Bestimmung von Grundwasserfließrichtung und -gefälle

Um die Grundwasserfließrichtung und das Gefälle zu bestimmen benötigt man 3 Meßpunkte. Hierdurch wird ein Grundwasser-Meßdreieck gebildet. Um die Grundwasserfließrichtung über ein größeres Gebiet genauer zu bestimmen, ist es ratsam mehrere solcher Dreiecke zur Messung heran zunehmen.

Es soll eine Beispielrechnung durchgeführt werden.

Abb.: Grundwassermeßdreieck

Die Höhen der Meßpunkte sind mit einem Niveliergerät zu ermitteln, wenn sie nicht bereits vorher bekannt sind. Anschließend wird mit einem Lichtlot der Flurabstand gemessen (Pegeloberkante bis Grundwasserstand). Die Abstände der Meßpunkte zueinander können mit einem Maßband oder anderen Bestimmungsmethoden festgelegt werden.

Berechnung des Grundwasserstandes über NN

Abb. 2: Gegenüberstellung der Meßpegel

Berechnung einer konstruierten Höhenwasserlinie (Isohypse)

Nach einer Betrachtung der Grundwasserstände (Abb. 2) ist der Wasserstand im Brunnen 1 am höchsten, demnach wird das Grundwasser in Richtung des Pegel 1 und Pegel 2 fließen.

Man betrachtet nun die Strecken vom Punkt des höchsten Wasserstandes aus (hier Brunnen 1). In diesem Fall sind das die Strecken (Brunnen 1 nach Pegel 1) und (Brunnen 1 nach Pegel 2). Man konstruiert nun eine Grundwasserhöhenlinie, die in etwa die Mitte der beiden Strecken schneidet. Der höchste Punkt hat Brunnen 1 mit einer Höhe von 44,52m ü.NN. Die Grundwasserhöhe von Pegel 1 ist 43,78 m ü.NN und Pegel 2 hat 44,34 m ü.NN. Ich habe in diesem Fall die Höhe von 44,40m ü.NN angenommen (gelb gekennzeichnet in Abb. 3+4).

Nun wird mit nachfolgender Rechnung der jeweilige Abstand (X) von den beiden Pegeln zu der Isohypse (44,40m ü.NN) bestimmt.

Abb. 3

Abb. 4

Man sollte nun die Meßpunkte in eine maßstäbliche Karte oder einem Vektorgrafikprogramm eintragen, um Abstände genau eintragen und bestimmen zu können. Bei einem Abstand der Pegel von ca. 150 Meter untereinander (wie hier im Beispiel), kann man den Maßstab 1:1000 wählen (1 Meter Natur = 1mm Kartenmaßstab). In den meisten Fällen existieren aber schon Pläne, in denen die Meßpegel eingetragen sind.

Um die Grundwasserfließrichtung zu bestimmen, geht man folgendermaßen vor:

1.) Man trägt die errechneten Abstände vom den tiefsten Punkten der Pegel (Pegel 1 und Pegel 2) zum höchsten Meßpunkt auf (Brunnen 1). In diesem Fall sind es 87,97 Meter (Ergebnis aus Abb.4) von Pegel 1 nach Brunnen 1, und 49,0 Meter (Ergebnis aus Abb. 3) von Pegel 2 nach Brunnen 1.

2.) Man zeichnet eine Verbindungslinie, die die Punkte auf den beiden Geraden in den Punkten der eingetragenen Entfernung schneidet (grüne Linie). Diese Linie bildet die erste Isohypse. Das Grundwasser befindet sich auf dieser Linie genau 44,40 Meter ü.NN.

3.) Man zeichnet lotrecht auf der Isohypse (grüne Linie) eine Gerade (gelbe Linie). Diese kennzeichnet die Grundwasserfließrichtung, und zwar vom Punkt mit dem höchsten Wasserstand weg. In diesem Beispiel hat der Brunnen 1 den höchsten Wasserstand (44,52 m ü.NN), folglich kann das Grundwasser nur in die entgegengesetzte Richtung fließen. Nun hat man die Grundwasserfließrichtung bestimmt.

Abb.: 5: Bestimmung der Grundwasserfließrichtung

Bestimmung des Grundwassergefälle

Die Grundwasserfließrichtung wird durch die Schwerkraft bestimmt. Das Gefälle wird mit der Formel J = h / l berechnet. Da uns bisher nur eine Isohypse bekannt ist (44,40m ü.NN), wird nun eine zweite bestimmt. Sinnvollerweise sollten die beiden Höhenlinien einen gewissen Abstand zueinander haben, um eine genaueres Ergebnis zu erhalten. Wenn wir die grüne Linie im rechten Winkel auf der Grundwasserfließrichtung (gelbe Linie) verschieben, so trifft diese drei verschiedene Punkte mit bekannten Daten (Brunnen 1, Pegel 1, Pegel 2). Ich habe in diesem Fall die Linie nach unten verschoben, bis sie den Pegel 1 kreuzt. Dies ist die neue Grundwasserhöhenlinie (rote Linie), bei der der Grundwasserstand 43,78m ü.NN beträgt. Nun wird der Abstand der beiden Höhenwasserlinien mittels eines Lineals in der Karte oder mit einem Vektorgrafikprogramm bestimmt. Der Abstand in diesem Beispiel beträgt 82,01 Meter.