Grundwasserleiter und Quellen

Das Wasser in seinen unterschiedlichen Formen, flüssig, als Eis, Schnee oder Dampf, ist immer in Bewegung. Es bewegt sich in der Atmosphäre, auf der Erdoberfläche und unter der Erdoberfläche. Aber seine ständige Bewegung ist nicht zufällig, sondern hält sich an feststehende Regeln.

Ein Teil des flüssigen Wassers kehrt an die Erdoberfläche zurück und wird in Flüssen geführt. Ein anderer Teil dringt in den Boden ein, sammelt sich dort an und bewegt sich nur sehr langsam, bis es einen Auslass zur Erdoberfläche findet: es sind die Quellen, Überläufe der großen unterirdischen Wasserspeicher, der Aquifere.

Jeder Tropfen trägt genügend Information mit sich, um etwas über seine Herkunft zu erfahren.

• Die chemische Zusammensetzung liefert Informationen über seinen Ursprung, die Gesteinsarten, über die es gelaufen ist, seinen Weg und auch sein Alter.
• Die Temperatur gibt Auskunft darüber, aus welcher Tiefe es an die Oberfläche getreten ist. Je höher die Temperatur, desto tiefer hat es zirkuliert.

Das Wasser sammelt sich unter der Erdoberfläche und füllt die Poren und Spalten der porösen Felsen vom Gesteinsuntergrund bis hin zu einem bestimmten Niveau benannt phreatische Linie. Oberhalb dieser Zone ist kein Wasser im Felsen (ungesättigte Zone) unterhalb dieser Linie ist Wasser vorhanden (gesättigte Zone).

Grundwasserleiter heißt eine geologische Formation (Fels und Grund) die die Fähigkeit besitzt Wasser zu sammeln und zu leiten und die es ermöglicht, dass sich dieses ganz langsam bewegt. Man kann Wasser aus dem Grundwasser durch den Bau von Brunnen, Rohrkanälen und durch Bohrungen gewinnen.

Geologische Formationen, die Wasser ansammeln, das sich aber im Innern nicht bewegt und deshalb keine Wassergewinnung möglich ist, werden nicht Grundwasserleiter genannt.

Es ist nicht schwer zu verstehen, wie eine Quelle funktioniert, wenn wir sie uns wie einen Überlauf eines Grundwasserleiters vorstellen oder wie den Ablauf eines unterirdischen Stausees, so als ob der Stausee sein optimales Volumen erreicht hätte und sein überschüssiges Wasser über eine Quelle abfließt. Wenn der Grundwasserspiegel allerdings unter dem Niveau der Quelle liegt, dann trocknet diese aus.

Es gibt zwei große Gruppen von Grundwasserleitern, die sich durch ihre natürliche Beschaffenheit unterscheiden lassen: Porengrundwasserleiter und Karstgrundwasserleiter oder Karbongrundwasserleiter.

Porengrundwasserleiter

Die Bodenflächen, die solche Grundwasserleiter bilden, bestehen aus Locker- oder Festgestein, das generell nicht oder wenig gehärtet ist, oft aus Kies, Sand oder Lehm, und hier sammelt sich das Wasser in den vorhandenen Poren und Zwischenräumen der Schichten.

Die Wasserbewegungen dieser Aquifere haben geringere Schwankungen als die der Karstgrundwasserleiter und hängen nicht mit den augenblicklichen Niederschlägen zusammen, weil die Geschwindigkeit des Wassers innerhalb ihrer Schichten viel geringer ist.

Ihre Quellen sind normalerweise weniger spektakulär, da sie meistens flache Becken bilden (Feuchtgebiete), wo man durch Brunnen und Bohrungen das Wasser gewinnt.

Die Wasserqualität dieser Grundwasserleiter ist sehr unterschiedlich, manchmal nur mäßig. Sie hängt mit der Beschaffenheit der Materialien zusammen, mit denen das Wasser in Kontakt war. Das Wasser bleibt längere Zeit unter der Oberfläche und kann deshalb eine gewisse natürliche Salzanreicherung aufweisen.

Allerdings sind diese Vorkommen eher weniger anfällig für Verschmutzung als die in Karstgrundwasserleitern, da es im Locker- und Felsgestein durch die langsame Bewegung in dem detritischen Milieu zu einem Selbstreinigungsprozess kommt. Bei einer örtlichen Verunreinigung mit Schadstoffen hilft die Wasserbewegung während sich das Grundwasser vom Verschmutzungsherd entfernt durch die detritischen Sedimente die Wasserqualität wiederherzustellen.

Karstgrundwasserleiter oder Karbongrundwasserleiter.

Das hydrogeologische Modell der Karbongrundwasserleiter ist ganz anders. Der Kalkstein und der Fels sind nicht auf natürliche Weise wasserdurchlässig, sie sind nicht porös. Es sind Gesteine die sehr kompakt sind, die sich aber leicht spalten und Karst bilden.

Die Karstbildung ist ein natürlicher Prozess, bei dem der Kalkstein sich durch die geringe Säure von meteorischem Wasser, also Regen und Schnee, langsam auflöst. Dadurch ergeben sich Furchen, Einbuchtungen und Hohlräume sowohl außen am Gestein als auch im Inneren.

Die Karstbildung eines Carbonatgesteinmassivs wird durch seine Spalten und Brüche begünstigt, da das Wasser rasch durch die Bruchebenen durchsickert und so schneller in das Massiv eindringt. Man spricht hier von durch Rissbildung und Karstifizierung gebildeten Aquiferen.

Solche Aquifere drainieren Wasser von hervorragender Qualität, das manchmal durch außergewöhnliche Quellen an die Oberfläche tritt. Die Quellen zeichnen sich dadurch aus, dass ihr Austritt in direktem Verhältnis zu den Niederschlägen steht, die sie anreichern und manchmal mit fast sofortiger Reaktion variiert, so dass sie nach starken Regenfällen ihren Ausfluss erhöhen während er in Dürreperioden abnimmt.

Das Wasser dieser Grundwasserleiter ist jedoch anfällig und extrem empfindlich für Verschmutzung, da Carbonatgesteine nur in sehr geringem Maße zur Selbstreinigung des Grundwassers beitragen. Deshalb kann selbst eine weit vom Ursprung entfernte Kontaminationsquelle Veränderungen in der natürlichen chemischen Qualität des Quellwassers verursachen.

Quellen sorgen in bergigem Gelände oftmals für die Entstehung von Flüssen. Der Grund dafür ist die Lage der Quellen. Geologisch gesehen befinden sie sich fast immer zwischen dem Rand der Carbonatschicht der Berge und den undurchlässigen Materialien in niedrigen Bereichen oder Vertiefungen, wo dann ein ausgedehnteres Entwässerungsnetz entsteht.

Geologische Materialien, deren Beschaffenheit nicht porös oder kohlensäurehaltig ist, sind undurchlässig oder von geringer Durchlässigkeit. Nur aufgrund ganz besonderer geologischer Gegebenheiten gibt es Ausnahmen. Solche Materialien dienen zum Abdichten, Isolieren oder der Gliederung in Stockwerke der verschiedenen Aquifere.

Man sagt, dass ein Aquifer frei ist, wenn die Obergrenze seiner Wassermasse (seines Grundwasserspiegels) mit der Luft der trockenen oder ungesättigten Zone in Kontakt steht und deshalb demselben Druck wie die Atmosphäre ausgesetzt ist.

Im Gegensatz dazu spricht man von einem gespannten oder artesischen Aquifer, wenn er durch eine undurchlässige Schicht abgedeckt ist und das darin enthaltene Wasser von der Oberfläche isoliert. Es ist dadurch einem höheren Druck als dem atmosphärischen ausgesetzt. In diesen Fällen steigt das Wasser bei Bauarbeiten zur Wassergewinnung schnell auf und stabilisiert sich erst in einem höheren Niveau.

Unter diesen Umständen gibt es den besonderen Fall, dass das aufsteigende Wasser auf natürliche Weise durch die Mündung des Bohrlochs sprudelt. Man nennt es auch artesischer Brunnen. Diese besondere Situation entsteht, wenn die natürliche Höhe des piezometrischen Niveaus (Spiegel des obersten Grundwasserstockwerkes) höher ist als das des Bohrlochkopfes.