Diplomarbeit

Kleinskalige Bestimmung von Fließrichtungen im hyporheischen Interstitial

Lisa Angermann (01/2010)

Betreuer: Jan Fleckenstein

Die Potentialtheorie besagt, dass Wasser im Untergrund immer senkrecht zu den Isopotentiallinien fließt. Bei großskaligen Betrachtungen wird der Gewässergrund meist als constant head boundary definiert und das Grundwasser tritt dementsprechend unter effluenten Bedingungen senkrecht zum Grund des Gewässers aus. Unklar sind die Fließrichtungen im Sediment wenige Zentimeter unter der Gewässersohle. Gerade in Fließgewässern liegt die Vermutung nahe, dass Faktoren wie die Geschwindigkeit im Wasserkörper, die Fließbewegung des Grundwassers, die Morphologie und Heterogenität des Grundes und die daraus resultierenden hydraulischen Verhältnisse die Fließrichtung im Sediment beeinflussen. Ziel der Arbeit ist es die kleinskaligen Fließrichtungen im hyporheischen Interstitial und deren räumliche Verteilung mittels einer Methode zu bestimmen, die im Rahmen einer Bachelorarbeit bereits im Labor erprobt wurde. Dabei wird im Sediment ein kurzer Wärmeimpuls aufgegeben und dessen Ausbreitung mittels Temperatursensoren detektiert. Aus den resultierenden Durchbruchskurven können dann die Fliessrichtung und Fliessgeschwindigkeit des Wassers ermittelt werden. Darauf aufbauend sollen - soweit dies im zeitlichen Rahmen der Diplomarbeit möglich ist - die Zusammenhänge zwischen den bereits genannten Faktoren und dem Fließverhalten im Untergrund erfasst werden. Darüber hinaus soll der Frage nachgegangen werden, inwiefern die biogeochemischen Prozesse im Sediment von den beobachteten Fließmustern beeinflusst werden. Die Diplomarbeit erfolgt in Zusammenarbeit mit dem Leibniz-Institut für Gewässerökologie und Binnenfischerei in Berlin und ist Teil eines Projekts zur Erforschung und Quantifizierung von Austauschprozessen zwischen Grund- und Oberflächenwasser. Die Betreuung erfolgt vor Ort durch Dr. Jörg Lewandowski, Abteilung I, Ökohydrologie.