Grundwassererschließung im Karst Beispiele für oberflächennahe Grundwasserleiter mittels Mikrogravimetrie in Paderborn (Deutschland) und tiefe Grundwasserleiter im Einzugsgebiet der Barada-Quelle (Syrien)

Die erste Fallstudie, die in Paderborn (Deutschland) durchgeführt wurde, zielte auf die Mikrogravimetrie-Technik für den Einsatz in seichten Karstaquiferen und diente der Bestimmung der maximalen Erkundungstiefen der Mikrogravimetrie. 3 D-Modelle wurden für einfache Strukturen bzw. Situationen wie Höhlen, Dolinen und Grundwasserspiegelschwankungen mit Hilfe des Computerprogramms IGMAS berechnet. Zusätzlich wurden zehn Mikrogravimetrie-Profile im Paderborner Karstgebiet (Deutschland) durchgeführt. Als Fazit der Mikrogravimetrie-Untersuchungen konnte festgestellt werden, dass diese Technik ein sehr wirksames Werkzeug für geringe Tiefen ist, mit dem nicht nur Hohlräume und Dolinen erkannt werden können, sondern auch Grundwasserspiegelschwankungen. Die zweite Studie ist eine hydrogeologische Untersuchung, die westlich von Damaskus (Syrien) durchgeführt wurde. Das Ziel dieser Studie war es, das Vorhandensein von Grundwasser im tiefen Karst zu ermitteln, und wenn möglich, die Menge des entnehmbaren Grundwassers abzuschätzen, mit dem eine nachhaltige Trinkwasserversorgung von Damaskus unterstützt werden kann. Die allgemeinen Bedingungen, die regionale Geologie, die Verteilung von Störungszonen und die Mächtigkeit der jurassischen Schichten im Untersuchungsgebiet wurden analysiert. Weiterhin erfolgten Untersuchungen zur hydrologischen und hydrogeologischen Charakterisierung des Untersuchungsgebietes. So konnte ein durchschnittlicher Leerlaufkoeffizient (α) von 0,0055 d-1 für die Barada-Quelle ermittelt werden. Dieser Lererlaufkoeffizient charakterisiert eine Karstquelle mit hoher hydraulischer Konnektivität. Drei geophysikalische Methoden (Resistivity, Audiomagnetotellurik, Very Low Frequency) wurden ebenfalls in diesem Bereich durchgeführt, um Klüfte abzugrenzen, die Richtungen der maximalen hydraulischen Leitfähigkeiten zu bestimmen, sowie die bevorzugten Fließwege des Grundwassers zu ermitteln. Als Ergebnis eines Markierungsversuches ergab sich, dass die Grundwasserneubildung der Barada-Quelle vor allem nordwestlich und westlich vom Untersuchungsgebiet erfolgt. Die Fließwege und Fließgeschwindigkeiten wurden ebenfalls bestimmt. Hydrochemisch ist das Grundwasser im Untersuchungsgebiet von einem Ca-HCO3 Typ und – auf Grundlage der WHO und SASMO - in den meisten Fällen als Trinkwasser geeignet. Auf der Grundlage der integrierten Auswertung aller Ergebnisse kann festgehalten werden: 1. Die Studie ergab, dass der tiefe Karst im jurassischen Grundwasserleiter die wichtigste Ressource von frischem Grundwasser im Untersuchungsgebiet ist. 2. Die potentielle Ausnutzung der tiefen Aquifere westlich von Damaskus kann als eine erste strategische Wahl angesehen werden, um Damaskus mit Trinkwasser zu versorgen. 3. Vier potentielle Grundwasser-Entnahmebereiche (A, B, C und D) wurden auf Grundlage der Untersuchungen nach ihrer Produktivität bestimmt. Der günstigste Bereich für die Trinkwasserversorgung für Damaskus ist der Bereich A, dann die Bereiche B, C, und D.The first example of this study, which applied in Paderborn (Germany), aims to evaluate the microgravity technique for using in the hyrogeological studies in the shallow karst aquifers and determining the investigation depths of the microgravity method. An inverse 3D model for simple bodies like caves, sinkholes, water level fluctuations has been calculated using a IGMAS computer program. In addition ten microgravity profiles were carried out in a karstic area in Paderborn (Germany). As a conclusion the microgravity technique is shown to be a very effective tool in shallow depths for detection of cavities and sinkholes, monitoring the groundwater levels fluctuations. The second example is a hydrogeological study, which carried out west of Damascus city (Syria) to define the existence of groundwater in the deep karst aquifers, and if possible, to assess the groundwater’s quantity, which can be extracted to sustainable supply Damascus city with drinking water. The general characteristics, regional and detailed geology, distribution of the fractured strata, and the thickness of the Jurassic deposits in the study area have been analyzed. Also the hydrological and hydrogeological situation have been studied. So the computation of the average discharge coefficient (α) of Barada spring is around 0.0055 day-1, which characterizes a karstic aquifer with high hydraulic connectivity. Three geophysical methods (Resistivity, Audio-Magnetotelluric, Very low frequency) were carried out in this area in order to delineate the faults traces, to determine the directions of maximum hydraulic conductivities and to assume the preferential flow paths for groundwater. According to the tracer test, Barada spring is recharged mainly from northwest and west of the study area. The flow paths and velocities also have been determined. Depending on the hydrochemical evaluation, the groundwater in the study area is characterized by a Ca-HCO3 water type and generally suitable for drinking according to the WHO and SASMO with some exceptions. Based on the integrated interpretation of all results, it can be concluded that 1. The study primarily proved that the deep karst in the Jurassic aquifers contain the principal resources of fresh groundwater in the study area. 2. The possibility of exploitation of the deep aquifers west of Damascus city is available as a first strategic choice to supply Damascus city with drinking water. 3. Four potentially groundwater areas (A, B, C and D) have been determined according to its productivity. Thus the most promising area for drinking water supply for Damascus city is the area A, then the areas B, C and D respectively