Handbuch
der Hydrologie Wesen, Nachweis, Untersuchung und Gewinnung unterirdischer Wässer: Quellen, Grundwasser, unterirdische
Wasserläufe, Grundwasserfassungen
Von
E. Prinz ZlvlllnseDleur
Mit 331 Textabbildungen
Springer-Verlag Berlin Heidelberg GmbH 1919
ISBN 978-3-662-40700-4 ISBN 978-3-662-41182-7 (eBook) DOI 10.1007/978-3-662-41182-7
Alle Rechte, insbesondere das der Übersetzung in fremde Sprachen, vorbehalten.
Copyright 1919 by Springer-Verlag Berlin Heidelberg
Ursprünglich erschienen bei Julius Springer in Berlin 1919 Softcover reprint ofthe hardcover 1st edition 1919
Dem Andenken
A. Thiems in dankbarer Erinnerung gewid met
vom
Verfasser
Vorwort.
Der "Hydrologie", die als selbständiger Zweig der allgemeinen Gewässerkunde die Erforschung und Nutzbarmachung des "unter"irdischen Wassers" zum Gegenstand hat, fehlte bisher eine zusammenhängende Darstellung, die ihrer wachsenden Bedeutung entspräche.
Aus der Schule A. Thiems hervorgegangen, hat Verfasser, gestützt auf eine mehr als dreißigjährige erfolgreiche Tätigkeit als Hydrologe, durch die vorliegende Arbeit den Versuch gemacht, diese Lücke auszufüllen.
Die Arbeit soll zunächst die bisher als brauchbar erwiesenen wissenschaftlichen hydrologischen Methoden an praktischen Beispielen schildern und dem Berufshydrologen ein brauchbares Handbuch liefern. Sie soll aber auch dem Nichtfachmann das Verständnis für Hydrologie erleichtern. Dies gilt in erster Linie für den Studierenden, der in Ermangelung eines besonderen Lehrstuhls für Hydrologie die technische Hochschule meist mit unklaren und lückenhaften Vorstellungen vom unterirdischen Wasser und von Quellen verläßt.
Aber auch bei manchem Hygieniker, dessen Urteil sich auf einem richtigen Verständnis der hydrologischen Verhältnisse aufbauen soll, bei Bürgermeistern, Stadtverordneten, städtischen Bau- und Verwaltungsbeamten sowie Fabrikleitern, die für das ihnen anvertraute Wasserversorgungswesen die Verantwortung tragen, findet man nicht selten unrichtige Anschauungen vom unterirdischen Wasser.
Diesen sowie endlich dem Rechtsgelehrten, der sich angesichts der neuen Wassergesetzgebung mehr als bisher mit dem im Untergrunde fließenden Wasser zu beschäftigen haben wird, soll in der nachstehenden Arbeit Aufklärung und Belehrung geboten werden.
Ein derartig weitgestecktes Ziel erforderte breiteste Allgemeinverständlichkeit, und aus diesem Grunde sind rechnerische Ableitungen unter Hinweis auf das am Schlusse gegebene Literaturverzeichnis, das die zur weiteren Verfolgung einschlägigen Werke nennt, auf das notwendigste Maß beschränkt worden.
Dagegen wurde der hygienischen Bedeutung des unterirdischen Wassers für den Menschen dadurch gebührende Rechnung getragen, daß überall neben dem "Hydrologischen" auch das "Hygienische" in den Vordergrund gestellt worden ist.
VI Vorwort.
Aus dieser Gegenüberstellung ergab sich, daß die hygienischen Eigenschaften des unterirdischen Wassers wese n tlich durch die Verschiedenartigkeit der Hohlräume, in denen das Wasser entsteht und sich fortbewegt, bedingt sind.
Diese Erkenntnis hat dazu geführt, mit dem Aufbau der Darstellung von der Grundlage auszugehen, daß, je nachdem das unterirdische Wasser in Hohlräumen fließt, die von Haufwerken mit Filtrationswirkung gebildet werden, oder in Spalten und Klüften ohne eine derartige Wir).\:ung, zwischen "Grundwasser" und "unterirdischen Wasserläufen" streng zu unterscheiden ist. Das sind die maßgebenden Grundbegriffe, die zueinander in Gegensatz gebracht werden müssen, nicht aber - wie bislang üblich - Grundwasser und Quellen. Von diesem Gesichtspunkte aus sind Quellen nur rein mechanische Erscheinungen, und der Begriff "Quellwasser" wird in seiner irreführenden Auslegung und in qualitativem Sinne hinfällig.
Die in dem Buche gegebene Übersicht der verschiedenen Grundwasservorkommnisse dürfte davon überzeugen, daß der Reichtum der Erde an unterirdischem Wasser größer if.t, als allgemein angenommen wird.
Daß man fast überall in der Lage ist, hinreichende Dauermengen von Grundwasser zu finden, beweisen am besten die zahlreichen Grundwasserwerke Deutschlands. Hier sind es namentlich die Großstädte gewesen, die nach und nach den Widerstand gegen das Grundwasser aufgegeben haben und denen es mit wenigen Ausnahmen gelang, vom Flußwasser zur Grundwasserversorgung überzugehen. So z. B. die Städte Berlin, Breslau, Hamburg, Hannover, Lübeck, Posen, Stuttgart. Man darf allerdings dabei nicht übersehen, daß in Deutschland nicht allein die Grundwasserforschung hoch entwickelt ist, sondern daß hier auch die Grundwasserverhältnisse besonders günstig liegen, und daß die Möglichkeit, das Grundwasser vom Eisen zu befreien, die Lösung vieler Grundwasserfragen wesentlich erleichtert, wenn nicht ganz und gar ermöglicht hat. Dies gilt namentlich für Norddeutschland.
Auch die endliche Lösung der Grundwasserfrage der Stadt Prag ist ein lehrreiches Beispiel dafür, daß selbst unter besonders schwierigen Verhältnissen große Grundwassermengen nachgewiesen und nutzbar gemacht werden können.
Aber auch in anderen Ländern ist der Grundwasserreichtum groß und harrt seiner Hebung und Nutzbarmachung.
Allerdings kommt es auch heute noch, wenn auch selten, vor, daß Fassungsanlagen teilweise oder ganz versagen. Das sind aber meist nur solche Fälle, wo in leichtsinniger Weise mit untauglichen Mitteln Brunnen oder sogar ganze Fassungen angelegt werden und wo bei fehlender Erkenntnis der Tragweite erschöpfender Vorarbeiten an diesen,
Vorwort. VII
bzw. an der Nichtheranziehung eines wissenschaftlich geschulten, erfahrenen Hydrologen gespart werden soll.
Leider sind in der letzten Zeit Bestrebungen im G~nge, die Hydrologie in ein besonderes Abhängigkeitsverhältnis zur Geologie zu bringen und die Wasserfachmänner auf dem von ihnen begründeten und erfolgreich ausgebauten Gebiet der unterirdischen Gewässerkunde in den Hintergrund zu drängen. Bei aller Anerkennung der Verdienste einzelner Geologen um die Hebung der hydrologischen Wissenschaft sind diese Bestrebungen deshalb bedauerlich, weil sie meist von Sachverständigen ausgehen, die von hydrologischer Kenntnis und Erfahrung unberührt geblieben, nicht selten in ihrem Drang nach der Erforschung des Erdinnern das Wasser vergessen und dem Gefäß mehr Aufmerksamkeit schenken als dem Inhalt.
Man scheint in solchen Kreisen zu übersehen, daß die erfolgreiche Lösung hydrologischer Aufgaben vor allem die wassertechnische Beherrschung der Materie zur Voraussetzung hat. Ist diese Beherrschung nicht vorhanden, so ist dann in der Regel der wenig Beneidenswerte sowohl der Bauherr, der für die unnütz ausgegebenen Kosten aufkommen muß, als auch der Wasserfachmann, dem zugemutet wird, die Verantwortung für einen Bau zu übernehmen, der zwar auf geologisch richtigen Anschauungen - jedoch hydrologisch verfehlten, unbrauchbaren Unterlagen errichtet werden soll.
Möge das Buch zum Nutzen aller, die unterirdischen Wassers bedürfen, auch in dieser Richtung zur Aufklärung beitragen!
Die Arbeit des Verfassers zerfällt in zwei Teile. Der vorliegende selbständige Band behandelt die allgemein gültigen
hydrologischen Gesetze, die Quellen im allgemeinen, das Grundwasser, die unterirdischen Wasserläufe und Grundwasserfassungen.
Sollte die Arbeit eine günstige Aufnahme finden, so ist beabsichtigt, in einem zweiten Bande diejenigen hydrologischen Erscheinungen und Maßnahmen zu behandeln, für welche sich allgemein gültige Gesetze und Vorschriften nicht aufstellen lassen, d. s. die verschiedenen Quellen als Einzelerscheinungen und die Quellfassungsarbeiten.
Berlin W. 15, im Mai 1919. E. Prinz.
Inhaltsverzeichnis. Seite
1. Das Wasser der Erde. . .... 2. Der Gegenstand der Hydrologie .
A. Das unterirdische Wasser 1 I. Unterscheidung des unterirdischen Wassers in Grundwasser und
unterirdische Wasserläufe . . . . . . . . .. 2 II. Begriffsbestimmung von Grundwasser und unterirdischen Wasser-
läufen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 4 III. Die Entstehung des unterirdischen Wassers . . . . . . . . 6
1. Der atmosphärische Ursprung des unterirdischen Wassers. 6 a) Versickerungstheorie . . . . . . . . . . . . . . . 7 b ) Verdichtungstheorie . . . . . . . . . . . . . . . . 10
2. Das Erdinnere als Urspruug des unterirdischen Wassers . 12 3. Erzeugung unterirdischen .Wassers durch Versickerung und Ver-
sinkung aus Oberflächengewässem . . .. ....... 13 IV. Unterirdisches Wasser und Flußdichte. . .. ....... 15 V. Der Einfluß des Waldes auf die Entstehung des unterirdischen
Wassers . . . . . . . . . . . . . . . .. ....... 16 VI. Bedeutung der Entstehungstheorie für die Praxis . . . . . . . 20
VII. Mutmaßliche Menge und Beständigkeit des unterirdischen Wassers 20 VIII. Die unterirdische Wassermenge und der Kreislauf des Wassers 22
:ij. Quellen im allgemeinen •.. 25
C. Grundwasser. . . . . . . . . . . . . . . . .28 I. Der geohydrologische Aufbau des grundwasserführenden Unter
grundes . . . . . . . . . . . . . . 28 1. Die wasserführenden Schichten . . . . . . . . . . . . . . 28
a) Alluviale wasserführende Schichten (Alluvium) . . . . . . 29 b) Diluviale wasserführende Schichten (Diluvium erster Ordnung) 32 c) Die eiszeitlichen grundwasserführenden Ablagerungen Europas 35 d) Das nordische Vereisungsgebiet Norddeutschlands (Urstrom-
täler). . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 35 e) Die alpinen Vergletscherungsgebietc . . . . . . . . . . . 36 f) Grundwasserführende Schichten gemischten Ursprungs . . . 38 g) Die eiszeitlichen wasserführenden Ablagerungen Nordamerikas 38 h) Diluviale grundwasserführende Schichten zweiter Ordnung 39 i) Lotrechte Mächtigkeit quartärer grundwasserführender
Schichten . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 41 k) Regelmäßige Schichtung der grundwasserführenden Schichten 42
Inhaltsverzeichnis. IX Seite
I) Hydrologische Unregelmäßigkeiten und Störungen in den wasserführenden Schichten . . . . . . . . . . . 42
m) Tertiäre und ältere grundwasserführende Schichten 46 n) Grundwasserführende Eiandsteine und Konglomerate. 46 0) Grundwasserführende Schichten äolischen Ursprungs 48
2. Übersicht der wichtigsten geologischen Haupt- und Unterstufen 49 3. Die Verbreitung der wasserführenden Schichten . . . . . . . 50
a) Wasserführende Schichten älteren Ursprungs in Deutschland, Österreich-Ungarn, Belgien, Frankreich, England und Nord-amerika. . . . . . . . . . . . . . . . . . . 51
b) Die wasserführenden Schichten Norddeutschlands 56 4. Undurchlässige Schichten . . . 57 5. Wasserstockwerke ...... 61 6. Artesische Becken und Mulden. 62 7. Grundwasserströme . . . . . 64
11. Aufsuchung von Grundwasser . 67 I. Anzeichen von Grundwasser. 67
a) OberfIächenbeschaffenheit . 67 b) Sichtbare Talbildungen . 68 c) Verdeckte Talbildungen 68 d) Flußterrassen . . . . . 69 e) Bodenerhebungen, Einschnitte 71 f) Vorhandene Brunnen. . . . . 71
111. Nachweis von Grundwasser durch Messung natürlicher Grundwasser-austritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . 73
IV. Vorrichtungen zur Messung von Wassermengen 75 1. Unmittelbare Messung. . . . . 75
a) Geeichte Gefäße . . . . . . 75 b) Der Wasserzoll. . . . . . . 76 c) Öffn)lngen in dünner Wand . . . .. .. 76 d) Tafeln der Beiwerte !.t für den Ausfluß aus Öffnungen in
dünner Wand . . . : . . . . . . . . . . . . . . . 77 e) Überfälle . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 78 f) Wassermengen, gemessen durch einen Poncelet-Überfall 83 g) Wassermesser . . . . . . . . . . . . . . . . . . 84
2. Mittelbare Messung. . . . . . . . . . . . . . . . . 85 a) Bestimmung der Wassergeschwindigkeit in Gerinnen 85 b) Schwimmer . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 86 c) Hydrometrische Flügel . . . . . . . . . . . . . . 87
3. Vergleichende Zusammenstellung des Genauigkeitsgrades vcr-schiedener Meßvorrichtnngen ...... . . . . . . . . . 87
4. Messung der aus artesischen Bohrungen aufsteigenden Wasser-mengen . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 87
5. Zusammenstellung der aus Sekundenlitexn abgeleiteten Minuten-liter usw. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 89
V. Feststellung von fließendem und ruhendem Grundwasser 91 1. Fließendes Grundwasser. . . . . . . . . 91
a) Wagrechte Bewegung des Grundwassers 91 b) Der Grundwasserspiegel .. . . . . . 92
a) Messung der Grundwasserspiegel . . 92 c) Freie und gespannte Grundwasserspiegel 95
x Inhaltsverzeichnis.
Seite a) Freie Grundwasserspiegel ..... 96 ß) Gespannte Grundwasserspiegel . . . 96
d) Falsche und unechte Grundwasserspiegel 98 a) Falsche Grundwasserspiegel 98 ß) Unechte Grundwasserspiegel . . . . 101
e) Natürliche Schwankungen des Grundwasserspiegels 1O~ f) Größe der natürlichen Grundwasserspiegelschwankungen 106 g) Höhenschichtenlinien des natürlichen Grundwasserspiegels 107
a) Störungen in den Höhenschichtenlinien des Grundwasser-spiegels ...................... 112
ß) Veränderlichkeit des Verlaufs der Grundwasserhorizontalen 115 r) Höhenschichtenlinien des natürlichen Grundwasserspiegels
in festen, geklüfteten Gebirgen . . . . . . . . . . . . llli <'l) Höhenschichtenlinien des Grundwasserspiegels in bebauten
Stadtgebieten. . . . . . . . . . . . . . . . 117 h) Das Grundwassergefälle ............ 118
a) Die Größe des natürlichen GrundwassergefäIleß 118 ß) Wechsel des Grundwassergefälles 119
2. Ruhendes Grundwasser . . . . . . . . . . 120 VI. Bestimmung der Grundwassermenge . . . . . . 121
VIl' Mittelbare Bestimmung der Grundwassermenge . 121 1. Bestimmung der Grundwassermenge aus Versickerungslllenge
und Niederschlagsgebiet 121 a) Versickerungsmenge .... .. . ......... 121 b) Niederschlagsgebiet . . . . . .. . ......... 122 c) Festlegung des Niederschlagsgebietes durch unterirdische
Wasserscheiden ........ .......... 122 2. Bestimmung der Grundwassermenge aus Durchflußquerschnitt
und Geschwindigkeit . . . . . .. .......... 124 2a) Der Durchflußquerschnitt .......... 125 2 b) Bestimmung der Grundwasserlllenge mit Hilfe des Produkts
p. v. . . . . . . . . . .. ........... 126 a) Die auf den Querschnitt des Wasserträgers bezogene Ge
schwindigkeit. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 126 b) Der Durchlässigkeitsbeiwert "k" oder die Bodenkonstante 127 c) Die Bestimmungsgrößen des Durchlässigkeitsbeiwerts "Ie" 127
a) Die Korngröße . . . . . . . . 128 ß) Die Korngestalt . . . . . . . 130 r) Der mittlere Korndurchlllesser 131 <'l) Der Gleichförmigkeitsbeiwert 132 c) Die Lagerung . . . . . . . . 133 Cl Das Mischungsverhältnis der Körner. 133
d) Die Ermittelung des Durchflußbeiwerts "k" durch Labo-ratoriumsversuch . . . . . . . . . . . 134
e) Die Ermittelung des Durchlässigkeitsbeiwerts "k" in nato gelagertem Untergrunde. . . . . . . . . . . . . . . . 135
f) Die Ermittelung der spez. Ergiebigkeit des Untergrundes nach A. Thiem .................... 136
2c) Bestimmung der Grundwassermenge mit Hilfe der einzelnen Faktoren p und V. . . . . • • . . • • • • . . 138 a) Der Verhältniswert p . . . . . . . . . . . . 138 b) Rechnerische Auswertung des Hohlrauminhaltes 138
Inhaltsverzeichnis. XI Seite
c) Ermittelung des HohJrauminhaltes durch Laboratoriums-versuche . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 139
d) Beziehungen zwischen Durchlässigkeitsbeiwert und Hohl-rauminhalt. . . . . . . . . . . . . . 140
e) Die Grundwassergeschwindigkeit v . . . . . . . . 141 f) Die Kapillarbewegung des Grundwassers . . . . . 141 g) Ermittelung der Grundwassergeschwindigkeit durch Ver·
suche in natürl. gewachsenem Boden. . . . . . . . . . 143 a) Messung der Grundwassergeschwindigkeit durch Grund-
wasserwellen . . . . . . . . . . . . . . . . .. 144 (J) Messung der Grundwassergeschwindigkeit durch das
Thiemsche Kochsalzverfahren . . . . . . 146 r) Messung der Grundwassergeschwindigkeit durch das
Slichtersche Verfahren . . . . . . . . . . . ... 148 h) Andere Mittel zur Messung von Grundwassergeschwin-
digkeiten ..... . . . . . . . . . . . . 150 i) Tatsächlich gemessene natürL Grundwassergeschwindig-
keiten . . . . ................ 150 k) Veränderlichkeit der natürlichen Grundwassergeschwin-
digkeit . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 150 VI .. Unmittelbare Bestimmung der Grundwassermenge ....... 152
1. Bestimmung der Grundwassermenge durch Messung natürJ. Quellergiebigkeiten . . . . . . . . . . . . . . . . .. 152
2. Bestimmung der Grundwassermenge durch Brunnenbctrieb 153 a) Wirkungsweise lotrechter Brunnen. .. . . . 153 b) Wirkungsweise eines lotrechten Brunnens in wagerechter
Richtung . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 154 c) Entnahme- und Einwirkungsgebiet eines Brunnens 159 d) Die untere Scheitelung (Kulmination) . . . . . . 160 e) . Wirkungsweise eines lotrechten Brunnens in lotrechter Richtung 163 f) Bedeutung der lotrechten Wirkungsweise einer Wasserfassung
für den natürL Wasserhaushalt . . . . . . 164 g) Der Thiemsche Satz . . . . . . . . . . . 164 h) Wirkungsweise mehrerer lotrechter Brunnen 165 i) Wirkungsweise wagerechter Brunnen. . . . 167
k) Vergleich der Wirkungsweise lotrechter und wagerechter Brunnen .............. 168
VII. Der ungefaßte, abziehende Grundwasserstrom ......... 168 VIII. Theorie der Grundwasserbewegung .............. 169
1. Das Poiseuille-Darcy-Dupuitsche Gesetz (Darcysches Gesetz) 169 2. Abhängigkeit der Grundwasserbewegung von der Temperatur. 174
IX. Rechnerische Behandlung der Brunnenwirkung ........ 176 1. Die Brunnenergiebigkeit, aus dem Darcyschen Gesetz abgeleitet. 176
a) Lotrechter Brunnen bei freiem Spiegel. . . 176 b) Lotrechter Brunnen bei gespanntem Spiegel 177 c ) Wagerechter Brunnen . . . . . 178
2. Das Ergiebigkeitsgesetz nach Darcy 179 a) Brunnen bei freiem Spiegel. . . 179 b) Brunnen bei gespanntem Spiegel ISO
3. Übergang vom gespannten zum freien Spiegel. 183
XII Inhaltsverzeichnis.
Seite 4. Ergiebigkeit unvollkommener Brunnen . . . . . . . 183 5. Absenkungskurve und Absenkung . . . . . . . . . 184 6. Absenkung in Al:hängigkeit von der Wasserentnahme 184 7. Absenkung in Abhängigkeit von der Mächtigkeit der wasserfüh-
renden Schicht. . . . . . . . . . . . . . . . . . 185 8. Einfluß des Brunnendurchmessers auf die Ergiebigkeit 186
X. Das Thiemsche "e"-Verfahren . . . . . 187 1. Die Fehlerquellen des "e"-Verfahrens. . . . . 195
XI. Das Lummertsche Verfahren. . . . . . . . . . 196 XII. Andere Brunnentheorien, unabhängig von Darcy . 196
D. Unterirdische Wasserläufe. . . . . . . . . . . . 198
I. Der geohydrologische Aufbau des von unterirdischen Wasserläufen durchzogenen Untergrundes 198 1. Klüftigkeit des festen Gebirges. . . 198 2. Erweiterung der Gebi'gsklüftigkeit . 199 3. Korrosion, Auslaugung und Erosion 199 4. Der Erosionskreis ........ 202 5. Die Wasserwege . . . . . . . . . 202 6. Nachträgliches Zusetzen der unterirdischen Wasserwege 203 7. Höhlenflüsse . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 204
a) Veränderlichkeit der Wege der Höhlenflüsse . . .. . 206 b) Abfluß- und Rückhaltungsvermögen der Höhlenflüsse (Über
flutungen, zeitweilige Seen) . . . . . . . . . . . . . . . 207 c) Verschwinden der Höhlenflüsse, Ausmündung in das Meer. 208 d) Ausbildung unterirdischer Wasserläufc und Höhlenflüsse zu
Systemen . . . . . . . . . . . 208 8. Hydrologische Karsterscheinungen . . 209
II. Aufsuchung unterirdischer Wasserläufe 2]2 1. Unsichtbure unterirdische Wasserläufe 212 2. Anzeichen (unterirdisches Rauschen, Erdsenken, Erdfälle, Schwin-
den, Trockentäler) . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 212 III. Nachweis unterirdischer Wasserläufe durch Messung sichtbarer
Quellaustritte . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 214 IV. Bestimmung der Wassermenge unterirdischer Wasserläufe .... 214
1. Bestimmung aus Versickerungs- bzw. Versinkungsmenge und Niederschlagsgebiet . . . . . . . . . . . . . . 214
2. Bestimmung aus der Klüftigkeit. . . . . . .. .... 215 3. Bestimmung aus dem Durchflußquerschnitt und der Wasser-
geschwindigkeit ...... 216 a) Der Durchflußquerschnitt . 216 b) Der Wasserspiegel . . . . 216 c) Die Spiegelschwankungen . 217 d) Messen der Wassergeschwindigkeit . 218
a) Verschiedene Meßmittel . . . . 218 ß) Farbversuche . . . . . . . . . 219 ,,) Fehlerquellen bei Farbversuchen 222 <'l) Tatsächlich gemessene Geschwindigkeiten unterirdischer
Wasserläufe ........... 224 4. Bestimmung durch Versuchsbrunnenbetrieb 225 5. Bestimmung aus Stollen und Tunnelbauten 226
Inhaltsverzeichnis. XIII Seite
V. Rückschlüsse aus der Ergiebigkeit auf die Klüftigkeit des Gebirges. 228 VI. Dic Ergiebigkeitsgesetze unterirdischer Wasserläufe. . . . . . . 229
VII. Das Löwy-Leimbachsche Verfahren zur Auffindung von unterirdischem Wasser . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 232
E. Physikalische, chemische, bakteriologische und biologisch-mikroskopische Untersuchung des Wassers. 233
I. Allgemeines ............... 233 11. Entnahme von Wasserproben. . . . . . . . 233
111. Desinfektion von Fassungsanlagen vor der .l!;ntnahme der Wasser-proben . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 235
IV. Anweisung zur Entnahme von Wasserproben . . . . . .. 236
V. Untersuchung der physikalischen Eigenschaften des Wassers. 240 1. Temperatur . . . . . . . . . . . 240 2. Messung der Temperatur . . . . . 242 3. Vergleichung der Thermometergrade 244 4. Klarheit und Durchsichtigkeit 244 5. Farbe . . . 245 6. Geschmack ........ 245 7. Geruch . . . . . . . . 246 8. Die elektrische Leitfähigkeit des Wassers 247 9. Radioaktivität . . . . . . . . 248
VI. Untersuchung der chemischen Eigenschaften des Wassers 249 1. Härte . . . . . . . . . 249 180. Bestimmung der Härte. . 253 2. Chlor (Chloride) . . . . . 255 280. Bestimmung der Chloride 261 3. Eisen . . . . 261 380. Nachweis des Eisens 265 4. Mangan . . . . . . . 266 480. Nachweis des Mangans 269 5. Kohlensäure . . . . . . 270 580. Nachweis der freien Kohlensäure 270 6. Ammoniak. . . 271 7. Salpetrige Säure . 272 8. Salpetersäure. . . 272 9. Schwefelwasserstoff 272
VII. Metalle und Mörtel angreifende Wässer VIII. Untersuchung des Wassers für gewerbliche Zwecke.
IX. Veränderlichkeit der Wasserbeschaffenheit . . . . . X. Bedeutung der physikalisch-chemischen Untersuchung des Wassers
273 274 275
für die hygienische Beurteilung ......... 277 XI. Bakteriologische Untersuchung des Wassers . . . . . . 277
XII. Mikroskopisch-biologische Untersuchung des Wassers . . 280 XIII. Reinigende Wirkung des natürlich gewachsenen Bodens. 280
1. Reinigende Wirkung der Grundwasserträger . . . . . 281 2. Grenzen der reinigenden Wirkung der Grundwasserträger 286 3. Trübung und klärende Wirkung unterirdischer Wasserläufe. 287 4. Reinigendes Verhalten unterirdischer Wasserläufe . . . .. 289
XIV Inhaltsverzeichnis.
Seite F. Fassung von Grundwasser 293
I. Technische Vorarbeiten 293 1. Allgemeines 293 2. Das Abpumpen der einzelnen Bohrungen und Entsanden. 297 3. Messung der spez. Ergiebigkeit, Festste Ilung der Wasserbeschaffen -
heit im l<'elde 298 H. Der Versuchsbrunnen . . . . 299
1. Allgemeines . . . . . . . 299 2. Lage des Versuchsbrunnens 300 3. Bauliche Anordnung des Versuchsbrunnens 300 4. Der Versuchsbrunnenbetrieb . . . . . . . 303 5. Der Beharrungszustand am Ende des Versuchsbrunnenbetriebes. 307 6. Spiegelverhalten während und am Ende des Versuchsbrunnen-
betriebes . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 308 7. Zahlenergebnisse verschiedener Versuchsbrunnenbetriebe 309 8. Ungesetzlicher Verlauf der Versuchsbrunnenergebnisse . 309 9. Beharrungszustand eines Versuchsbrunnens und Dauerzustand
im Fassungsgelände .. ................ 310 IH. Allgemeine Gesichtspunkte bei Anlage von Grundwasserfassungs-
anlagen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 312 1. Wahl des Fassungsortes . . . . . . . . . . . . . . . 312 2. Beschaffenheit der Oberfläche und Tiefenlage des Spiegels 312 3. Wahl der Fassungsrichtung . . . . . . . . . . 313 4. Fassung zwischen gestörten Höhenschichtenlinien 314 5. Fassungsspiegel von starkem Gefälle . . . . 316 6. Fassungen in tiefen Rinnen . . . . . . . . . . 316 7. Fassung bei tiefliegendem Grundwasserspiegel . . 316 8. Wahl zwischen einer Fassung mit natürlichem Abfluß und künst-
licher Hebung . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 318 9. Fassungsanlagen zur Speisung ehemaliger Flußwasserwerke 319
10. Technische Unmöglichkeit Grundwasser zu fassen 320 IV. Allgemeines über Fassungskörper 321
V. Rohrbrunnen . . 321 1. Allgemeines 321 2. Rammbrunnen 322 3. Gebohrte Rohrbrunnen 324 4. Ausrüstung der Rohrbrunnen 324
a) Der Filterkorb ..... 324 b) Das Filterkorbgerüst im allgemeinen 325 c) Das Filterkorbgerüst aus Holz 325 d) Das Filterkorbgerüst aus Steinzeug . 326 e) Das Filterkorbgerüst aus Schmiedeeisen 326 f) Das Filterkorbgerüst aus Gußeisen. . . 327 g) Das Pilterkorbgerüst aus Kupfer, Rotguß 327 h) Filterkorbgerüste, zusammengesetzt aus verschiedenen Me-
tallen. . . . . . . . . . . . . . . . . . . . . .. 328 i) Mehrstufige Filterkörbe . . . . . . . . . . . . . .. 328
k) Schutz gegen das Eindringen von Bodenteilen in das Brunnen-innere. . . . . 330 a) Allgemeines. . . . . . . . 330 ß) Gewebe. . . . . . . . . . 330 Y) Sand- und Kiesschüttungen 332
Inhaltsverzeichnis.
I) Futterrohre . m) Saugrohre. . n) Der Brunnenkopf 0) Sonstige Ausrüstung des Brunnenkopfes
5. Beispiel zweier vollständiger Rohrbrunnen . VI. Schachtbrunnen . . . . . . . . .
1. Allgemeines . . . . . . . . . 2. Der gemauerte Schachtbrunnen 3. Schachtbrunnen aus Beton 4. Schachtbrunnen aus Eisen 5. Schutz gegen die Versandung von Schachtbrunnen.
VII. Gekuppelte Schacht- und Rohrbrunnen VIII. Artesische Brunnen . . . . . .
IX. Verwilderte artesische Brunnen . X. Wagrechte Fassungskörper . . .
1. Allgemeines . . . . . . . . 2. Nicht begehbare Sammelstränge 3. Begehbare Sammelstränge .
XI. Fassung in feinen Sanden . . . 1. Rohrbrunnen im Triebsand . 2. Schachtbrunnen im Triebsand 3. Sammelstränge im Triebsand.
XII. Gegenseitige Entfernung und Tiefe von Fassungsbrunnen
xv Seite 334 335 336 338 340 340 340 341 343 344 344 346 347 350 353 353 354 356 359 360 362 362
364 XIII. Fassungswiderstände ........ 365 XIV. Zusammenleitung des gefaßten Wassers . . . 368
1. Verbindungsleitungen . . . . . . . . . . 368 2. Entlüftung der Saug- bzw. Heberleitungen 370 3. Der Sammelbrunnen . . . . . . . . . . 375
a) Lage des Sammelbrunnens . . . . . . 375 b) Bau und Wirkungsweise des Sammelbrunnens 376
XV. Fassung in Nachbarschaft von Oberflächenwasser . 378 1. Wechselbeziehungen zwischen Grund- und Oberflächenwasser 378 2. Abstand zwischen Fassung und Oberflächenwasser . . . .. 380 3. Nachweis der Wechselbeziehungen zwischen Fassung und Ober-
flächenwasser ................... 381 XVI. Die Absenkung des Grundwasserspiegels und ihre Wirkungen 383
1. Allgemeines . . . . . . . . . . . . . . . . . . . 383 2. Einfluß der Absenkung auf die Wasserbeschaffenheit. 384 3. Einfluß der Absenkung auf den Pflanzenwuchs . . . 385
XVII. Lebensdauer von Fassungsanlagen . . . . . . . . . . 391 XVIII. Hydrologische Untersuchung unergiebig gewordener Fassungsanlagen 395
XIX. Mittel zur Verlängerung der Lebensdauer von Fassungsanlagen 399 XX. Künstliche Erzeugung ·von Grundwasser.
XXI. Schutz der Fassungsanlagen 1. Allgemeines . . . . . . . . . . 2. Schutz der Wassermenge .... 3. Schutz der Wasserbeschaffenheit . 4. Beeinflussung des Grundwassers von oben aus.
401 407 407 407 409 409
XVI Inhaltsverzeichnis. Seite
5. Seitliche Beeinflussung der Fassungen durch benachbartes Ober-flächenwasser .................. . 411
6. Beeinflussung des Grundwassers aus der Tiefe 415 7. Schutzmaßnahmen gegen Verunreinigung der Fassungen 415
XXII. Überwachung von Fassungsanlagen 418
G. Wasserwirtschaft ..
H. Umrechnungstafel .
Zahle n tafeln.
420
424
Tafeln der Beiwerte"" für den Ausfluß aus Öffnungen in dünner Wand. 77 Tafel der Wassermengen, gemessen durch einen Poncelet-Überfall 83 Tafel der Wassermengen, gemessen am aufsteigenden Wasserstrahl 88 Tafel der aus Sekundenlitern abgeleiteten Min/Ltr., Stdn/m3 usw. 89 Tafel der Vergleichung der Temperaturgrade . . . . . . . . . . 244 Tafel zur Berechnung der Härtengrade aus dem Seifenverbrauch . 255
