Grundwasser:
Von einem Grundwasserleiter sind die folgenden mittleren Größen bekannt: Gefälle=0,22%, Porosität=30%, Durchlässigkeitsbeiwert: kf= 5*10^-2 m/s, Mächtigkeit=15m, Breite des Grundwasserstroms=2,5km, Länge=15km, Flurabstand=0,5m. Innerhalb des Gebietes soll ein Brunnen errichtet werden.
a) Berechnen Sie den gesamten mittleren Grundwasserdurchfluss für diesen Grundwasserleiter.
b) Innerhalb der Fläche, in der die Fließzeit zum Brunnen weniger als 60 Tage beträgt (60 Tage Grenze) besteht das Verbor, organische Dünger aufzubringen. Wie weit erstreckt sich diese Grenze grundwasserstromaufwärts vom Brunnen gerechnet?
Was ist die theoretische Basis für Ihre Vorgangsweise?
Basis ist die Strömungsgleichung, welche durch das Darcy’sche Gesetz und die Kontinuitätsgleichung hergeleitet werden kann.
Zur Berechnung der 60-Tage-Grenze muss die Abstandsgeschwindigkeit verwendet werden und nicht die Filtergeschwindigkeit, weil bei der Filtergeschwindigkeit nicht beachtet wird, dass nur die Poren durchflossen werden.
Definition Grundwasserleiter:
Gesteinskörper, der Grundwasser speichern und leiten kann, da er über Poren, Klüfte oder Hohlräume verfügt.
Definition Porosität:
Anteil des Hohlraumvolumens eines Gesteins oder Bodens am Gesamtvolumen.
Gibt an, wie viel Wasser im Material gespeichert werden kann.
Definition Durchlässigkeitsbeiwert kf:
Beschreibt, wie gut Wasser durch Boden fließen kann. Abhängig von der Konrgröße, Porenstruktur und Viskosität des Wassers.
Definition Flurabstand:
Abstand zwischen Geländeoberfläche und Grundwasserspiegel.
Gibt an, wie tief das Grundwasser unter der Erdoberfläche steht.
Definition Filtergeschwindigkeit/spezifischer Durchfluss:
Beschreibt die tatsächliche Geschwindigkeit des Wassers im Porenraum.
Definition Abstandsgeschwindigkeit va:
Scheinbare Strömungsgeschwindigkeit, die den Durchgluss auf die gesamte Querschnittsfläche eines Bodesn bezieht. Vernachlässigt den Porenraum deshalb kleiner als tatsächliche Strömungsgeschwindigkeit.
Was beschreibt die Strömungsgleichung?
Zusammenhang zwischen dem hydraulischen Potentialfeld und dem resultierenden Grundwasserfluss.
Setzt die räumlichen Änderungen des Potentials mit Speicher- und Quell/Senk- Termen in Beziehung.
Darcy’sches Gesetz:
Kontinuitätsgleichung:
Strömungsgleichung mit Variablen und Termen:
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