PDF-Dokument (9,7 MB) - LIAG

2.1.1 Strukturerkundung und Parameterermittlung
Ziele Für eine langfristige Nutzung der Grundwasserressourcen ist eine gute Kenntnis der
Ausdehnung, der hydraulischen Eigenschaften und des Kontaminationsrisikos der
Grundwasserkörper notwendig. Mit seismischen, geoelektrischen bzw. elektromagnetischen
Verfahren, Gravimetrie und nuklear-magnetischen Resonanzmessungen stehen
Methoden zur Verfügung, die nicht nur Strukturinformationen liefern, sondern
auch Informationen über die physikalischen Gesteinseigenschaften enthalten. Letztere
sind für die Charakterisierung von Grundwasserleitern und ihrer Trenn- bzw.
Deckschichten bei weitem noch nicht ausgereizt. In ihrer Ermittlung liegt somit ein
aktuelles Forschungsfeld der angewandten Geophysik bzw. Hydrogeophysik. Mittelfristiges
oder langfristiges Ziel ist, dass die daraus abzuleitenden hydrogeologisch
wichtigen Parameter wie Porosität, hydraulische Durchlässigkeit oder Speicherkoeffizient
in hydraulische Modelle realer Grundwassersysteme einfließen und die quantitative
Beschreibung von Prozessen verbessern.
Neue Methoden der Hydrogeophysik
Der Bedarf an einer guten bzw. verbesserten Kenntnis der Grundwasserkörper und
Grundwassersysteme ergibt sich nicht zuletzt aus EU-Richtlinien zum Grundwasserschutz.
Auch der prognostizierte Klimawandel wird Auswirkungen auf die Grundwassersysteme
haben. Für eine frühzeitige Abschätzung der möglichen Konsequenzen
ist eine Bestandsaufnahme der Grundwassersysteme deshalb zu diesem Zeitpunkt
notwendig. Konkrete Anwendungen ergeben sich über die aktuellen Testgebiete im
EU-Projekt CLIWAT (z.B. Borkum und Schleswig/Südjütland) und das Testfeld
Schillerslage. Auch die Neuentwicklung seismo-elektrischer Verfahren, die labor- und
feldorientierten methodischen Forschungsarbeiten zu EM, SIP, MRS bzw. NMR sowie
die fortbestehende Problematik der Unterscheidung zwischen Salzwasser und Ton
mit geophysikalischen Methoden werden hier getestet und untersucht.
Ziele Das seit 2009 laufende und 2011 auslaufende Projekt „Neue Methoden der Hydrogeophysik
zur Bewertung sedimentärer Grundwasserspeicher“ zielt - mit der Kombination
vielfältiger geophysikalischer Verfahren - auf einen erheblichen Fortschritt bei
der Ermittlung der für die Beurteilung von Grundwasserspeichern relevanten Kenngrößen
wie Porosität und Permeabilität bzw. hydraulische Leitfähigkeit ab. Die einzusetzenden
neuen Verfahren bestehen aus Magnetischer Resonanz-Sondierung (MRS
bzw. NMR), Spektraler Induzierter Polarisation (SIP) und Seismoelektrik (SE). Klassische
Verfahren wie Transientelektromagnetik, Georadar, Seismik, Bohrlochmessungen,
aber auch bodengeophysikalische Analysemethoden dienen zur Kalibration.
Forschungsergebnisse 2011
Ziel des Projektes ist die Entwicklung eines abgestimmten, integrierten und gesteinsphysikalisch
fundierten Methodenkanons geophysikalischer Erkundungs- und
Interpretationsverfahren zur quantitativen Bewertung der hydraulischen und hydrogeologischen
Eigenschaften nutzbarer sedimentärer Aquifersysteme.
Hauptziel im Arbeitsbereich NMR war die Untersuchung des Zusammenhangs zwischen
hydraulischer Leitfähigkeit K und Abklingzeiten T im Labor. Im Gegensatz zu
den bis dato existierenden Beziehungen wurde durch Kombination des Godefroy-
Modells mit dem Kozeny-Fluss eine K-T-Beziehung für den gesamten Bereich des
laminaren Flusses entwickelt. Diese ersetzt Kalibrierungs-Faktoren durch den physikalischen
Parameter Oberflächenrelaxivität und erlaubt Temperatur-Korrektur. Diese
Arbeiten wurden auf Tagungen vorgestellt und stehen vor der Einreichung eines Manuskripts.
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