Hydrogeologie

Hydrogeologie ist die Wissenschaft von Auftreten, Verteilung und Bewegung von Grundwasser im Boden und in Gestein der Erdkruste. Sie verbindet Geologie, Hydrologie und Geochemie, um Wasserressourcen zu bewerten, zu schützen und nachhaltig zu nutzen. Zentrale Fragestellungen betreffen die Identifikation von Aquiferen, deren Speicherkapazität (Porosität, Durchlässigkeit), das hydraulische Gefälle sowie den Einfluss von Klima und Landnutzung auf die Grundwasserneubildung und den Abfluss.

Grundwasser bewegt sich durch Gesteine und Bodenschichten nach dem Prinzip der hydraulischen Durchlässigkeit. Wichtige Konzepte sind Aquifere (wasserspeichernde Schichten), Aquitarden (dämpfen den Wasserfluss) und Aquicluden (wenig oder kein Durchfluss). Unterscheidung besteht zwischen der ungesättigten Zone, in der Luft- und Wasserkörper vorhanden sind, und der gesättigten (Phreatisch-) Zone. Rechargement erfolgt durch Infiltration aus Niederschlägen und Oberflächengewässern; Abfluss erfolgt über Quellbereiche, Oberflächengewässer, Wells und Entwässerungssysteme.

Methoden der Hydrogeologie umfassen Feldmessungen wie Grundwasserstände in Bohrlöchern oder Piezometern, Pumpversuche zur Bestimmung transmissiver Eigenschaften, Tracer-Tests und hydraulische Kartierungen. Geophysikalische Verfahren unterstützen die Abgrenzung von Gesteinsstrukturen. Geochemische Analysen liefern Informationen zu Wasseralter, Mineraliengehalt und Transportprozessen.

Modellierung, von analytischen Lösungen bis hin zu numerischen Modellen wie MODFLOW, dient der Simulation von Wasserfluss und Stofftransport. Anwendungen liegen in der Wasserversorgung, im Schutz von Grundwasserkörpern, Sanierungsplanung, Begutachtung von Nutzungsrechten und der Bewertung der nachhaltigen Ausbeute. Wichtige Herausforderungen ergeben sich durch Klimawandel, Landnutzung, Kontaminationsrisiken und potenzielle Bodensenkungen durch Übernutzung.