Spezifischer Speicherkoeffizient

Der Speicherkoeffizient S_s beschreibt in der Hydrogeologie die Fähigkeit eines Grundwasserleiters Wasser zu speichern oder abzugeben. Verantwortlich für die Speicherkapazität ist die Kompressibilität von Wasser und Korngerüst. Formal unterscheidet man zwischen dem Speicherkoeffizient und dem Spezifischen Speicherkoeffizienten.

Spezifischer Speicherkoeffizient

Der Spezifische Speicherkoeffizient S_s beschreibt das Wasservolumen, das in einem Einheitsvolumen eines Grundwasserleiters gespeichert werden kann bei einer Erhöhung der Piezometerhöhe h [L] um eine Einheit. Er besitzt die Einheit [L^-1].

Der Spezifische Speicherkoeffizient S_s wird durch folgende physikalische Messgrößen beschrieben:

$S_s = \gamma (\beta_p + n \cdot \beta_w$)

mit

γ Wichte von Wasser(N·m^-3 oder [ML^-2T^-2])

n Porosität des Mediums (dimensionslos, zwischen 0 und 1)

β_p Kompressibilität des Korngerüsts, und

β_w Kompressibilität von Wasser, beide (m²·N^-1 oder [LM^-1T ²])

Die Kompressibilität von Korngerüst oder von Wasser beschreibt den Zusammenhang zwischen einer Änderung des Spannungszustandes beziehungsweise des Porenwasserdruckes zur Volumenänderung dV des Korngerüsts beziehungsweise des Wassers:

$\beta_p = -\frac{dV_t}{d\sigma_e}\frac{1}{V_t}$

$\beta_w = -\frac{dV_w}{dp}\frac{1}{V_w}$

mit

σ_e Effektive Spannung (N·m^-2 oder [ML^-1T ^-2])

p Porenwasserdruck (N·m^-2 oder [ML^-1T ^-2])

Die Kompressibilitäten könnten im Labor gemessen werden und der Spezifische Speicherkoeffizient S_s gemäß obiger Formel bestimmt werden.

Speicherkoeffizient

In der Grundwasserhydraulik betrachtet man häufig die Grundwasserströmung über die die gesamte Mächtigkeit eines Grundwasserleiters. In diesen Fällen arbeitet man mit dem Speicherkoeffizienten S, der aus einer Integration des spezifische Speicherkoeffizienten über die Mächtigkeit [L] des Grundwasserleiters hervorgeht. Der so gewonnene Speicherkoeffizient S ist dimensionslos. Der Speicherkoeffizient wird in der Regel mittels Pumpversuch bestimmt. Die Größenordnungen für Speicherkoeffizienten für gespannte Grundwasserleiter liegen zwischen 10^-5 und 10^-3. Bei ungespannten Porengrundwasserleitern entspricht die Speicherkapazität der nutzbaren Porosität und liegt in der Größenordnung von 0,10 – 0,25.

Literatur

• DIN 4049-3 (Hydrologie, Teil 3: Begriffe zur quantitativen Hydrologie)
• Bernward Hölting, Wilhelm Georg Coldewey: Hydrogeologie. Einführung in die allgemeine und angewandte Hydrogeologie. Elsevier, München und Heidelberg 2005, ISBN 3-8274-1526-8.
• Wolfgang Kinzelbach, Randolf Rausch: Grundwassermodellierung. Bornträger, Stuttgart und Berlin 1995, ISBN 3-443-01032-6.
• R. Allan Freeze, John A. Cherry: Groundwater. Prentice Hall, Englewood Cliffs 1979 , ISBN 0-13-365312-9.
• Hanspeter Jordan: Hydrogeologie. Grundlagen und Methoden. Enke, Stuttgart 1995, ISBN 3-432-26882-3.