkeitsänderungen.- 11. Die Bedeutung der Geschwindigkeit.- TV. Die Zusammenhänge im Grundwasser.- 1. Das Einzugsgebiet eines Grundwasserfeldes.- 2. Der Abfluß des Grundwassers.- 3. Der Grundwasserhaushalt.- 4. Absenkungen und Hebungen des Grundwassers.- 5. Uferfiltriertes Wasser.- 6. Grundwasseranreicherungen.- 7. Grundwasserstockwerke.- V. Gespanntes Grundwasser.- 1. Definition.- 2. Begriffe.- 3. Die Lagerungsformen, die gespanntes Wasser bedingen.- a) Mulden.- b) Flexuren.- c) Geneigte Schichten.- d) Einlagerungen von Kies- und Sandlinsen.- e) Eingeschwemmte Hanglehme.- f) Anlagerungen von Hanglehmen.- 4. Die Ergiebigkeit des gespannten Grundwassers.- a) Messen der Ergiebigkeit.- b) Abhängigkeit der Ergiebigkeit.- c) Ursachen der Ergiebigkeitsverminderung.- 5. Höffigkeit, Erneuerung und Einzugsgebiet.- 6. Der Abfluß.- 7. Temperatur und Chemismus des gespannten Grundwassers.- 8. Die Aufschließung gespannten Wassers.- 9. Artesische Grundwässer in Österreich.- 10. Fossiles Wasser.- VI. Die Eigenschaften des Grundwassers in Lockergesteinen.- 1. Die Temperatur.- 2. Seihvermögen.- 3. Chemismus.- VII. Das Schutzgebiet für Grundwasserfelder.- VIII. Hydrogeologische Karten.- IX. Der ständige Grundwasserdienst und die Grundwasserforschung.- X. Die Vorarbeiten für die Erschließung eines Grundwasserfeldes für größere Wassermengen.- Feststellung des Wasserbedarfes.- Aufsuchen der Wasserhoffhungsgebiete.- Hydrogeologische Vorarbeiten.- Vorläufige Aufschlußarbeiten.- Festlegung des Ansatzpunktes für einen Probebrunnen.- Festlegung des Schutzgebietes.- Anhang: Trinkwasser aus offenen Gewässern.- B. Der Brunnen ¿ hydrologische Grundbegriffe.- I. Die Brunnenarten.- II. Der Pumpversuch (Schöpfversuch).- III. Die Sandführung bei Brunnenanlagen.- IV. Einige hydrologische Grundbegriffe.- 1. Das Darcysche Filtergesetz.- 2. Die Ergiebigkeit der Brunnen (Hydrologische Rechnungen).- V. Das Bohr- bzw. Brunnenprofil.- VI. Der Wasserverbrauch.- C. Grundwasser und Tiefbauten.- I. Grundwasser und Baugrund.- II. Wasser in Hohlgangsbauten.- III. Wasser im Bergbau.- IV. Versenkungen von Wasser in die Tiefe.- V. Bodenbewegungen.- D. Überblick über einige Grundwasserfelder in Österreich.- Vierter Teil Mineralwasser ¿ Heilwasser.- A. Chemie der Heilwässer.- I. Begriff Heilwasser.- II. Die Heilwasseranalyse.- 1. Die Große Heilwasseranalyse.- 2. Die Kleine Heilwasseranalyse.- 3. Graphische Darstellung der Analysenwerte nach Udluft.- III. Die Einteilung der Heilwässer.- 1. Alte Einteilung.- 2. Neue Bezeichnung.- 3. Heilbäder in verschiedenen Ländern.- B. Geologie der Mineralwässer.- I. Einzugsgebiet ¿ unterirdische Wasserwege.- II. Heilwässer und Gesteine.- III. Mineralwässer und Erdzeitalter.- IV. Die unterirdischen Wasserwege.- 1. Klüfte, Spalten, Zerrüttungszonen, Brüche, Schichtflächen, Karsthohlräume, Poren.- 2. Ab- und aufsteigende Heilwässer.- 3. Die Entnahmestellen für Heilwässer.- C. Hydrogeologie einzelner Heilwässer.- I. Mineralwässer.- 1. Mineralwässer in Österreich.- a) Natrium-Chlorid-Wässer.- b) Schwefelquellen.- c) Jodquellen.- d) Eisenwässer.- 2. Mineralwässer in Deutschland.- a) In Nordrhein-Westfalen.- b) Im Gebiet der Ruhrkohle und des Deckgebirges.- c) In den Triasschichten von der Werra bis zum Main.- d) Im Gebiet des oberen Neckars.- e) Im Paläozoikum.- f) In tertiären Ablagerungen.- 3. Radioaktive Wässer.- II. Die Säuerlinge.- 1. Entstehung.- 2. Säuerlinge in Österreich.- a) In tertiären Vulkangebieten.- b) Säuerlinge in tektonischen Störungslinien.- 3. Säuerlinge in Deutschland.- III. Thermalwasser.- 1. Begriff.- 2. Die Entstehung der Thermalwässer.- a) Erwärmung durch die Erdwärme.- b) Erwärmung unterirdischer Wässer durch chemische Vorgänge.- c) Erwärmung durch Gase.- d) Erwärmung durch Radioaktivität.- e) Erwärmung durch Reibung..- f) Juvenile Wässer.- 3. Die geologische Lage der Thermalwässer.- Einzelheiten über Thermalwässer.- D. Verschiedene Begleiterscheinungen bei Heilwässern.- I. Die Quellabsätze.- 1. Mineralische Absätze.- 2. Die Bedeutimg der Quellablagerungen (= Sinterbildung).- 3. Schlammabsätze.- II. Veränderungen der Mineralwässer.- 1. Durch Niederschläge.- 2. Durch Zutritt von unterirdischem Süßwasser.- 3. Durch Abfließen in neue unterirdische Wasserwege.- 4. Durch Luftdruckänderungen.- 5. Durch Veränderungen des Gasdruckes.- 6. Durch Erdbeben.- 7. Durch Versinterung der Austrittsstelle.- 8. Durch künstliche Eingriffe.- 9. Temperaturänderungen.- 10. Änderungen des Chemismus.- III. Das Schutzgebiet für Heilwässer.- IV. Aufschließung neuer Mineralquellen.- 1. Neuaufschließungen.- 2. Vermehrung der Ergiebigkeit.- V. Einige Anregungen zu den Fassungen.- Literatur.- Ortsnamenverzeichnis.