Grundwasserfluss

Grundwasserfluss bezeichnet die räumliche Bewegung von Wasser im Porenraum des Bodens und unterhalb der Erdoberfläche. Er entsteht durch hydraulische Grade zwischen Bereichen höheren und niedrigeren hydraulischen Potentials und wird maßgeblich durch die geologischen Eigenschaften des durchströmten Materials bestimmt, wie Porosität, Durchlässigkeit und Struktur des Grundwasserleiters. Die Durchlässigkeit wird als hydraulische Leitfähigkeit K beschrieben. Nach dem Darcy-Gesetz lässt sich der volumetrische Fluss Q durch Q = -K A (dH/dl) ausdrücken, wobei A die durchströmte Fläche und dH/dl der Gradient des hydraulischen Potentials ist. Die tatsächliche Weggeschwindigkeit des Wassers im Porenraum, die Interporenbewegung, entspricht q = Q/A und hängt zusätzlich von der effektiven Porosität n_eff ab; sie ist in der Regel deutlich geringer als der Darcy-Fluss.

Grundwasserfluss wird durch Aufladung (Recharge) durch Niederschläge, Infiltration und Oberflächenzufluss sowie durch Entladung (Discharge) in Quellen, Flüsse, Feuchtgebiete oder Entnahmen beeinflusst. Lokale Grenzbedingungen, wie No-Flow- oder Constant-Head-Grenzen, bestimmen die Fließrichtungen in einem Aquiferen-System. Geologisch bedingte Unterschiede zeigen sich in unkonfinierten versus konfinierten Zonen, in der Richtungsabhängigkeit durch Anisotropie, sowie in Bruch- und Schichtsystemen, die Fließwege lenken.

Typische Fließgeschwindigkeiten liegen im Bereich Zentimeter pro Tag bis Meter pro Tag, abhängig von Materialeigenschaft und Wasserspannung. Methoden zur Bestimmung umfassen Piezometer-Messungen, Tracertests, hydraulische Tests und Grundwasserprofile. Grundwasserfluss ist ein zentraler Faktor für Wasserhaushalt, Ökologie, Kontaminationsausbreitung und das Management von Grundwasserressourcen.