Geochemische und wasserisotopische Untersuchungen im ...

Diplomarbeit Grundlagen
Dank der gemeinsamen Erfassung von hydrometrischen (Abflusskurve) und
hydrochemischen (geochemische und wasserisotopische Analysen) Parametern während
Hochwasserereignissen konnte ein besseres Verständnis der involvierten hydrologischen
Prozesse innerhalb eines Einzugsgebietes entwickelt werden. Um die zeitlich
unterschiedliche Bedeutung der einzelnen Abflusswege während eines Regenereignisses
beschreiben zu können, wurden bislang verschiedene Regenwasser/Abfluss-Konzepte
formuliert. Drei wichtige Konzepte werden hier kurz erläutert (Moldan und Cerny 1994):
1. The partial-area-concept (nach Betson 1964): Dieses Konzept sagt aus, dass
bei den meisten Niederschlagsereignissen nur gewisse Zonen eines
Einzugsgebietes zum Oberflächenabfluss beitragen (Moldan und Cerny 1994).
2. The variable-source-area-concept (nach Hewlett und Hibert 1967): Dieses
Konzept basiert auf der Annahme, dass während eines
Niederschlagsereignisses zeitlich unterschiedliche Zonen des Einzugsgebietes
zum Flusswasser beitragen können. Während eines Niederschlagsereignisses
erhöht sich der Grundwasserspiegel im Talboden markant. Dadurch dehnt sich
das Gebiet des “saturated overland flow” und des “direct surface runoff” aus.
Zusätzlich trägt das “subsurface stormwater”, das in kleinen Rinnsalen aus der
ungesättigten Bodenzone strömt, zum Oberflächenabfluss bei (Moldan und
Cerny 1994). Mit diesem Konzept wird also ein expandierendes Flusssystem
angenommen, das räumlich und zeitlich dynamisch ist (Kendall und
McDonnell 1998).
3. The two-component-mixing-concept (nach Horton 1933): Die Zwei-
Komponenten-Hydrographenseparation wurde aus der Tatsache geleitet, dass
oberirdische Gewässer auch Abflüsse in Trockenzeiten führen und dass sich
der Abfluss mindestens aus zwei Komponenten zusammensetzt: einem
oberirdischen Abfluss während eines Niederschlagsereignisses und aus einem
unterirdischen Abfluss während der Trockenzeit. Die praktische Anwendung
diese Konzeptes wird im folgenden diskutiert (Clark und Fritz 1997).
Zur quantitativen Beschreibung des Zwei-Komponenten-Abfluss-Konzeptes ist die
Methode der Hydrographenseparation formuliert worden. Zunächst wird eine
Massenbilanz der relevanten geochemischen oder wasserisotopischen Parametern
vorgenommen und der Abfluss in "Ereigniswasser" (bsp. Regenwasser) und
"Vorereigniswasser" (bsp. Grundwasser während des Grundabflusses) unterteilt (Seather
und De Caritat 1997).
Unter dem Begriff Grundabfluss (“base flow”) versteht man dabei denjenigen
Oberflächenabfluss, der auch in niederschlagslosen Perioden fliesst (Hölting
1996).
Damit können die absoluten und relativen Anteile der zwei Wassertypen "Grundwasser"
und "Regenwasser" während eines Hochwasserereignisses unterschieden werden.
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