Untersuchung der Grundwasserschwankungen. Hydrologische, hydrogeologische und vegetationsspezifische Einflüsse auf das Biodiversitätstestfeld

Inhaltsverzeichnis

1 Einleitung

2 Boden- und Grundwasser in Auenlandschaften - Stand der Forschung

2.1 Wasser der ungesättigten Bodenzone

2.2 Oberflächennahes Grundwasser (gesättigte Bodenzone)

2.3 Die Aue als Interaktionsraum zwischen Grund- und Oberflächengewässer

3 Untersuchungsstandort

3.1 Naturräumliche Eingliederung

3.1.1 Geologie und Geomorphologie

3.1.2 Böden

3.1.3 Klima

3.1.4 Hydrologie

3.1.5 Hydrogeologische Situation

3.2 Das Experimentelle Design des Jenaer Experiments

4 Material und Methoden

4.1 Datenerfassung im Gelände

4.1.1 Grundwassermessstellen

4.1.2 Regionalisierung mit Kriging-Verfahren

4.1.3 Nivellement der Messpunkte

4.1.4 Probennahme und physiko-chemische Untersuchungen

4.2 Bodenphysikalische und chemische Untersuchungsmethoden

4.2.1 Bestimmung des Wassergehalts

4.2.2 Bestimmung des Gehaltes an organischer Substanz (Glühverlust)

4.2.3 Totalaufschluss

4.3 Analytische Messmethoden

4.3.1 ICP-OES

4.3.2 ICP-MS

4.3.3 Atomabsorptionsspektroskopie (AAS)

4.3.4 Photometer

4.4 Atmosphärische Randbedingungen - Meteorologische Kenngrößen

4.5 Pumpversuch (Bestimmung der geohydraulischen Leitfähigkeit kf)

5 Ergebnisse

5.1 Hydrologische Messungen

5.1.1 Grundwasserganglinien im Untersuchungszeitraum Oktober 2006 – April 2007

5.1.2 Grundwasserstand und Wasserstand der Saale

5.1.3 Niederschlag und Dynamik der Grundwasserstände

5.1.4 Charakteristische Grundwasserschwankungen ausgewählter Zeiträume

5.1.5 Einfluss der Biodiversität auf die Grundwasserschwankungen

5.2 Physiko-chemische und hydrochemische Messungen des Grundwassers

5.2.1 Geogene Hydrochemie

5.2.2 Stichtagsbeprobung des Grundwasser auf dem Untersuchungsstandort am 06.11.2006

5.2.2.1 physiko-chemische Parameter

5.2.2.2 Hydrochemische Parameter

5.3 Hydrochemische Charakterisierung des Bodenwassers

5.4 Vergleich zwischen der Sicker- und Grundwasserbeschaffenheit

5.5 Ergebnisse und Auswertung der Bodenparameter

5.5.1 Bodenwassergehalte

5.5.2 Korngrößenanalyse

5.5.3 Gehalt an organischem Kohlenstoff

5.6 Ergebnisse Totalaufschluss

5.7 Die Muster der Lanthanide (Selten Erden Elemente – SEE)

5.8 Auswertung des Pumpversuchs zur Bestimmung des Durchlässigkeitsbeiwertes

6 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse

6.1 Charakterisierung der räumlichen und zeitlichen Unterschiede der oberflächennahen Grundwasserdynamik

6.2 Charakterisierung der Wechselbeziehung zwischen Grundwasserstand, Oberflächenwasser (Saale) und Niederschlag

6.3 Charakterisierung der Wechselbeziehung zwischen Grundwasserstand und Biodiversität

6.4 Charakterisierung der Grundwasserbeschaffenheit

6.4.1 physiko-chemische Parameter

6.4.2 Hydrochemische Parameter

6.5 Charakterisierung der Bodenlösung

6.6 Totalaufschluss

Zielsetzung & Themen

Die Arbeit untersucht die raumzeitliche Dynamik von Grundwasserschwankungen im Jena-Experiment und deren Abhängigkeit von externen Faktoren wie Niederschlag, Saalepegel sowie dem Vegetationsbestand. Ziel ist die Quantifizierung dieser Prozesse auf lokaler Skala.

• Hydrogeologische und hydrologische Dynamik in Auenlandschaften
• Einfluss von Flusswasserständen (Saale) und Niederschlägen auf Grundwasserpegel
• Bodenphysikalische und hydrochemische Beschaffenheit des Grund- und Bodenwassers
• Statistische Analyse der Korrelationen zwischen Wasserständen und Umweltvariablen
• Untersuchung potenzieller Zusammenhänge zwischen Biodiversität und Bodenwasserhaushalt

Auszug aus dem Buch

Zusammenfassung der Kapitel

1 Einleitung: Definiert die Forschungsfrage und das Ziel, die räumliche und zeitliche Dynamik des Grundwassers im Jena-Experiment zu erfassen.

2 Boden- und Grundwasser in Auenlandschaften - Stand der Forschung: Erläutert die theoretischen Grundlagen der hydrologischen Prozesse in Auen, insbesondere die Interaktion zwischen Oberflächen- und Grundwasser.

3 Untersuchungsstandort: Beschreibt das Jenaer Experiment, die naturräumliche Geologie, Böden, Klima und die hydrologische Ausgangssituation.

4 Material und Methoden: Detailliert das Messkonzept, die Installation der Drucksonden sowie die chemischen und bodenphysikalischen Untersuchungsmethoden.

5 Ergebnisse: Präsentiert die erhobenen Daten zu Grundwasserganglinien, Hydrochemie und Bodenparametern im Untersuchungszeitraum.

6 Interpretation und Diskussion der Ergebnisse: Analysiert die gewonnenen Daten im Kontext der Forschungsfragen und der hydrologischen Literatur.

Schlüsselwörter

Grundwasser, Jena-Experiment, Auenlandschaft, Saale, Hydrologie, Biodiversität, Bodenwasserhaushalt, Hydrochemie, Grundwasserschwankungen, Infiltration, Sickerwasser, Bodenparameter, Präferenzieller Fluss, Drucksonden, Wasserstandsdynamik.

Häufig gestellte Fragen

Worum geht es in dieser Diplomarbeit primär?

Die Arbeit untersucht die räumlich und zeitlich hoch aufgelösten Schwankungen des Grundwasserspiegels auf dem Biodiversitätstestfeld des "Jena-Experiments" in der Saaleaue.

Welche zentralen Themenfelder werden bearbeitet?

Die Arbeit deckt die hydrologische Dynamik, hydrochemische Prozesse, bodenphysikalische Eigenschaften und den Einfluss der Vegetation (Biodiversität) auf den lokalen Wasserhaushalt ab.

Was ist die zentrale Forschungsfrage?

Wie beeinflussen externe Faktoren wie der Pegelstand der Saale und Niederschläge die Grundwasserschwankungen und besteht ein messbarer Zusammenhang zwischen der Biodiversität der Pflanzen auf den Versuchsflächen und dem lokalen Wasserhaushalt?

Welche wissenschaftlichen Methoden kommen zum Einsatz?

Verwendung von Drucksonden für kontinuierliche Pegelmessungen, Kriging-Verfahren zur Regionalisierung, chemische Analysen (ICP-OES, ICP-MS) und statistische Korrelationsanalysen der Wasserstandsdaten.

Was wird im Hauptteil der Arbeit behandelt?

Der Hauptteil gliedert sich in die Vorstellung des Untersuchungsgebiets, die detaillierte Methodenbeschreibung, die Präsentation der hydrologischen und hydrochemischen Messergebnisse sowie deren Interpretation im Vergleich zu aktuellen wissenschaftlichen Modellen.

Welche Schlüsselbegriffe charakterisieren die Arbeit?

Grundwasser, Jena-Experiment, Saaleaue, Stofftransport, hydrologische Dynamik und Wasserstandsvariabilität.

Welche Rolle spielt die Saale für die Grundwasserstände im untersuchten Areal?

Der Pegelstand der Saale ist der dominierende externe Faktor, der die Grundwasserstände stark beeinflusst und in Flussnähe für die stärksten Amplituden sorgt.

Konnte ein direkter Einfluss der Biodiversität auf die Grundwasserschwankungen nachgewiesen werden?

Nein, innerhalb des Untersuchungszeitraums konnte kein signifikanter Zusammenhang zwischen der Anzahl der Pflanzenarten auf den Plots und den gemessenen Grundwasserschwankungen festgestellt werden; der Einfluss der hydrologischen Randbedingungen überwog.