HU - Hydrogeologie und Umwelt

Zeitschrift des Lehr- und Forschungsbereichs Hydrogeologie und Umwelt (ISSN 09309-3757)

Redaktion: BGI, Greisingstr. 8, D-97074 Würzburg

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Heft-Nr. 17 (1999)



Kurzfassung



Heft 17: 

Grundwasserneubildung in der Übergangszone zwischen Festgesteinsrücken und Kalahari-Lockersedimentüberdeckung (Namibia)

Holger Mainardy


Kurzfassung:
Die Grundgleichung Niederschlag = Abfluß + Verdunstung kann in semiariden Gebieten zur Berechnung der Grundwasserneubildung nur angewandt werden, wenn mit der aktuellen und nicht mit der potentiellen Verdunstung gerechnet wird. Während Niederschlag und potentielle Verdunstung als bestimmbare Größen mehr oder minder genau gemessen werden können, ist die Bestimmung und Berechnung von Abflußmenge und aktueller Verdunstung unter semiariden Klimaverhältnissen mit einigen Schwierigkeiten verbunden. Die in gemäßigten Klimaten übliche Methode der Ermittlung der Grundwasserneubildungsrate über den Trockenwetterabfluß ist wegen des Fehlens perennierender Fließgewässer in Namibia nicht möglich. Zur Untersuchung der Grundwasserneubildung in Festgesteinen wurde das in die Kalahari entwässernde Gebiet zwischen Grootfontein im Nordosten und Rehoboth im Südwesten betrachtet. Es umfaßt Teile der Einzugsgebiete des Omuramba-Omatako, des Eiseb-, des Nossob- sowie des Seeis-, Olifants- und Skaap-Riviers (Trockentäler). Der größte Teil des westlichen und zentralen Namibia wird von Festgesteinen aufgebaut, deren Alter zwischen Präkambrium und Kreide beträgt. Bei den älteren, präkambrischen bis kambrischen Gesteinen handelt es sich entweder um metamorph überprägte, ehemalige Sedimentgesteine, die während der panafrikanischen Orogenese oder früherer Gebirgsbildungsphasen gefaltet und tektonisch beansprucht wurden, oder um syn- bis posttektonisch intrudierte Plutonite. Besonders im Zentrum Namibias stehen über diesen Gesteinen auch permokarbonische bis kretazische Sedimentgesteine der Karoo-Folge an. Während im Westen des betrachteten Gebietes die Festgesteine häufig an der Erdoberfläche oder unter einer meist nur wenige Dezimeter bis Meter mächtigen Überdeckung aus äolischen Lockersedimenten und Verwitterungsprodukten anstehen, wird nach Osten hin zur Kalahari die Lockersediment-Überdeckung immer mächtiger und erreicht schließlich im außerhalb des in dieser Arbeit betrachteten Gebietes liegenden Kalahari-Becken bis zu mehreren hundert Meter.

Zur Bestimmung der Größenordung der Grundwasserneubildung wurden die Konzentrationsfaktoren aus dem Quotienten der Chloridkonzentration im Regenwasser und derjenigen im Grundwasser berechnet. Hierzu wurden auf über das gesamte Arbeitsgebiet verteilten Farmen Grund- und Regenwasserproben gesammelt. Die Chloridkonzentration in den Regenwasserproben erreichte in wenigen Fällen maximal 2 mg/l, während in den Grundwasserproben selten mehr als 100 mg/l Cl- gemessen wurden. Nachdem der Oberflächenabfluß abgeschätzt wurde, konnten Grundwasserneubildungsraten von maximal etwa 50 mm/a am Waterberg nach dieser Methode berechnet werden. In den meisten Fällen beträgt die Grundwasserneubildungsrate jedoch nur wenige mm/a. Ähnlich hohe Ergebnisse konnten für die Verwitterungszonen der Festgesteine mit dem Computerprogramm MODBTG, einer Modifikation von MODBIL (UDLUFT, 1992 ff., unveröff.) aus den täglichen Niederschlagswerten, der Hangneigung und bodenphysikalischen Parametern berechnet werden. Im Gelände wurden für die Durchlässigkeits-Bestimmung der Verwitterungsprodukte und Lockersedimente ungestörte und gestörte Bodenproben genommen, die im hydrophysikalischen Labor an der Universität Würzburg untersucht wurden. Es konnten hierbei kf-Werte zwischen ca. 10-4 und 10-7 m/s festgestellt werden. Die Durchlässigkeiten der Festgesteine wurden aus dem im Gelände aufgenommenen und gemessenen Kluftmuster näherungsweise bestimmt, wobei gut durchlässige Bereiche des Etjo-Sandsteins an den Waterbergen maximale Durchlässigkeiten von ca. 5·10-4 m/s und mehr aufweisen können. Die meisten Bereiche der gut durchlässigen Gesteine im Arbeitsgebiet, darunter auch der größte Teil der Etjo-Formation, weist nach den in dieser Arbeit durchgeführten Untersuchungen Kluftdurchlässigkeiten zwischen ca. 10-5 und 10-6 m/s auf. In den schlechter durchlässigen Gesteinen im Arbeitsgebiet, wie Graniten und Glimmerschiefern, können dagegen nur maximale Durchlässigkeiten von etwa 10-8 m/s, in Ausnahmefällen 10-7 m/s festgestellt werden. Diese Durchlässigkeiten bilden die Grundlage mehrerer kleinerer Strömungsmodelle, denen Topographie und Geologie ausgewählter Teilgebiete im Arbeitsgebiet zugrunde gelegt wurden. Sinnvolle Fließmodelle wurden im Waterberg bei maximalen Grundwasserneubildungsraten von ca. 30 mm/a erreicht, während in den restlichen Modellgebieten nur maximal etwa 15 mm/a sinnvoll erscheinen. Anhand digitalisierter topographischer und geologischer Karten wurden schließlich mit dem Geographischen Informationssystem (GIS) IDRISI (CLARK UNIVERSITY, 1997) für die Grundwasserneubildung günstige Flächen mit relativ gut durchlässigen Gesteinen und Hangneigung von höchstens 10 ° im Arbeitsgebiet ermittelt und in Übersichtskarten dargestellt. Besonders für die Grundwasserneubildung wichtige Gesteine im Arbeitsgebiet sind einerseits die Marmore und Dolomit-Marmore der Damara-Folge und die Sandsteine der Etjo-Formation im Waterberg- und Mt. Etjo-Gebiet. Dagegen sind Ganggesteine und Meta-Sandsteine meist nur von lokaler Bedeutung.


Veröffentlichung auf: deutsch





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