TY - JOUR

T1 - Der schnelle Anstieg des Grundwassers nach Starkregen

AU - Wittenberg, Hartmut

AU - Aksoy, Hafzullah

AU - Miegel, Konrad

PY - 2020/4

Y1 - 2020/4

N2 - In der hydrologischen Praxis, aber auch in wissenschaftlichen Arbeiten, wird die Grundwasserneubildung aus Niederschlag meist als langsamer Prozess der Versickerung durch Bodenschichten gleichmäßiger Textur in Analogie der Gesetze von Darcy und Richards angenommen. In den meisten Einzugsgebieten gelangt jedoch bei Starkniederschlägen Regenwasser innerhalb weniger Stunden über Makroporen und präferentielle Fließwege zu den oberflächennahen, ungespannten Grundwasserleitern. Neubildungsphasen erstrecken sich im Wesentlichen über einige Tage, in denen der Grundwasserspiegel ansteigt und dadurch der Basisabfluss in den Flüssenerhöht wird. In der vorliegenden Untersuchung werden Grundwasserneubildung und -speicherung aus dem Basisabfluss berechnet, der mit dem nichtlinearen Speicheralgorithmus von Zeitreihen täglicher Abflüsse an Pegeln in Norddeutschland abgetrennt wurde.Die Ergebnisse werden mit gemessenen Grundwasserspiegelschwankungen in den Einzugsgebieten und täglichen Versickerungsraten in zwei Lysimeterstationen verglichen. Die Ganglinien der Zusickerung zur gesättigten Zone mit ihrem raschen Anstieg stimmen im Allgemeinen überein. Während jedoch bei der Ermittlung aus dem Basisabfluss die ereignisbezogene Neubildung endet, sobald dieser wieder seine typische Rückgangskurve annimmt, kann die Versickerung in Lysimetern deutlich länger andauern. Das Volumen der Lysimeter-Versickerung ist im Allgemeinen etwas höher als die Grundwasserneubildung in Einzugsgebieten, bedingt durch den unter-schiedlichen Bewuchs, insbesondere aber, weil der Rand um die Oberfläche der Lysimeter den Oberflächenabfluss verhindert. Zudem erlauben die Wände der Geräte nur vertikale Strömungen. Ohne Korrektur sollten deshalb die Durchsickerungsraten von Lysimetern nicht als Grundwasserneubildung von Standorten mit signifikanten lateralen Austauschprozessen oder von ganzen Einzugsgebieten angegeben werden. Es wird daneben festgestellt, dass die Formen der abgeleiteten Antwortfunktionen der Neubildung auf eine Niederschlagseinheit praktisch zeitinvariant sind, jedoch mit einer starken jahreszeitlichen Variation des Verhältnisses von Neubildung zumNiederschlag der Ereignisse.

AB - In der hydrologischen Praxis, aber auch in wissenschaftlichen Arbeiten, wird die Grundwasserneubildung aus Niederschlag meist als langsamer Prozess der Versickerung durch Bodenschichten gleichmäßiger Textur in Analogie der Gesetze von Darcy und Richards angenommen. In den meisten Einzugsgebieten gelangt jedoch bei Starkniederschlägen Regenwasser innerhalb weniger Stunden über Makroporen und präferentielle Fließwege zu den oberflächennahen, ungespannten Grundwasserleitern. Neubildungsphasen erstrecken sich im Wesentlichen über einige Tage, in denen der Grundwasserspiegel ansteigt und dadurch der Basisabfluss in den Flüssenerhöht wird. In der vorliegenden Untersuchung werden Grundwasserneubildung und -speicherung aus dem Basisabfluss berechnet, der mit dem nichtlinearen Speicheralgorithmus von Zeitreihen täglicher Abflüsse an Pegeln in Norddeutschland abgetrennt wurde.Die Ergebnisse werden mit gemessenen Grundwasserspiegelschwankungen in den Einzugsgebieten und täglichen Versickerungsraten in zwei Lysimeterstationen verglichen. Die Ganglinien der Zusickerung zur gesättigten Zone mit ihrem raschen Anstieg stimmen im Allgemeinen überein. Während jedoch bei der Ermittlung aus dem Basisabfluss die ereignisbezogene Neubildung endet, sobald dieser wieder seine typische Rückgangskurve annimmt, kann die Versickerung in Lysimetern deutlich länger andauern. Das Volumen der Lysimeter-Versickerung ist im Allgemeinen etwas höher als die Grundwasserneubildung in Einzugsgebieten, bedingt durch den unter-schiedlichen Bewuchs, insbesondere aber, weil der Rand um die Oberfläche der Lysimeter den Oberflächenabfluss verhindert. Zudem erlauben die Wände der Geräte nur vertikale Strömungen. Ohne Korrektur sollten deshalb die Durchsickerungsraten von Lysimetern nicht als Grundwasserneubildung von Standorten mit signifikanten lateralen Austauschprozessen oder von ganzen Einzugsgebieten angegeben werden. Es wird daneben festgestellt, dass die Formen der abgeleiteten Antwortfunktionen der Neubildung auf eine Niederschlagseinheit praktisch zeitinvariant sind, jedoch mit einer starken jahreszeitlichen Variation des Verhältnisses von Neubildung zumNiederschlag der Ereignisse.

KW - rapid groundwater recharge

KW - preferential flow

KW - baseflow

KW - lysimeters

KW - Bauwesen und Architektur

KW - Schnelle Grundwasserneubildung

KW - präferentielle Fließwege

KW - Basisabfluß

KW - Lysimeter

U2 - 10.5675/HyWa_2020.2_1

DO - 10.5675/HyWa_2020.2_1

M3 - Zeitschriftenaufsätze

VL - 64

SP - 66

EP - 74

JO - Hydrologie und Wasserbewirtschaftung

JF - Hydrologie und Wasserbewirtschaftung

SN - 1439-1783

IS - 2

ER -