Endbericht

Karstgrundwasserleiter entstehen, wo die Auslaugung löslicher Gesteine Klüfte aufweitet und dadurch hochdurchlässige Karströhren schafft. Die Fließgeschwindigkeiten in Karströhren sind hoch und daher die Verweilzeit von Stoffen, die in Dolinen oder Schlucklöcher eingegeben werden, typischerweise kurz, d. i. in der Größenordnung von Tagen für Transportstrecken von mehreren Kilometern. Punktuelle Einträge von Schadstoffen können deshalb ernsthafte Gefährdungen für Trinkwasserversorgungen darstellen, die auf Karstquellwässer angewiesen sind. Trotz des schnellen Transports durch Karströhren, erweisen sich diffus eingetragene Schadstoffe wie Pestizide als höchst persistent in Karstgrundwasserleitern. Lange Verweilzeiten (d. i. mehrere Jahre) werden auch aus der Interpretation von Umwelttracerdaten abgeleitet. Diese Beobachtungen sind in Übereinstimmung mit dem gängigen konzeptionellen Modell, das Karstgrundwasserleiter als Doppel- oder Tripel-Porositätssysteme auffasst, die aus einer Matrix-/Kluft-Porosität bestehen, welche den Großteil des Speichers ausmacht, im Gegensatz zur Karströhrenporosität, die wesentlich besser durchlässig ist, aber nur einen kleinen Prozentsatz der Gesamtporosität ausmacht. Diesem Modell entsprechend werden die Verweilzeiten innerhalb der Matrix-/Kluft-Porosität viel höher sein als die im Karströhrensystem.
Dieses Projekt hat die Bereitstellung von Grundlagenwissen über die Porositätsentwicklung und die sich ergebende Porositätsverteilung in löslichen Gesteinen sowie ihre Konsequenzen für die Transporteigenschaften der Grundwasserleiter zum Ziel. Allgemeine Grundwasserleitermodelle werden durch die Modellierung der Lösungsaufweitung diskreter Fließwege, d. i. die Entwicklung der Karströhrenporosität, erhalten. Diese Modelle werden sodann benutzt, um das Transportverhalten von Markierungsstoffen oder Schadstoffen zu untersuchen. Die Transporteigenschaften werden also als Prägung der Karstentwicklung verstanden. Demzufolge wird es möglich sein, allgemeine Zusammenhänge zwischen (hydro-)geologischen Faktoren, die die Karstentwicklung steuern, der sich ergebenden Porositätsverteilung und ihren Auswirkungen auf die Verweilzeitenverteilung punktueller und diffuser Schadstoffeinträge zu identifizieren. Dieses Wissen wird einerseits nützlich sein, um aus leicht verfügbaren Feldbeobachtungen, wie etwa strukturelle oder lithologische Einflussnahmen oder die Lage der Vorflut, Hinweise bezüglich der Transporteigenschaften zu erhalten. Andererseits, wird ein bedeutender Beitrag zur Entwicklung von Methoden gemacht werden, die darauf abzielen, aus dem beobachteten Transportverhalten künstlicher oder natürlicher Markierungsstoffe auf Eigenschaften der Grundwasserleiter zu schließen.