Phreatische Zone
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Die phreatische Zone (auch gesättigte Zone) ist der unterhalb des Grundwasserspiegels liegende Teil eines wasserleitenden Gesteinskörpers im Untergrund (das heißt eines Grundwasserleiters im weiteren Sinn). Dort sind die Hohlräume im Gestein (Zwischenkornräume, Lösungshohlräume, Klüfte) weitgehend vollständig mit Wasser gefüllt. Das Wasser der phreatischen Zone stellt mithin das eigentliche Grundwasser und der entsprechende wassergesättigte Gesteinskörper den eigentlichen Grundwasserleiter dar.
Begriffsabgrenzung
Oberhalb der phreatischen Zone liegt die vadose Zone (auch ungesättigte Zone). In dieser sind die Hohlräume im Gestein teils mit Luft und teils mit Wasser gefüllt. Um in das eigentliche Grundwasser zu gelangen, muss Niederschlagswasser (meteorisches Wasser) die vadose Zone durchqueren (siehe auch → Infiltration, → Grundwasserneubildung). Im eigentlichen Grundwasser, das heißt in der phreatischen Zone, wird Wasser solcher Herkunft auch als vadoses Wasser bezeichnet.[1][2] Neben vadosem/meteorischem Wasser kann die phreatische Zone, meist in tieferen Niveaus, auch juveniles Wasser enthalten. Zwischen Grundwasserspiegel und der eigentlichen vadosen Zone erstreckt sich im Regelfall der sogenannte Kapillarsaum.
Eine Unterscheidung in vadose Zone und phreatische Zone gilt nur für ungespannte Grundwasserleiter (auch phreatische Grundwasserleiter genannt). Unter gespannten Grundwasserverhältnissen kann keine vadose Zone existieren.
Terminologische Besonderheiten in der Karsthydrologie
Durch jahreszeitlich oder durch Klimaverschiebungen bedingte Schwankungen des Verhältnisses zwischen Niederschlagsmengen und Verdunstung kommt es zu kurz- bzw. längerfristigen Schwankungen des Grundwasserspiegels, in der Karsthydrologie auch als Karstwasserspiegel bezeichnet. Als phreatische Zone wird in der Karsthydrologie jedoch nur der langfristig unter dem Karstwasserspiegel liegende Bereich bezeichnet. Der innerhalb der vadosen Zone liegende Bereich, der kurzfristig unterhalb des Karstwasserspiegels geraten kann, wird nach Bögli (1978)[3] Hochwasserzone genannt.
Quellen
- Werner Aeschbach-Hertig: Strömung und Transport im Grundwasser. Physik aquatischer Systeme I (Vorlesungsskript), Ruprecht-Karls-Universität Heidelberg, 2005 (PDF (Memento vom 5. Juli 2016 im Internet Archive) 520 kB)
Einzelnachweise
- ↑ Man beachte aber, dass vadose waters in englischer Literatur oft nur das in der vadosen Zone befindliche Wasser bezeichnet, siehe: Vadoses Wasser. Spektrum Online-Lexikon der Geowissenschaften, abgerufen am 30. September 2019
- ↑ Bernward Hölting. Hydrogeologie. Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie. 5. Auflage. Enke, Stuttgart 1996, ISBN 3-8274-1246-3, S. 14.
- ↑ Alfred Bögli: Karsthydrographie und physische Speläologie. Springer, Berlin 1978, ISBN 3-540-09015-0; siehe auch: Phreatisch. Online-Geoglossar der Martin-Luther-Universität Halle-Wittenberg, abgerufen am 30. September 2019
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Autor/Urheber: ulrichstill, Lizenz: CC BY-SA 2.0 de
Karstwasserspiegel in Karst-Aquifern schwanken. Bei größerer Niederschlagsmenge (oder Schneeschmelze) kann der Wasserspiegel des wassergesättigten Teils eines Aquifers beträchtliche Meter steigen (die wassergesättigte Zone (phreatische Zone) vergrößert sich in ein u.U. höheres, älteres Stockwerk). Wenn dann der hydraulische Wasserdruck klüftiges oder brüchiges Karstgestein durchdringt, wird eine intermittierende Karstquelle periodisch oder episodisch aktiv. Auf der Schwäbischen Alb gibt es neben der Quelle Hungerbrunnen eine Reihe weiterer Quellen, die wegen gleicher Eigenschaften als „Hungerbrunnen“ bezeichnet werden.
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Beispiele für Grundwassersysteme mit verschiedenen Altersverteilungen; (a): phreatischer (ungespannter) Grundwasserleiter in einer Region mit humidem Klima und Entwässerung des Grundwasserleiters in ein Oberflächengewässer; (b): ein ähnlich aufgebautes (d.h. phreatisches) Grundwassersystem, jedoch in einer Region mit semi-aridem bis aridem Klima; (c): gespannter, aber nicht vollständig vom Wasserkreislauf isolierter Grundwasserleiter. Für den Fall der kontinuierlichen Entnahme beträchtlicher Grundwassermengen für die menschliche Nutzung gilt das Grundwasser in (a) als erneuerbar, in (b) und (c) hingegen als nicht-erneuerbar. In Fall von (b) und (c) spricht man zudem, sofern in (c) zwischen dem Grundwasserneubildungsgebiet und dem Quellaustritt oder der Entnahmestelle erhebliche räumliche Distanzen liegen bzw. sofern zwischen der Infiltration des Grundwassers in den Aquifer und seinem Wiederaustritt an der Quelle oder seiner Entnahme über den künstlich angelegten Brunnen beträchtliche Zeiträume liegen (mindestens 12.000 Jahre gemäß der Definition nach Jasecko et al., 2017, siehe Quellenangaben in der unten als Quelle zitierten Arbeit), auch von fossilem Grundwasser.
Legende:
Ep Evapotranspiration