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Lexikon der Geowissenschaften: Hydrogeologie

Hydrogeologie, ist die Wissenschaft vom unterirdischen Wasser und seinen Wechselwirkungen mit den Gesteinen. Sie befaßt sich mit dem Vorkommen, den Erscheinungsformen, der Beschaffenheit und den Eigenschaften des Wassers im Untergrund. Die Hydrogeologie untersucht die Gesetzmäßigkeiten der Bewegung des unterirdischen Wassers sowie die Austauschvorgänge mit dem Wasser der Atmosphäre und dem der Erdoberfläche als Teilvorgänge des natürlichen Wasserkreislaufs.

Die Hydrogeologie ist ein Teilgebiet der Geologie wie auch der Hydrologie, indem sie sich mit dem überlappenden Bereich der Lithosphäre und Hydrosphäre auseinandersetzt. Der Begriff wurde ursprünglich von Lamarck 1802 geprägt, wobei er damals noch die gesamten Wechselwirkungen zwischen Wasser und Gestein auf und unter der Erdoberfläche einbezog. Im heutigen Sinne wurde der Begriff erstmals von Mead in seinem 1919 erschienenen Lehrbuch "Hydrology" definiert, nachdem sich die Hydrogeologie bereits im ausgehenden 19. Jh. immer mehr als die "Lehre von Vorkommen und Bewegung des unterirdischen Wassers" durchgesetzt hatte.

Das unterirdische Wasser nimmt zwar am Gesamtwasservorkommen der Erde einschließlich der Ozeane nur weniger als 2% ein, in Bezug auf die Süßwasservorräte ist aber neben den Eismassen (68%) der Untergrund mit 30% der wichtigste Speicher, dem gerade für die Trinkwassergewinnung erhebliche wasserwirtschaftliche Bedeutung zukommt. Auch am Wasserkreislaufgeschehen ist der Untergrund mit der Versickerung von Niederschlag und Oberflächenwässern, der Bildung von Rücklagen und Aufbrauch sowie dem unterirdischen Abfluß als wichtiger Faktor beteiligt. Unter den gemäßigt humiden Klimabedingungen Mitteleuropas sind es beispielsweise rund 20% des Niederschlages, die über den Untergrund abfließen.

Für die Wasseraufnahmefähigkeit, Durchlässigkeit und Speicherung im Untergrund maßgeblich ist die Ausbildung der Hohlraumanteile. Unterschieden wird zwischen Poren, Klüften und Karsthohlräumen. Gesteine, die in der Lage sind, Wasser aufzunehmen und weiterzuleiten, werden als Grundwasserleiter den Nichtleitern gegenübergestellt. Der vertikale Abfluß des infiltrierten Niederschlag als Sickerwasser führt zunächst nur zu einer Teilverfüllung der Hohlräume (ungesättigte Zone). Erst über stauende Nichtleiter kommt es zur vollständigen Verfüllung der Hohlräume (gesättigte Zone) und damit zur Bildung des eigentlichen Grundwassers. Durch übereinanderliegende Abfolgen von Grundwasserleitern und Nichtleitern können mehrere Grundwasserstockwerke vorhanden sein ( Abb. ). Die Beschaffenheit des unterirdischen Wassers (Grundwasserbeschaffenheit) wird bestimmt durch Wechselreaktionen mit den Gesteinen. Mechanische und chemische Filterwirkung der engen Untergrundpassagen sowie mikrobiologische Abbauprozesse führen dazu, daß das Grundwasser von hoher Reinheit und Qualität ist, so daß es vielfach ohne weitere Aufbereitung als Trinkwasser verwendet werden kann. Art und Umfang der Inhaltsstoffe eines Grundwassers bestimmen sich v.a. durch die Intensität der hydrogeochemischen Vorgänge sowie den Chemismus der Gesteine. In den letzten Jahrzehnten haben jedoch Verunreinigungen durch Schadstoffeinträge als Folge menschlicher Aktivitäten zugenommen.

Die große wasserwirtschaftliche Bedeutung, die dem unterirdischen Wasser und hier v.a. dem Grundwasser auf der ganzen Erde zukommt, hat zu einer sehr stark praxisbezogenen Ausrichtung der Hydrogeologie geführt. Sie versteht sich als Teil der Angewandten Geologie. Ausgehend von wichtigen Fragestellungen der Grundlagenforschung zur Dynamik des Wassers im Untergrund, zur Grundwasserneubildung, den thermodynamischen Gesetzmäßigkeiten hydrogeochemischer Reaktionen sowie dem Stofftransport im ungesättigten und gesättigten Bereich kommt es darauf an, diese Erkenntnisse für die wasserwirtschaftliche Praxis umzusetzen. Im Vordergrund steht die Nutzung des unterirdischen Wassers mit den vier Hauptthemen: Grundwassererkundung, Grundwassererschließung, Grundwasserschutz und Grundwassersanierung. Geohydrologie, Grundwasserhydrologie, Wasserkreislauf. [HH]


Hydrogeologie: Ausbildung von Grundwasserstockwerken durch Abfolge von durchlässigen Gesteinen (Grundwasserleiter) mit sehr geringdurchlässigen Gesteinen (Grundwassernichtleiter): a)-f) = künstliche Grundwassererschließung durch Brunnen, g) = Quelle, natürlicher Grundwasserausfluß (Die Zahlen stellen die Grundwasserstockwerke dar). Hydrogeologie:

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