Obniżenie wód gruntowych

Pompa w kopalni odkrywkowej Hambach

Obniżenie poziomu wód podziemnych rozumiane jest jako celowe lub niezamierzone obniżenie poziomu wód gruntowych . Przeciwieństwem jest doładowanie wód gruntowych .

Obniżenie poziomu wód gruntowych może mieć naturalne przyczyny, na przykład jeśli warstwy wodonośne zostaną zmienione przez trzęsienia ziemi. Jednak za większość zmian poziomu wód gruntowych odpowiadają ludzie. Jeśli na przykład ze studni pobiera się więcej wody niż dostarcza przepływ wód gruntowych, obniżenie poziomu wód gruntowych jest nieuniknione.

Zasadniczo rozróżnia się zamknięte i otwarte obniżanie wód gruntowych. Przy otwartym obniżaniu wód gruntowych woda jest widoczna podczas opuszczania. Jednak przy zamkniętym obniżaniu wód gruntowych obniżenie następuje w zamkniętej bryle ziemi, tj. H. nie widać wody. Obniżenie wód gruntowych , czyli wielkość lejka , można zmierzyć za pomocą studni pomiarowych , np. B. „ iglice” (iglice , patrz także: metoda igłofiltrów ), można określić lub obliczyć (np. Według LUCKNERA).

Celowe obniżanie poziomu wód gruntowych

Systemy obniżania wód podziemnych dla kopalni odkrywkowej Cottbus-Nord w rejonie starej wsi Lakoma

Otwarta kopalnia

W przypadku wydobycia węgla brunatnego konieczne jest obniżenie poziomu wód gruntowych wokół wykopu, ponieważ w przeciwnym razie wypełniłby się on wodą. Aby zapewnić stabilność dużego, ważącego tysiące ton sprzętu (np. Most przenośnikowy), należy obniżyć wodę gruntową poniżej wydobywanego węgla. Głębokość osiadania w łużyckich kopalniach odkrywkowych wynosi od 50 do 100 metrów pod ziemią. W wyniku tej głębokości i nieznacznie przepuszczalnych warstw piasku wpływa również na obszar wokół odkrywki na kilometry. Przedsiębiorstwo górnicze Vattenfall w coraz większym stopniu buduje podziemne ściany odcinające, aby ograniczyć ten efekt, używając specjalnego sprzętu do tworzenia pionowej, nieprzepuszczalnej dla wody warstwy ziemi. (Zbudowano już: kopalnia odkrywkowa Cottbus-Nord na północy, kopalnia odkrywkowa Jänschwalde na zachodzie. W planowaniu: kopalnia odkrywkowa Welzow-Süd na południu, kopalnia odkrywkowa Reichwalde). środek przez właścicieli gruntów, wodociągi lub stowarzyszenia ekologiczne. (Kopalnia odkrywkowa Nochten na północy, kopalnia odkrywkowa Jänschwalde na północy i zachodzie)

Garzweiler odkrywkowych kopalni prawdopodobnie doprowadziła do wód gruntowych spada 75 centymetrów w Happelter Heide najbliższej Brüggen - to znajduje się w parku krajobrazowego Schwalm-Nette . Rheinbraun bada to zjawisko za pomocą próbnych odwiertów o głębokości do 250 metrów.

„Eksperci podejrzewają, że istnieje przerwa w pokładzie węgla brunatnego na głębokości około 250 metrów pod Happelter Heide. Pod spodem jest woda, która zwykle wytwarza ciśnienie. Ta kolumna wody wspiera również mokradła na Schwalm . Z powodu bagien w odkrywce ciśnienie ulega odwróceniu, a woda spływa w głębi. Zgodnie z zasadą połączonych rur poziom wody obniża się tam, gdzie występuje połączenie z wyższymi warstwami. Jeśli założenie jest prawdziwe, woda bagienna Rheinbraun z kopalni odkrywkowej będzie musiała również przeniknąć do Happelter Heide w celu ustalenia i utrzymania naturalnego poziomu wody ”.

Roboty budowlane

W celu uzyskania suchego wykopu konieczne jest obniżenie wody gruntowej w wykopach budowlanych, które sięgają do wód gruntowych. W przypadku mniejszych wykopów budowlanych, które sięgają do nieefektywnego przepływu wód gruntowych, można to osiągnąć za pomocą studzienki w wykopie budowlanym (drenaż otwarty).

W przypadku większych wykopów budowlanych, które znajdują się w obfitym przepływie wód gruntowych, konieczne jest rozległe obniżanie wód gruntowych za pomocą studni wokół wykopu. To obniżenie poziomu wód gruntowych w wykopach budowlanych nazywane jest zamkniętym drenażem . Jest to generalnie konieczne, gdy najwyższy poziom wód gruntowych znajduje się ponad 50 cm powyżej podstawy wykopu. Należy go eksploatować do czasu, gdy uszczelnienie konstrukcji będzie skuteczne, a ukończone elementy konstrukcyjne nie będą już zagrożone statyczną wypornością .

Alternatywą dla obniżenia poziomu wód gruntowych jest uszczelnienie wykopu ścianami szczelinowymi lub szczelinowymi . Powinny one być wbudowane w warstwę nieprzepuszczalną dla wody, w przeciwnym razie istnieje ryzyko hydraulicznego uszkodzenia gruntu .

Podczas budowy tuneli przepływ wód gruntowych zwykle nie jest obecnie obniżany, ale przepływ wód gruntowych jest kierowany za pomocą technologii zamrażania.

Rolnictwo

Obniżenie poziomu wód gruntowych służy poprawie urabialności gruntów ornych lub pozyskaniu gruntów ornych poprzez działania polepszające . Trwałe obniżenie poziomu wód gruntowych zapewnia sieć rur odwadniających i rowów. W celu zagwarantowania ochrony plonów rolniczych może być konieczne sztuczne nawadnianie . Dobrze znanymi przykładami takich działań usprawniających są Rhinluch i Oderbruch .

Niezamierzone obniżenie poziomu wód gruntowych

Lasy iglaste zamiast liściastych

Izba Rolnicza Dolnej Saksonii zbadała, jaki wpływ mają różne warianty hodowli lasu. Dominujące wiecznie zielone lasy iglaste wyparowują w ciągu roku znacznie więcej wody niż drzewa liściaste. W lasach iglastych z przewagą sosny o 23% mniej form wód gruntowych niż w lasach mieszanych z dębami i bukami.

Regulacja (prostowanie) wód płynących

Regulacja i prostowanie rzek to interwencje, które z pewnością mają najbardziej dramatyczny wpływ na poziom wód gruntowych. Z ekologicznego punktu widzenia takie działania często stanowią poważną ingerencję w środowisko (niszczenie biotopów, takich jak podmokłe łąki ).

Roboty w zakresie inżynierii lądowej

Może to prowadzić do nieprawidłowego planowania lub wykonania B. w wyniku liniowych prac inżynierskich zmienia się przepływ wód gruntowych, a tym samym ich poziom. Nie zawsze musi to skutkować obniżeniem, ale może również prowadzić do dokładnie odwrotnego przypadku, do zwiększenia ilości wód gruntowych. Takie środki konstrukcyjne są z. B. tunele, trasy kanałowe lub inne duże podziemne trasy rurociągów. Istnieją dwie główne przyczyny zmiany przepływu wód gruntowych: z jednej strony można penetrować warstwy nieprzepuszczalne dla wody i nie ma już separacji między różnymi poziomami wód gruntowych . Z drugiej strony, woda gruntowa może korzystnie płynąć wzdłuż trasy w złożu piasku lub żwiru na duże odległości, zmieniając w ten sposób poziom wód gruntowych.

Woda pitna w studniach

Woda pobierana ze studni musi wpływać, aby studnia nie wysychała. Dzieje się tak, ponieważ wokół szybu studni, lejka osiadania, tworzy się lokalny gradient wód gruntowych . Im większy pobór wody, tym niższy poziom wód gruntowych w samej studni. Jeśli zostanie pobrane więcej wody, niż może wpłynąć przez przepływ wód gruntowych, poziom wód gruntowych nadal spada.

Konsekwencje obniżenia się wód gruntowych

W szczególności długotrwałe obniżenie poziomu wód gruntowych na dużą skalę może spowodować poważne uszkodzenie lejka obniżającego. W pobliskich miastach mogą wystąpić uszkodzenia budynków.

Osiadanie

Kiedy woda gruntowa jest obniżona, warstwy gleby wysychają i tracą wypór z wody, a gleba jest bardziej zagęszczona. Z technicznego punktu widzenia obniżenie poziomu wód gruntowych zwiększa powierzchnię gruntu bez wyporu i zwiększa efektywne naprężenia powodujące osiadanie w strukturze ziarna poniżej pierwotnego poziomu wód gruntowych. W przypadku obniżenia się poziomu wód gruntowych można również wypłukać drobne cząstki gleby ze struktury ziarnistej gleby, co nazywa się sufozją . Powoduje to wiotczenie grubszych ziaren. W obu przypadkach, w zależności od rodzaju gleby, dochodzi do osiadania , którego cechy mogą się również różnić w niewielkiej skali. Może to powodować pęknięcia w ziemi, z których niektóre rozciągają się na powierzchnię ziemi. W budynkach nierównomierne osiadanie może prowadzić do uszkodzeń osiadania, które zwykle objawiają się jako pęknięcia w murze. ${\ displaystyle \ sigma _ {z}}$

rośliny

Obniżenie poziomu wód gruntowych może mieć daleko idące konsekwencje dla roślinności . Prążek naczyń włosowatych , który jest ważny dla roślin , przesuwa się na większe głębokości. Drzewa i uprawy tracą swoje naturalne połączenie z wodami gruntowymi, może dojść do zamierania lasów i rozległych szkód spowodowanych przez suszę . Przy melioracyjnym zastosowaniu obniżenia poziomu wód gruntowych następuje sukcesja .

Pogoda

Ze względu na dużą pojemność cieplną woda ma silny wpływ moderujący na lokalny klimat. Widać to szczególnie dobrze na wybrzeżu iw wodzie. Morze zapewnia niższe temperatury na wybrzeżu latem niż w głębi lądu i odwrotnie w zimie.

Poziom wód gruntowych zmienia również pojemność cieplną gleb w głębi kraju. Według Dr. Stefana J. Kolleta nawet na głębokości siedmiu metrów niewielkie wahania lustra wody mogą mieć duży wpływ na przepływy energii na powierzchni lądu. Porównanie z krajobrazami pustynnymi pokazuje ekstremalne konsekwencje, jakie może to mieć. Wahania temperatury o ponad 30 ° między dniem a nocą są możliwe tylko bez chmur i wilgoci w glebie.

literatura

• Udo Quentin, Johannes G. Schwerdtle: Drenaż w rolnictwie . Wydanie 1. DLG Verlag, Frankfurt nad Menem 2013, ISBN 978-3-7690-2029-8 . 

linki internetowe

Wikisłownik: Obniżanie wód gruntowych  - wyjaśnienia znaczeń, pochodzenie słów, synonimy, tłumaczenia

• Przykład ubiegania się o obniżenie poziomu wód gruntowych w Hamburgu
• Strona stowarzyszenia ekologicznego zajmującego się problematyką wydobycia węgla brunatnego

dokumentów potwierdzających

1. ↑ Mapa (PDF; 3,4 MB).
2. ↑ Rheinische Post z 12 maja 2011, strona C3 (Viersen) ( Pamiątka z 14 maja 2011 w Internet Archive ).
3. ↑ Skutki przekształcania lasów w zasilanie wód podziemnych, projekty rozwoju obszarów wiejskich: Izba Rolnicza Dolnej Saksonii. Źródło 29 lutego 2020 r . 
4. ↑ Wody podziemne jako moderator klimatu - Uniwersytet w Bonn. Źródło 29 lutego 2020 r .