Hydrogeologische Untersuchungen im Gebiet westlich von Frick
221
ETH Library Hydrogeologische Untersuchungen im Gebiet westlich von Frick/AG Doctoral Thesis Author(s): Hoehn, Eduard Heinrich Publication date: 1978 Permanent link: https://doi.org/10.3929/ethz-a-000131266 Rights / license: In Copyright - Non-Commercial Use Permitted This page was generated automatically upon download from the ETH Zurich Research Collection . For more information, please consult the Terms of use .
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ETH Library
HydrogeologischeUntersuchungen im Gebietwestlich von Frick/AG
Doctoral Thesis
Author(s):Hoehn, Eduard Heinrich
Publication date:1978
Permanent link:https://doi.org/10.3929/ethz-a-000131266
Rights / license:In Copyright - Non-Commercial Use Permitted
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Diss ETH 6101
HYDROGEOLOGISCHE UNTERSUCHUNGEN
IM GEBIET UESTLICH VON FRICK/AG
ABHANDLUNG
zur Erlangung des Titels eines
Doktors der Naturuissenschaften
der
EIDGENOESSISCHEN TECHNISCHEN HOCHSCHULE ZUERICH
vorgelegt von
HOEHN Eduard Heinrich
dipl. sc. nat. ETH
geboren am 1. Februar 1946
von Zürich und Horgen/ZH
Angenommen auf Antrag von
Prof. Dr. R. Trümpy, Referent
Prof. Dr. H. Däckli, Korreferent
1978
INHALTSVERZEICHNIS
li=E = I=N=L=E= I=T=UJ\l =G
1.1. AUFGABENSTELLUNG
1.2. ARBEITSPROGRAMM
1.3. AUSWAHL DES ARBEITSGEBIETES
1.4. ABGRENZUNG DES ARBEITSGEBIETES
1.5. DANK
2i==G =E=0 = L=0 = G
=].=E
2.1. EINFÜHRUNG
2.2. STRATIGRAPHIE, LITHOLOGISCHE AUSBILDUNG
2.2.1. Das Rotliegende (Perm)
2.2.2. Der Buntsandstein (untere Trias)
2.2.3. Der Muschelkalk (mittlere Trias)
2.2.4. Der Keuper (obere Trias)
2.2.5. Der Lias
2.2.6. Der Dogger
2.2.7. Das Quartär
2.2.7.1. Der V/erlauf der Felsoberfläche in de
Talsohle
2.2.7.2. Pleistccaene Ablagerungen
2.2.7.3. Schutt (Pleistocaen und Holocaen)
2.2.7.4. Künstliche Auffüllungen
2.3. TEKTONIK
2.3.1. Der V/erlauf der Strukturen
2.3.2. Die Bruchsysteme
2.3.3. Das Alter der Bruchsysteme
2.3.4. Rezente Seismizität
OBERFLACHENUASSER
3.1. DER NIEDERSCHLAG
3.2. DIE l/ERDUNSTUNG
3.3. DER OBERFLÄCHLICHE ABFLUSS DER SISSLE
3.3.1. Das Einzugsgebiet
3.3.2. Die Abflussmengen
3.3.3. Der Dahresgang des Sissleabflusses
3.3.4. Uasserbilanz für das Einzugsgebiet der Sissle
3.4. DAS EINZUGSGEBIET DES FISCHINGERBACHS
4^==hj=Y=D=R=0=G= E=D=L=g=G_I=E==_|=M==G:tE=B=I:=E_T
WESTLICH V 0 F R I C K
4.1. KURZER HISTORISCHER ABRISS ÜBER DIE HYDROGEOLO-
GISCHE FORSCHUNG W AARGAUER TAFEL3URA
4.2. DAS GRUNDWASSER- UND qUELLENMESSPROGRAPW
1974 BIS 1WZ 1977
4.3. HYDROGEOLOGISCHE BESCHREIBUNG DER,FESTGESTEINE
4.3.1. Festgesteine mit Kluft- und Karstzirkulation
4.3.2. Zirkulation in Evaporitgesteinen
4.3.3. Die Grunduasserstauer
4.4. KARST
4.4.1. Entwicklung der Druckzonen im Karst
4.4.2. Seichter Karst
4.4.3. Der Flarkierungsversuch "l/olliueidquelle"
Oeschgen
4.4.3.1. Die hydrogeologischen l/erhältnisse am
Seckeberg
4.4.3.2. Zweck des Markierungsversuchs
4.4.3.3. Ausführung und Ergebnis
4.4.3.4. Diskussion
4.4.4. Tiefer Karst
4.5. ERTRAGS- UND TEMPERATURSTUDIEN AN QUELLEN
4.5.1. Die Kennwerte von Quellen
4.5.2. Der Dahresgang der Quellschüttungen und
der Schüttungsquotient
4.5.3. Die Auswertung von Trockenuetterlinien (TUL)
4.5.3.1. Theorie
4.5.3.2. TUL von Quellen in der Untersuühungsperiode
4.5.3.3. Quellabfluss unmittelbar nach Niederschlägen
4.5.3.4. Darstellung des Schüttungsverhaltens
4.5.4. Die Quelluassertemperaturen
4.6. HYDROGEOLQGISCHE BESCHREIBUNG DER LOCKERGESTEINE
4.6.1. Die Grundwasserleiter
4.6.2. Die Grunduasserstauer
4.7. DIE GRUNDUASSERVERHALTNISSE IN- DEN
LOCKERGESTEINEN
4.7.1. Der Grundwasserstrom im "Huraschotter" der
Talsohle
4.7.1.1. Schwankungen des Grundwasserspiegels
4.7.1.2. Eliessrichtung und Gefälle des Grundwassers
bei Rittelwasser
4.7.1.3. Flurabstand bei Hochwasser
4.7.1.4. Speisung des Grundwassers und seine
Beziehungen zu den Bächen
4.7.1.5. Vollständige l/ersickerung der Sissle
4.7.1.6. Temperaturverhältnisse
4.7.2. Grundwasserströme in den "Ouraschottern"
des Möhlin- und Fischingerbachtals
4.7.3. Grundwasservorkommen im Schutt und in den
"höheren"Schottern
4.7.4. Die Auswertung von Pump versuchen
4.7.4.1. Ausgewertete Pumpversuche
4.7.4.2. Die Ermittlung der hydrogeologischenKennziffern
4.7.4.3. Angaben zur Brunnenergiebigkeit
4.8. STOCKUERKBAU DES GRUNDUASSERS
4.9. BILANZIERUNG DES GRUNDUASSERS
Seite 105
!t 105
it 109
ii 111
ii 113
ii 114
4.9.1. Durchschnittliche Gesamtuasserbilanzen der
Ouratafein
4.9.2. Grunduasser-Durchflussmengen in der Talsohle
4.9.3. Grunduasserbilanz
ii
4.9.4. Der Grundwasser-Übertritt ins Sisslefeld
114
119
123
125
G R U
-U=l=!!LI=~^=y=i-DUASSERS
DES
5.1. DAS HYDROCHEMISCHE MESSPROGRAf
5.2. DIE PROBENAHME
5..3. AUSWAHL UND ANALYTIK DER UNTERSUCHTEN
KOMPONENTEN
5.,4. DER VERGLEICH MIT Älteren HYDROCHEMISCHEN
ANALYSEN
5,,5. DIE ABHÄNGIGKEIT DES CHEMISMUS VON DER GEOLOGIE
DES EINZUGSGEBIETS
5.5.1. Die Typisierung des Quelluassers nach dem
Chemismus
5.5.2. Das Niederschlagsuasser
5.5.3. Gelöstes Steinsalz in der Anhydritgruppe
128
128
128
129
132
133
133
136
136
5.5.4. Das Karbonat-Grund- und Quelluasser
des oberen Muschelkalks Seite 137
5.5.4.1. Reaktionen mit Karbonaten (kongruentei
•• ^ " 138
Losung;XJO
5.5.4.2. Reaktionen mit Silikaten (inkongruentei
•• \ » 141Losung)
5.5.4.3. Chemie des Fluors im Grunduasser " 145
5.5.5. Das Erdalkali-Sulfat-Mineraluasser des
Gipskeupers " 146
5.5.6. Das Karbonat-Quelluasser des Gansinger-Dolomits " 149
5.5.7. Das Karbonat-Quelluasser des Arietenkalks " 150
5.5.8. Das Karbonat-Quelluasser des Hauptrogensteinsund "unteren Doggers" " 151
5.5.9. Die Oberflächengeuässer " 152
5.5.10. Das "Infiltratiohs"-Grunduasser im "Dura¬
schotter" der Talsohle " 153
5.6. DIE KARTE DER HYDROCHEMISCHEN GRUNDUASSER-
PROl/INZEN (Beilage 4) " 157
5.7. DAS AUSMASS DER GEOCHEMISCHEN EROSION AN DEN
JURATAFELN " 158
6i==fl=U=A=L=I
=T=A=T=I=:U
= E==:=B=E=F=y=N=D=E(GRUNDUASSER ALS TRINKWASSER) " 160
6.1. INTERPRETATION WON BAKTERIOLOGISCHEN ANALYSEN DER
VERSCHIEDENEN GRUNDUASSER " 160
6.1.1. Zur l/erfügung stehende Untersuchungsberichte " 160
6.1.2. Qualität des Karstuassers " 167
6.1.3. Qualität der Schuttquellen " 168
6.1.4. Qualität des Grundwassers im "Ouraschotter"der Talsohle " 171
6.2. DIE VERUNREINIGUNGEN DES GRUNDUASSERS Seite 173
6.2.1. Die Düngung" 173
6.2.1.1. Bakteriologische Verunreinigung" 173
6.2.1.2. Chemische Belastung" 174
6.2.1.3. Uasserbeschaffenheit von Drainageausläufen " 177
6.2.2. Belastung mit Abwasser " 178
6.2.3. Einfluss der Strassen " 178
6.2.4. Deponien" 180
6.2.5. Niederschläge" 181
2^==I=U=R===G=R
=U=^=D=U=^=S=S
=E=R
=B=:E=y=I=R=Ti-
S=
C=
H=
A=F==T=:y=N=G „ 182
7.1. EHEMALIGE UND BESTEHENDE ANLAGEN » 182
7.1.1. Ehemalige Uasserbezugsorte " 182
7.1.2. Bestehende Quellfassungen und ihre Nutzung " 182
7.1.3. Bestehende Sodbrunnen, Grunduasserfassungen " 183
7.2. HEUTIGE NUTZUNG DES GRUNDUASSERS in "JURA-11 ' i ' '
SCHOTTER" DER TALSOHLE " 184
7.3. ZUKÜNFTIGE NUTZUNG DES GRUNDUASSERS UND DERi—— !— ':» '— imi|i iihiiiiiii.ii in il ——-
QUELLEN " 186
7.3.1. Das Grunduasser im "Duraschotter"der Talsohle " 186
7.3.1.1. Erhöhung von Konzessionen " 186
7.3.1.2. Erstellung zusätzlicher Grunduasserfassungen " 188
7.3.1.3. Künstliche Grunduasseranreicherung " 188
7.3.2. Tiefer Karst des Muschelkalks » 189
7.3.3. Quellen " 190
7.4. VERFAHRENSTECHNISCHE MASSNAHMEN " 191
l^===I=ü=ä=A=^=n=E=N=F=A=S = S=y=:N=G"
ig4
9. ABSTRACT !t
197
GUREN
1 Hydrogeologische Teilgebiete
2 Schematisches stratigraphisches Sammelprofil des
Gebiets westlich von Frick
3 Isohypsen der Felsoberfläche in der Talsohle
(Aequidistanz 10 m)
4 Strukturisohypsen der Basis Trochitenkalk
(Aequidistanz 10 m)
5 Kluftrose
6 Summendiagramme der Niederschläge von Frick
7 Wasserspiegel - Abfluss - Diagramm der Messstation
Eiken für die Sissle
it
8 Flarkierungsversuch "Volliweidquelle Oschgen",
Oktober 1976
9 Theorie zur Auswertung von Trockenwetterlinien
10 Schüttungsquotient - Retentionskoeffizient - Diagramm
11 Temperaturamplitude - Aufenthaltszeit - Diagramm
für Quellen
12 Isopachen des Flurabstands beim Hochwasser
vom 1.12.1974 (Aequidistanz 5 m)
13 Ganglinien von Grund- und Oberflächenwassertemperaturen
a) 1975
b) 1976
14 Ergiebigkeitsdiagramme von Grundwasserfassungen
15 Hydrogeologisches Längsprofil durch die Talsohle,
10-fach überhöht;
Hydrochemisches Längsprofil durch das Grundwasser
16 Hydrogeologisch-bakteriologische Verhältnisse der
Hutbrunnenquelle Gipf-Oberfrick, 2. Hälfte 1975
17 Hydrogeologisch-bakteriologische Verhältnisse der
Grundwasserfassung Widematt Eiken, 1973/1974
18 Nitratgehalte im Grundwasser des "Duraschotters" der
Talsohle
TABELLEN IM TEXT
Tabelle 1 Uasserbilanz im Einzugsgebiet der Sissle
" 2 Kennwerte von Quellen
" 3 Auswertungen der Trockenwetterlinien von Quellen
" 4 Ermittlung der Grundwasser-Neubildung
" 5 Ermittlung der spezifischen Infiltrationsquote
der Sissle unterhalb von Eiken
" 6 Grundwassertemperaturen
" 7 Zusammenfassung der Auswertungen aus Pumpvyersuchen
" 8 Durchschnittliche Gesamtwasser-Jahresbilanz
der Duratafeln
" 9 Durchflussmengen durch Talquerprofile
" IQ Grundwasserspende
" 11 Grundwasserbilanz
" 12 Grundwasser-Übertritt ins Sisslefeld bei Mittelwasser
" 13 Mittelwerte und Standardabweichungen der
hydrochemischen Analysen
" 14 Karstwasserkonzentrationen im Oberen Muschelkalk
" 15 Mineralwasserkonzentrationen im Gipskeuper
" 16 Durchschnittliche jährliche geochemische Erosion
an Karbonaten und Sulfaten
" 17 Bakteriologische Untersuchungsberichte
- 1 -
1. E I E I T U
1.1. AUFGABENSTELLUNG
Den Anttoss zur vorliegenden, an der Eidgenössischen Tech¬
nischer Hochschule Zürich ausgeführten Arbeit, erhielt ich von
meinem verehrten Lehrer, Herrn Prof. Drl H. Däckli. Sie stellt
eine regionale hydrogeologische Aufnahme dar mit dem Ziel, die
Grunduasserverhältnisse in mengen- und gütemässiger Hinsicht zu
beurteilen. Gleichzeitig soller die hydrogeclogischen Verhält¬
nisse kartographisch dargestellt werden,.
1.2. ARBEITSPROGRAMM
Das Arbeitsprogramm vom Februar 1974 lautete:
1. Geologische Neuaufnahme des Arbeitsgebiets, insbesondere Ver¬
folgen der strukturellen Elemente
2. Entwurf einer hydrogeologischen Karte des Arbeitsgebiets
3. Quellenstudien
4. Untersuchung der Grundwasservorkommen in der Talsohle
Diese Arbeiten wurden zwischen 1974 und 1977 wie folgt ausgeführt:
1974: Geologische und hydrogeologische Aufnahme des Arbeitsgebiets
1974/1975: Systematische Aufnahme von Quellen, Brunnen und Grund¬
wasseraufSchlüssen
Tlärz 1975 - Harz 1977: 14-tägliche Messung von Queller und Grund¬
wasserspiegeln
1975/1976: Hydrochemische Untersuchungen
1975: Erarbeitung des Wasserhaushalts im Untersuchungsgebiet und
Untersuchung von Trockenwetterahflüssen
1977: Abschluss der Arbeiten
- 2 -
1.3. AUSUAHL DES ARBEITSGEBIETS
Verschiedene günstige Voraussetzungen gaben die Veranlassung
zur Wahl des Arbeitsgebiets westlich von Frick/AG:
- Gut abgrenzbare morphologische Einheiten
ii
- Uberblickbare geologisch-strukturelle Verhältnisse
- Verschiedenartige Grundwasserleiter mit verschiedenen Grund¬
wassertypen auf engem Raum
- Praktisches Interesse an der Kenntnis der verfügbaren Reserven
und am Zustand des abfliessenden Grundwassers.
Gewisse Nachteile des Arbeitsgebiets seien ebenfalls varmerkt:
- Relativ schlechte geologische AufschlussVerhältnisse
- Nur zwei Niederschlags- und Abflussmessstellen und relativ
wenig Grundwasserbeobachtungspunkte.
1.4. ABGRENZUNG DES UNTERSUCHUNGSGEBIETS
Das untersuchte Gebiet liegt im Tafeljura des aargauischen
Fricktals. Die der Arbeit beigelegten Karten basieren auf der
Landeskarte 1:25'000, Blätter 1068 (Sissach) und 1069 (Frick).
Das Gebiet wird im SE und NE durch die Talsohle des Frick¬
tals von Uittneu und von Bozen bis Eiken begrenzt. Im N und NU
wurde als Abgrenzung der Kartenrand des Blatts 1069 gewählt,
welcher ungefähr der als "Katzenfluhgraben" bezeichneten Uald-
schneise zwischen Stein und Obermumpf folgt. Im U bildet die Ta¬
fel des Uabrig die natürliche Begrenzung des Arbeitsgebiets,
welche ins Blatt 1068 hineinreicht. Etwa bei Uegenstetten geht
die Abgrenzung wieder in den Westrand des Blatts 1069 über. Als
Abgrenzung im S wurde für die Kartierung die Mitte des Kartenblatts
gewählt; beschrieben wird jedoch zusätzlich der ganze Südhang des
Uittnauer Hombergs.
- 3 -
Die Abgrenzung des Untersuchungsgebiets in hydrogeologischd
ilgebiete ist aus Flg. 1 ersichtlich. Dabei bedeuten:
Tafel des Thiersteinberg und Homberg
Tafel des Uabrig zuischen "Eichtühlgraben" und "Dättetal-
verusrfung"
Tafel des Uabrig zuischen "Hätte talv/eruerf ung" und Olstel
Tafel des Leischberg und Senkeberg zuischen Langenfeld"
Oschgen und Uidematt Eiken
Tafel des Seckeberg und Schupferterberg zuischen Uidematt
Eiken und "Eichbühlgraben"
Tafel des Eich zuischen "Eichbühlgr^ben" und "Sichletenhnf-
graben"
Tafel des Eikerbergs zuischen "Sichleterhofgraben" und"Kat/en-
fluhgraben"
Talabschnitt zuischen Talquerprofil
Rohren Mr. 4661.5 bis 4661.7 unterha
^ühlematt Bozen una den
lb von Hornussen
Talabschnitt zuischen Ta]querprofil der Rohre 4661.5 bis 4661.7
und den Rohren 4661.8 und 4661.9 unterhalb von Hornussen
Talabvschnitt zuischen Talquerprofil der Rohre 4661.8 und 4661.9
und dem Talquerprofil Stieracker Frick
Talabschnitt zuischen Talquerprofil Bluemet Oberfrick und Frick
Talabschnitt zuischen Talquerprofil Stierncker Frick und
NeumFt Frick
Talabschnitt zuischen Talquerprofil Neumet Frick und Lanoenfeld
Oschgen
t!
Talabschnitt zuischen Talquerprofil Langenfeld Oschgen und
Uidematt Eiken
Piq. 1: Hydrqqpn1nnirche Teilgebiete
- 4 -
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Iß
5 -
1.5. DANK
Meinen verehrten Lehrern, den Herren Prof. R. Trümpy und
Prof. H. Zläckli, schulde ich Dank für ihr Interesse am Fortgang
meiner Arbeit und für ihre Feldbesuche. Weiterhin gebührt ein
Dank den folgenden Stellen:
- Büro Dr. H. Däckli, für die Durchführung eines Praktikums in
Hydrogeologie, und insbesondere Herrn Dr. Th. Kempf, für seine
Ratschläge im Zusammenhang mit der Arbeit
- Baudepartenent des Kantons Aargau, insbesondere den Herren
Rey, Abt. Geuässerschutz, Windel, Abt. Wasserbau und Wasserwirt¬
schaft und Otto, Abt. Tiefbau, für dile 3ereitstellung notwendi¬
ger Unterlagen
Herren Ries, Aarau;und Kamber (Gebr. Meier, Brugg)
welche mir freundlicherweise ihre Baugrundarchive zugänglich
machten
- Verwaltungen der Gemeinden im Untersuchungsgebiet, insbesondere
den Herren Brunnenmeistern und Gemeindeschreibern, für die Hin¬
weise bezüglich ihrer Wasserversorgungen, Begehungen ihrer tech-
nischen Anlagen und Überlassung amtlicher Unterlagen
- Herren Prof. R. Hantke, Dr. W. Wildi und dipl. Geologe F. Hatou-
sek, für ihre Begleitung anlässlich von Feldbegehungen
- den Landwirten im Arbeitsgebiet, für die Auskünfte und Hinweise
über die Geologie ihrer Heimat.
Der Eidgenössischen Anstalt für Wasserversorgung, Abwasser¬
reinigung und Gewässerschutz (EAWAG), insbesondere Herrn Prof.
W. Stumm, danke ich für die Durchführung eines Praktikums in
Hydrochemie und Geochemie, während welchem ich im dortigen Betrieb
die eigenen Wasserproben untersuchen konnte. Tn diesem Zeit fanden
für mich wertvolle Seminarien und Diskussionen statt.
Durch mannigfache Diskussionen und freundschaftliche Bande
fühle ich mich mit meinen Kollegen am Geologischen Institut der ETH
sowie den Fachleuten der EAWAG verbunden. Gewidmet sei die Arbeit
meiner Frau und meinen Eltern, ohne derben Unterstützung ein Ab-
- 6 -
schluss in dieser Zeitperiode kaum möglich geuesen wäre.
- 7 -
2i==G=E=0=L=0=£=!_E
2.1. EINFÜHRUNG
In der 1. Hälfte des letzten Jahrhunderts beschrieben Jura¬
geologen die Sedimente des Tafeljura.
Nachdem die Oberflächengestalt von ESCHER v.d. LINTH und von
FtERIAN (beide 1820) aufgenommen worden war, stellten ALBERTI
(1834) und QUENSTEDT (1843) eine Stratigraphie der Formationen
auf. MOESCH (1867) und BRANDLIN (1911) veröffentlichten Zusammen¬
fassungen der Schichten des Aargauer Tafeljura. V05SELER (1928)
betonte den Einfluss der Schichtstufen auf die heutige Relief¬
gestaltung. BLOSCH (1910), BRANDLIN (1911) und BUXTORF (1916)
befassten sich mit der Tektonik des Tafeljura.
Einzelne Abschnitte wurden auf Blättern des Siegfried¬
atlas im Masstab 1:25'000 kartiert und publiziert, z.B. Blatt
Frick von BRAUN (1920), Blatt Maisprach von SUTER (1915) und
Blatt Bozen von BUSER (1952). Unpublizierte Kartierungen wurden
von TRUMPY (1966) erläutert. Auch einzelne Systeme und Formationen
wurden beschrieben, beispielsweise der obereMuschelkalk von
MERKI (1961), der mittlere Dogger von SCHPIASSMANN (1945). Das
Keuper-Lias-Profil von Frick wurde u.a. von PETERS (1964) be¬
arbeitet. In den letzten Jahren entstanden eine Anzahl unver¬
öffentlichter geologischer Gutachten. Soweit sie verwertbar
sind, werden sie im Text erwähnt. Das Untersuchungsgebiet wurde
für diese Arbeit im Masstab 1:10'00G neu aufgenommen. (Beilage 1,
Fig.2.)
Vollständige historische Abrisse über die geologische
Forschung im Aargauer Tafeljura finden sich in MERKI (1961)
und GSELL (1968).
Fig.2: SCHEMATBCHES STRATIGRAPH60CS SAMMELPROFI DES GEBIETS W VON FWCK
ar
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MASSSFAB 1:2000
f- 1 • 1 • 1
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1. 1 • 1 • 1
/ '. 1 • 1 • 1.
/-!'- 1- l-l
/l• 1 • 1 1 •
/ '
1 • 1 • 1
Hauptrogenstein,Korallenfazies am
Uittnauer Homberg
Blagdeni-Schichten
Humphriesi-Schichten
Sauzei-Schichten
Souerbyi-SchichtenMurchisonae-Schichten
Opalinuston
Obliqua- bis Posido
nienschichten f-< - ' -'
Obtususton —
/— — _. . , , . , ,
Anqulatenschichten feSEEEE^ letenschichten
Obere bunte Mergel _—Zj^-ZZZZr ^Inasktenmergel
Gansinger-Dolomit . fi,i.i.i.iMergel der roten
Uand'
_,... , c ..,-. . , .
— t—-•——**:-: Schilf sandste in,
—~—-~—~ "Rinnenfazies"—* mit Sandstei¬
nen im "Kat-
zenfluhgraben"bei Stein/Ober-mumpf
Lettenkohla (Grenzdolo¬mit, Alaunschisfer)
Trigonodus-Oolomit (mit"nodular cherts")
Plattenkalk /"Mächtigkeitam Uabrig
I ö f l f -,' 1 '-i Trochitenkalk /ca. 40 m.
'''''^ Isonst
Anhydrit-Dolomit lca* 50 m
Hauptanhydrit: Mächtigkeitstark schwankend; im
Mittel 50 - 60 m
Orbicülaris-Schichten
Uellenmergel
'Jellendolomit
Gipsksupsr
- 9 -
2.2. STRATIGRAPHIE, LITHOLDGISCHE AUSBILDUNG
2.2.1. Das Rotliegende (Perm)
Das Perm uurde im Tafeljura von SUTER (1915) und
HEUSSER (1926) beschrieben. Rotliegendes ist im Gebiet U von
Frick nirgends aufgeschlossen. Ergebnisse von Bohrkampagnen
uurden von DISLER (1931) und SCHMASSMANN & BAYRAMGIL (1946)!t
diskutiert. Aufgrund unveröffentlichter Gutachten von 3ACKLI
(1957) und SCHMASSMANN (i960) ist bekannt, dass sich das Rot¬
liegende im mittleren Sisslefeld an der Basis des Rhein¬
talschotters befindet. Alle Autoren beschreiben den oberen Teil
dieser Formation als meist rötliche Mergel, Arkosen oder Sand¬
steine .
2.2.2. Der Buntsandstein (Untere Trias)
Auch der Buntsandstein ist im Untersuchungsgebiet nicht
oberflächlich aufgeschlossen. Beschreibungen von Aufschlüssen
aus der Umgebung stammen von STRUBIN (1901) und HEUSSER (1926),
Rapporte von Bohrungen von OACKLI (1957). In den Bohrungen
des S Sisslefeldes besteht der Buntsandstein aus roten oder
ii.
grünen Tonmergeln oder Sandsteinen. Nach BUCHI et. al. (1965,
S.16) keilt er etua auf der Linie Brugg-Konstanz gegen SE aus.
In Zurzach wurden von CADISCH noch 10,5 m gemessen. HEUSSER
stellte im Raum Möhlin Schichtdicken von 30 - 40 m fest.
2.2.3. Der Muschelkalk (mittlere Trias)
Der Muschelkalk wird in eine untere (Uellenbildungen),
eine mittlere (Anhydritgruppe) und eine obere Serie (Haupt¬
muschelkalk) gegliedert. Uellenbildungen und Anhydritgruppe
- 10 -
wurden seit 1920 nicht mehr neu aufgenommen; der obere Muschel
kalk wurde von MERKI (1962) bearbeitet.
Die yellenbildun^en (Uellendolomit, Uellenmergel,
Orbicularisschichten) wurden von STRUBIN (1901) und SUTER
(1915, S. 6 ), die oberen Formationsglieder auch von BRAUN
(1920, S. 191) erläutert. Dieser letztere Autor gibt als Ge¬
samtmächtigkeit 45 m an. In der Bohrung Nr. 336 in Eiken
(vgl. Anhang 4d), wurde von SCHMASSMANN (1969) die Gesamt¬
mächtigkeit der Orbicularisschichten mit 9,4 m angegeben.
Der Autor stellte im Bohrgut kalkige Mergel fest, welche teil¬
weise Pyrit und etwas Bitumen enthielten.
BRAUN und SUTER hatten seinerzeit mehrere Stellen mit
anstehender Anhydrit^rufjfje kartiert, die nicht mehr ge¬
funden wurden. Bei der jetzigen Kartierung wurden zwei
Lokalitäten angegeben: 1. Beim Friedhof von Münchwilen wurden
im Aushub für Einfamilienhäuser in einer tonigen Matrix Gips-
schnüre und Gips in Linsen aufgeschlossen. 2. An der Stelle
"unterm Berg" in Obermumpf wurde beim Anbau eines neuen Reb¬
berges im U Teil dieses Areals beige plattige Dolomite und
graue Tone vorgefunden. An den übrigen Stellen ihres Ausbisses
ist die Anhydritgruppe unter Gehängeschutt des oberen Muschel¬
kalkes verdeckt. Im Zusammenhang mit der Suche nach weiteren
Steinsalzvorkommen wurden von den V/ereinigten Schweizerischen
Rheinsalinen 1955/56 im Untersuchungsgebiet fünf Bohrungen bis
auf die Uellenformation abgeteuft: Die Mächtigkeit der Anhydri
gruppe schwankt zwischen ca. 25 und 80 m. Die Steinsalzvor¬
kommen im Untersuchungsgebiet werden zur Zeit von HAUBER be¬
arbeitet.
- 11 -
Der Vorschlag von MERKI (1961) für did Unterteilung des Jj.aup.t-
JHUS£i3£lkAlkS geht auf ALBERTI (1834) und QUENSTEDT (1843) zu¬
rück, ist aber detaillierter. Der Hauptmuschelkalk bildet im
Untersuchungsgebiet schwach geneigte Tafeln aus harten Karbonat¬
gesteinen, (vgl. MERKI 1961, Profile Nr. 62 - 66) Die Schicht¬
köpfe sind einer verstärkten Erosion ausgesetzt. Sie sind steil
und ohne Veruitterungslehm. Als Folge der Wirkung von Spalten¬
frost entstand Gehängeschutt.
Der Trochitenkalk, das basale Fofmationsglied, besteht
vorwiegend aus grobspätigen Schillkalken und fein- bis grob¬
körnigen Kalken, eher selten trochitehführend. Dolomitisierung
mikritischer Kalke ist im Trochitenkalk ebenfalls selten. Der
ti
Übergang zum Plattenkalk ist fliessend; spätige Bänke nehmen
gegen oben ab. BRAUN (1920, S. 195) unterschied den Trochiten¬
kalk lithologisch nicht vom Plattenkalk. Letzterer ist zu
einem grossen Teil aus 5 - 15 cm dicken Platten von grauem
Mikrit aufgebaut. Im oberen Teil des Profils werden diese fein¬
körnigen Kalke zunehmend dolomitisiert. Die Schichtgrenze zum
Trigonodus-Dolomit ist deutlicher ausgebildet und besser ver¬
folgbar. MERKI (1961, S.163) beschrieb sie als "heterochronen
Uechsel von Kalk- zu Dolomitf azies". Der Trigonodus-Cblomit
besteht aus beigen bis rosafarbenen, porösen Dolomiten mit
Drusen und Kavernen, in welchen Calcitkristalle entstanden
sind. In ihm finden sich "nodular cherts", von BRAUN (1920,
S. 196) als "Hornsteine und Feuersteijnknollen" und von MERKI
(1961, S. 154) als "kryptakristallines Gefüge von Chalzedon
und Quarzkörnern" beschrieben. Auf den Muschelkalktafeln ist
der Triganodus-Oolomit zu Lehm verwittert. Der Ackerboden ist
- 12 -
stark lehmig und manchmal bis ca. 1 m mächtig.
BRAUN (1920, S. 196) kartierte eine grössere Anzahl von
"Erdfällen". Einige wurden aufgefüllt; sie boten sich als De¬
ponieplätze verlockend an.
In einer Strukturkarte (Fig. 4) wurden Isohypsen der
Basisfläche des Trochitenkalkes dargestellt. Die Mächtigkeit
von Trochiten- und Plattenkalk wurde bei MERKI (1961, S. 163)
mit ca. 50 m angegeben. Die Bohrung Nr. 28 der Vereinigten
Schweizerischen Rheinsalinen ergab im Gebiet von Schupfart
eine Schichtstärke von nur ca. 40 m, was auch besser mit dem
Feldbefund am Uabrig übereinstimmt. Die Mächtigkeit von ca. 25 m
für den Trigonodus-Dolomit wurde von MERKI übernommen.
2.2.4. Der Keuper (obere Trias)
Grosse Teile von Keuper und Lias sind in der Grube der
Ton- und Ziegeleiwerke Frick (Koo.: 643'000/262'000) aufge¬
schlossen. Dieses Profii wurde seit 1960 von mehreren Geologen
bearbeitet: GSELL (1968, S. 36), SEILER (1961), PETERS (1964,
S. 559), FREY (1969); dazu: BUSER (1961), BUCHI (.1965,
1969, 1970).
Die Gesamtmächtigkeit des Keupers kann nicht mit einer
einigermassen genügenden Präzision über ein grösseres Gebiet
angegeben werden, da sie mindestens jeweils um den Differenz¬
betrag der wechselnd mächtig und oft tektonisch verdickten
bzw. ausgedünnten Formation des Gipskeupers schwankt.
Während BRAUN (1920, S. 197) in seiner Kartierung die
ca. 5 m mächtige Lettenkohle nach deutscher Systemgliederung
dem Keuper zuordnete, wurde sie bei MERKI (1951, S. 145) in
den oberen Muschelkalk gestellt - analog zu QUENSTEDT (1843).
In der vorliegenden Arbeit wurde die deutsche Gliederung
- 13 -
gewählt. BRAUN ( S. 197) und MERKI (Profil Nr. 64) beschrieben
ein Profil;welches zwar heute noch aufgeschlossen ist, aber
nicht mehr denselben genauen Einblick ir die Abfolge gestattet:
An der Basis vorwiegend als Tonmergel (Alaunschiefer) ausge¬
bildet, befinden sich im Dach die als "Zellendolomite" be¬
kannten 1 - 2 m mächtigen Rauhwacken, Brekzien und Dolomite.
Der Gip_skeup_er ist im Untersuchungsgebiet nicht aufge¬
schlossen, Er ist im Feld nur dann kartierbar, wenn Maulwürfe
charakteristische weisse bis orangefarbige Alabaster- und
Gipshäufchen aufwühlen. Die vielen vdn BRAUN kartierten,auf¬
gelassenen Gipsgruben sind nur noch als mit Buschwerk umgebene
Geländedellen und -mulden erkenntlich. BRAUN (.1920, S. 199)
schätzte die Mächtigkeit auf 63_
70 rm, wobei er glaubte, der
Gips befände sich vorwiegend in + diapirischen Stöcken. Zwei
Bohrungen der Vereinigten Schweizerischen Rheinsalinen durch¬
fuhren bei Frick den ganzen Gipskeupei und wiesen eine Mächtig¬
keit von gegen 100 m auf. In beiden wijirde aber eine tektonische
Verdickung vermutet.
Der Schilfsandstein ist U von Frick vorwiegend mergelig-
sandig ausgebildet. An der Basis der Tongrube Frick dürfte mit
ca. 1,5 m das Dach des SchilfSandsteins aufgeschlossen seir.
GSELL (1968, Profil 6) rapportierte IQ,5 m.
In den Rebbergen des "Katzenfluhiprabens" N Obermumpf
besteht ein mit Buschwerk überwucherter aufgelassener Sand¬
steinbruch im Schil^sandstein. Nach UURSTER (1964 Fig. 25)
handelt es sich dabei um einen Ausläufer der im Germanischen
Keuper häufigen "Rinnen", in welcher Sandsteinfazies vorliegt.
- 14 -
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- 15 -
2.2.5. Der Lias
In der Tongrube "Märte" (Koo.: 642'000/261'8G0) westlich von
Gipf-Oberfrick ist ein grosser Teil des Lias aufgeschlossen. Da¬
zu wurde er in Bohrungen von BUSER (1961), BUCHI (1965, 1969,
1970) und von VON MOOS/SCHINDLER (1970) erwähnt. BRAUN gibt eine
Mächtigkeit von 20 - 25 m an; aus der Gegend von Uegenstetten
wurden von BUXT0RF (1901) 17 - 20 m und aus der Gegend von Bozen
von BUSER (1952, S. 26) 20 - 23 m erwähnt. Am Uollberg bei Frick
zeigten Bohrresultate bis zu 50 m mächtigen Lias, eventuell tek-
tonisch verdickt.
Zum Hettangian gehören Insektenmergel und Angulatenschich-
ten; zum unteren Sinemurian die Arietenschichten. Die dunklen
Insektenmergel wurden von SCHLAUER (1975) neu bearbeitet. In
der Tongrube Frick sind sie ca. 2 m mächtig, während sie in den
Bohrungen auf der Nordseite des Tals bei Frick 4 m messen
(VON MOOS/SCHINDLER 1970). Uie der Gansinger-Dolomit bilden die
Angulaten- und Arietenschichten Steilstufen im Gelände, welche
ca. 2 m mächtig sind. Auch als Lesesteine in den Ackern sind die
eisenschüssigen, harten Kalke der Arietenschichten an den vielen
Gryphaeen gut erkennbar.
Zum mittleren_Sinemurian_bis_Toarcian gehören Obtusus-,
Obliqua-, Gamesoni-, Davoei-, Margarit&tus-, Spinatus-, Posido-
nien- und Ourensis-Schichten. Im Feld sind die fetten lehmigen
Ackerböden der Obtusus-Schichten nicht von denen der Opalinustone
zu unterscheiden. Die Obtusustone bestehen aus glimmerführenden
Tonmergeln. Die Obliqua- bis Durensis-Schichten wurden in BUSER
(1952, S. 58) als Uechsellagerung von Kalken, Mergeln, Mergeln
mit Kalkknauern und Schieferlagen beschrieben. In den Posidonien-
schichten sind harte sandführende "Stinkkalkbänke" zwischengela¬
gert (RIEBER, 1973, S. 657).
- 16 -
2.2.6. Drt Dogger
Der Dogger wird in eine untere (Opalinuston bis Blagdeni-
Schichten), eine mittlere ( Hauptrogenstein s.l.) und eine
obere Abteilung (Spatkalk bis Lamberti-Schichten) gegliedert.
Der obere Dogger sowie alle darüber liegenden Formationen
fehlen im Untersuchungsgebiet. Der Dogger uurde von BUSER (1952)
für das Blatt Bozen und von GSELL (1968) für das Gebiet S Frick
neu beschrieben. Der mittlere Dogger uurde von SCHMASSMANN
(1945) bearbeitet.
In der Tongrube "Cheeslete" E Frick (Koo.: 644»000/26o'650)
ist ein Teilprofil des Ogalinustons aufgeschlossen. Auf dem
Uollberg M Chaltenbrunnen besteht eine aufgeschlossene Abriss¬
kante im Opalinuston. Die Mächtigkeit des Opalinustons wird
von BUSER (1952, S. 84) für den U-Ranri von Blatt Bozen mit
mind. 80 m, von BRAUN (1920, S.207) für Blatt Frick mit 70 -
80 m und von GSELL (1968, S.43.) für das Gebiet S Frick mit
95 - 110 m angegeben.
Am Uestabhang des Bruggbachtales zwischen Uittnau und
Frick hat das auf dem Opalinuston abfliossende Niederschlags-
uasser eine Anzahl nicht sehr verzweigter Tälchen durch Erosion
geschaffen. In ihrer Anlage periglaziale Kriech- und Rutsch¬
bewegungen der Ober flächenlehme hangparaller Schichten führten
zur Bildung von Abrisskanten, Rutschwülsten und Dellen.
(HACHATSCHEK 1973, S. 43/90) Im Keuper der Gegend NU von
Frick und rund um Schupfart sind solche solifluidal bewegte
Massen weniger gut ausgebildet. Die Schichten zwischen Braun¬
jura (ob. Aalenian) und unterem Hauptrogenstein (BUSER, 1952,
Tab.2) d.h. der "untere Doggpr" nach GSELL (1968, S.42)
- 17 -
gliedern sich in Murchisonae-, Sowerbyi-, Sauzei-, Humphriesei-
und Blagdeni-Schichten. Ihre Mächtigkeit beträgt gesamthaft
65 - 7G m (GSELL 1968, Tafel II). Sie bestehen aus Uechsel-
lagerungen von Mergeln, Mergelkalken und Sandkalken. Im Unter¬
suchungsgebiet sind die Humphriesi-Schichten als 3 - 5 tri mächtiger
Eisenoolith ausgebildet. Im sog. "Eisengraben" westlich von
Oberfrick wurden Steine dieser Serie im Gehängeschutt angetrof¬
fen. Früher soll etwas Eisen verhüttet worden sein. Die Ge¬
samtmächtigkeit der hier zusammengefassten Serien wird von BRAUN
und GSELL übereinstimmend mit ca. 70 m angegeben.
22I_ÜSyPi£°2£Üstein wird nach SCHMASSMANN (1945) für das Ge¬
biet "Uittnau - Frick" unterteilt in Acuminata-Schichten, unteren
Hauptrogenstein, Maeandrina-Schichten, mittleren Hauptrogenstein,
Homomyenmergel, oberen Hauptrogenstein und Spatkalke. Nach BUSER
sind auf Grund des Fossilgehaltes die Namen der Formationsglieder
Maeandrina-Schichten und Homomyenmergel zu vertauschen. Im Unter¬
suchungsgebiet bildet der Hauptrogensttein die Tafelberge des
Thiersteinbergs und des Uittnauer Hombergs. Dort sind vor allem
die harten oolithischen Kalke aufgeschlossen. Die eher mergeli¬
gen Bänke der Acuminata-, Homomyen- und Maeandrina-Schichten
wurden nirgends angetroffen.
Das Dach des oberen Hauptrogensteins wird durch die Gelän¬
deoberfläche gebildet. Der Boden ist nur unvollständig und ge¬
ringmächtig ausgebildet (Rendzina). Unter den Schichtköpfen
entstand Gehängeschutt und eine Anzahli Kerbtälchen. Diese wurden
durch andauernde Tiefenerosion immer steiler, (MACHATSCHEK 1973,
S. 61) z.B. Sespe und Faandel.
- 18 -
2.2.7. Das Quartär
2.2.7.1. Der Verlauf der Felsoberfläche in der Talsohle
Ein Grossteil der Kenntnisse über das Quartär stammt aus
Bohrunqen, die jedoch oft nur "geotechnisch" ausgewertet worden
sind. (Aarg. Baudepartement, Abt. Tiefbau, Geotechm'k, 1974.)
Der Verlauf der Felsoberfläche in den Talsohlen wurde als
Isohypsenplan dargestellt (flg.3 ). Von SSU und ESE ziehen
die Täler des Bruggbaches und der Sissle in Richtung Frick.
Beide dürften als einfacher Trog ohne Hochzonen übertieft sein.
An verschiedenen Orten sind Felssporne nachgewiesen, über
welche die Bäche in epigenetischem Lauf fliessen:
Auf der Höhe von Gipf, wo Lias bis hart unter die Terrainober¬
fläche reicht, schiebt der Fels einen Riegel durch das Brugg-
bachtal, was die Austritte von Quellen in diesem Gebiet erklärt.
Ausserhalb des Untersuchungsgebietes fliesst die Sissle zuischen
Bozen und Hornussen eine gewisse Strecke weit auf Hauptrogen¬
stein. Im begradigten Bachlauf bei der Büttihalde in Frick
fliesst sie ca. 120 m weit auf Lias bzw. Opalinuston. Tal¬
abwärts verläuft der Trog in NU Richtung relativ/ breit und mit
steilen Flanken bis Elken.
In Oeschgen beschrieb BRAUN (S. 233) Trigonodus-Dolomit
im Sisslebachbett. FISCH (1944) vermutete aufgrund von geo-
elektrischen Sondierungen, dass der Fels noch einige Meter
über das Uestufer hinausreiche. Unterhalb von Eiken befindet
sich der ebenfalls von BRAUN (S. 191) beschriebene Aufschluss
von Uellenbildungen unter dem Schotter am Sissleufer, Der
jGä--**£»
- 20 -
Befund der Sondierbohrung Nr. 3300 für die National¬
strasse N3 in der grossen Schleife der Sissle lässt ver¬
muten, dass diese hier eventuell über Fels fliesst.
Unterhalb Eiken vereinigt sich das Sissletal mit dem
Rheintal. An der Nordflanke des Eikerberges liegt der Fels
unter dem Schotterplateau "im Lei" hoch. Er sinkt erst auf
der Höhe der Autobahn M3. Der Verlauf der Felsoberfläche im
Sisslefeld wurde von DACKLI (1957/1970/1975) beschrieben.
Dabei Hessen sich gut Rinnen von Hochzonen unterscheiden,
wie sie im viel schmaler eingeschnittenen Sissletal kaum zu
erwarten sind.
2.2.7.2. Ploistozäne Ablagerungen
Im Untersuchungsgebiet wurden von BRAUN Grundmoränenlehmc
auskartiert, welche von diesem Autor mit höhergelegenen
Schottern verknüpft und der grössten 1/ergletscherung (Liestal-
Möhlin) zugeschrieben wurden. Der Kalkgehalt dieser Lehme be¬
trägt 70 bis 80 %. Die von BRAUN (1920, S.220) mit
durchschnittlich ca. 2 - 3 m angegebene Mächtigkeit, für das
Gebiet Andsberg E Gipf-Oberfrick ist an gewissen anderen
Stellen noch geringer; es handelb sich um einen Lehmfilm, der
von Uerwitterungs- oder Schwemmlehm kaum unterschieden werden
kann. Erratische_Blocke, welche eindeutige Hinweise für gla¬
ziale l/erf rachtung geben, sind selten. Die von BRAUN kartierten
und die in der Siegfriedkarte eingetragenen Erratiker sind
heute verschwunden. Zwei neue Fundorte können angegeben werden:
Beim Bau einer Flurstrasse NE Wittnau wurde "im Sit" auf Kote
- 21 -
ca. 470 m (Koo : 641'050/259'140) ein Zweiglimmergneis mit den
Massen 50x40x20 cm. ausgehoben; er wurde jedoch bald abtrans¬
portiert. Im "Hohlenweg" liegen auf Kqte 490 m (Koo: 541'300/
262'485) Erratiker aus Durakalken (Haüptrogenstein und Lias).
Künstlich plazierte Erratiker sind in den neuen Siedlungen,
welche in den letzten Jahren in allen Dörfern gebaut worden
waren, in grosser Zahl zu finden. Sie wurden nicht kartiort,
da ihr Fundort unklar blieb. Zuischen Pkt. 740.4 und Pkt. 725
wurden auf dem Thiersteinberg fast faustgrosse, völlig abge¬
rundete Quarzite gefunden, welche schön von BRAUN (1920, S.223)
kartiert und erwähnt worden waren. Z.B. 5 Bäperg (ca. 525 m.ü.M.)
lagen vereinzelte Gerolle in den Ackern. BRAUN vermutete, ihr
Auftreten hinge mit einer älteren Vergletscherung zusammen,
welche auch den Thiersteinberg Überföhren hätte.
Die "höheren" Schotter seitlich über den Talsohle;, wurden
von neueren Autoren (GRAUL, 1962, HAIMTKE, 1965) in Anlehnung
ti
an BRÜCKNER als "Hochterrassenschotter" beschrieben. Demgegen-
über unterschied r. MUHLBERG (1911) aufgrund von Niveauver¬
gleichen zwischen Schottern und Moränen "Hochterrassenschotter"
von "Riss-Schottern". Eigene petrographische Geröllanalysen
zeigten, dass alle diese "höheren" Schotter einen Anteil von
]0 - 20 % an alpinen Gerollen aufwiesen, sodass die Auffassung
von MUHLBERG nicht geteilt werden konnte. Die Mächtigkeit
dieses "höheren" Schotters beträgt beispielsweise "im Lei"
zwischen Eiksn und Münchwilen über 20 m. In der Moosmatt U
Oberfrick wurde unter Lehmen unbekannter Mächtigkeit ein kleines
Schotterfeld vermutet, aber weder durch Aufschlüsse noch durch
- 22 -
Bohrungen nachgewiesen. Uo es gegen den tieferliegenden "3ura-
schotter" der Talsohle abbricht, besteht ein gefasster Quell¬
austritt.
Unterhalb des Nordabrisses am Thiersteinberg wurden
kiesige^Moränenkonfia,urationen rund um ein Schneeloch auf Kote
ca. 620 - 640 m.ü.M. postuliert (HANTKE, pers. Witt.)- Nacn inm
sind solche kaltzeitlichen Bildungen in einem als Nunatakr ange¬
gebenen Gebiet aufgetreten (HANTKE 1965). Die Morphologie spricht
an dieser Stelle gegen Nackentälchen, welche nach BRAUN im Zu¬
sammenhang mit der Bergsturz- und Erdschlipfmasse vom Thierstein¬
berg aus nach Norden ins Gebiet Uüesti entstanden sein sollen.
Aus den Querprofilen, welche auf Grund von Bohrrapporten
konstruiert worden sind, lässt sich entnehmen, dass der Nieder-
terrassenschotter meist nicht direkt auf die Felsunterlage zu
liegen kommt, sondern über feinkörni^en^bla^erungen w^e 2ancj(
Silt oder Ton liegt. Für das Gebiet von Eiken bis Oschgen
wäre beispielsweise eine eiszeitliche Stillwasserablagerung
im Sinne eines Rückstaus von Schmelzwässern aus dem Sissletal
gegenüber solchen aus dem Rheintal denkbar (HANTKE, pers. Mitt.).
An verschiedenen Stellen, z.B. beim Querprofil "Im Rank" bei
Frick (Anhang 4a), wo "Lehm mit Steinen" angegeben worden
war, kann es sich um Moränen handeln.
In Fällen, uo "Sand" rapportiert worden war, sind Fluss¬
sande am wahrscheinlichsten.
In der technischen Geologie hat sich eingebürgert, die
stark sandigen bis
lehmigen Talsohlen-Schotter der Duraseitentäler als "Dura-
- 23 -
schotter" zu umschreiben. Da sich ihr 'Material fast aus¬
schliesslich aus Durakalken und - dolomiten zusammensetzt,
( 0 - max. 5/S alpine Gerolle ) dürfte dieser Name auch strati
graphisch für diese lokalen Niederterrassenschotter tauglich
sein.
Im Untersuchungsgebiet werden solche "Duraschotter" in
den Talsohlen der Sissle, des Brugg-,,Startle-, Zeiher-,
Fischinger- und Möhliner Baches angetroffen. Im Fischingerbac
E Obermumpf z.B. ergab eine von HARTNANN ausgeführte Bohrung
folgendes Bohrprofil: 0 - 3,8 m Lehm
- 5,0 m Kies
- 7,5 m Lehm (Usp. - 6m)
-12,5 m grosse Steine
-13,4 m Kies
-14,7 m Sand
-16,0 m roter Sand, darunter roter
Aufgrund von Auswertungen der Bohrrapporte weist der
Niederterrassenschotterkörper etwa folgende Form auf:
In beiden Seitentälern oberhalb Frick sind keine speziellen
Abweichungen von der normalen Trogform nachgewiesen. Die
Schottermächtigkeit beträgt 10 - 12 m. In Gipf wird der
Schotter durch den Felsriegel zusammengeschnürt, was durch
die als "Gipferquellen" bekannten Grundwasseraustritte belegt
ist. Im Gebiet Stieracker in Frick scheint die tiefste Rinne
etwas S der Talmitte versetzt zu sein.
ti
NE OSCHGEN wurden bis zur Folimatt mit ca. 20 m die
grössten Mächtigkeiten erbohrt. Im Gebiet von Eiken sind sie
mit ca. 10 m wieder deutlich kleiner. Unterhalb Eiken nimmt
- 24 -
das \/olumen des Schotterkörpers zu; der Abfall seinerBasis ins
Sisslefeld ist sehr steil. An einigen Stellen wurden in Kies¬
gruben in 2 - 3 m Tiefe dünne schwarze Schlieren aus Hanganoxi¬
den und -hydroxiden festgestellt; es handelt sich dabei um fossi¬
le Horizonte im Bereich von sauerstoffarmem Grundwasser.
Durch späterfolgende Bacherosion bildete sich im Schotter
eine Geländekante aus, welche die Schotterflur von einer tiefsten
Talaue abhob. Insbesondere an der Sissle zwischen Eiken und
it
Oschgen wurden anhand der Terrassenbildung ältere Bachläufe
vermutet.
Im Sisslefeld liegt der Rheintalschotter, ein sandiger Kies
mit gut gerundeten, grösstenteils kristallinen Gerollen. Er ist
an vielen Stellen zu "Nagelfluh" verkittet.
2.2.7.3. Schutt (Pleistocaen und Holocaen)
Am Thiersteinberg und am Hamberg treten drei bis vier gross-
volumige Sackungen auf, welche teilweise die Form von Bergstürzen
aufweisen. Die vom Thiersteinberg nach Norden abfallende Sackung
ist weniger gross als in der Karte von BRAUN eingezeichnet. Für
einen Teil dieser "Rutschwülste" wurde von HANTKE die Theorie der
Moräne einer Toteismasse übernommen. Die Sackungen westlich und
östlich des Thiersteinberges wurden von BRAUN (1920, S. 229) be¬
schrieben. In einer Kiesgrube im Faandel am Südabhang des Homber-
ges wurde im Sommer 1975 für eine kurze Zeit eine Stelle angebag¬
gert, an welcher unter dem als Kies ausgebeuteten Gehängeschutt
etwa zwei Meter zusammenhängende, aber in verdrehter Lagerung von
350/28 liegende Kalke und Mergel der Murchisonae-Schichten hervor¬
traten. Da diese topo-
- 25 -
graphisch zu tief liegen, wurde unter dem Gehängeschutt eine
weitere Sackung vermutet.
An den Abhängen der 3uratafeln sind grosse Flächen mit
Gehäncjeschutt bedeckt; nahezu die ganze Anhydritgruppe ist
unter Schutt verborgen.
Als Besonderheit besteht z.B. der! Gehängeschutt des sog.
"Eisengrabens" nordwestlich von Gipf-Oberfrick zu einem gros¬
sen Teil aus Eisenonlithen der Humphriesi-Schichten aus der
Sackung Thiersteinberg-Ost.
Im Keuper, Lias und im Opalinuston herrschen Gehängelehme
mit Rutschungen vor. Insbesondere an Abhängen, uelche isoklinal
zu den Strukturen verlaufen, treten Rutschungen bevorzugt auf.
Bachschutt, ein oft nur oberflächlich auftretender Lehm
mit Steinen, ist in den grosseren Tälern meist von Kies unter¬
lagert. In den flacheren Strecken von Bächen ist er bisweilen
als alluvialer Schwemmlehm oder_Schwemrnsand ausgebildet. Löss
konnte an keiner Stelle belegt werden; Schwemmlehme sind aber
nicht ohne weiteres von verschwemmten und verlehmten Lössen
zu unterscheiden. Uo über Schottern feinkörnige Ablagerungen
von mindestens 2,5 m durch Aufschiüssei oder Bohrungen nachge¬
wiesen sind oder vermutet wurden, sind sie auf der Karte ent¬
sprechend ausgeschieden. Die Böden über dem Löss von Ptöhlin
wurden von GERMANN (1976) als "schwach pseudovergleyte Para-
braunerden" bezeichnet.
- 26 -
2.2.7.4. Künstliche Auffüllungen
Künstliche Auffüllungen wurden zwischen 1870 und 188G
beim Bau der Nordostbahn und seit 1971 beim Bau der National¬
strasse IM3 ausgeführt. Daneben wurden aber auch Kiesgruben
aufgefüllt und zusätzliche kleinere und grössere Deponien
von Kehricht oder Aushub erstellt.
Der Aufbau der 1976 fertig ausgeführten Sondermülldeponie
im "Schlauen" U von Oschgen wurde von SCHMASSMANN 1974 ( in
URSPRUNG et al., S. 317) beschrieben. (Kap. 6.4.2.)
2.3. TEKTONIK
2.3.1. Der Verlauf der Strukturen
Ueber die Tektonik des Aargauer Tafeljura existieren
einige publizierte Arbeiten, von denen die älteren in HERZOG
(1956, S. 320) aufgeführt wurden. Wegweisend waren die Feld¬
arbeiten zu Beginn des 20. Gahrhunderts, namentlich von
BLOSCH (1910) und BUXTORF (1916). Der Zu¬
sammenhang zwischen Tafeljura und dem Südrand des Rheintal¬
grabens bei Basel wird z.B. von HERZOG (1956), HAUBER, LAUBSCHER,
UITTMANN; LAUBSCHER (1971) erklärt. In der vorliegenden Arbeit
werden die Strukturen im Untersuchungsgebiet anhand von Auf¬
schlüssen und Bohrrapporten beschrieben, (vgl. Fig. 4)
Eine ältere Darstellung von Strukturisohypsen (l/OSSELER,
1928, Tafel III) zeigte den Verlauf der Basisfläche des Haupt¬
rogensteins. In hydrogeologischer Beziehung eignete sich die
Darstellung der Basisfläche des Trochitenkalkes besser. In der
vorliegenden Arbeit wurden dazu die Ausbisslinien der Basis
- 28 -
des Trigonodus-Cblomits, des Lias und des Hauptrogensteins
sowie die mittleren Schichtmächtigkeiten verwendet, die im
stratigraphischen Sammelprofil (Fig. 2) abgebildet sind.
Uo die Niveaux Gipskeuper und Opalinuston im Bereich von
Störungen dysharmonisch ausgedünnt oder angehäuft sind,
(Kap. 3.2.4.), konnten die mittleren Mächtigkeiten nur schwer
übertragen werden, und die Isohypsen sind entsprechend unsicher.
Der in dieser Arbeit beschriebene Teil des Tafel¬
jura kann in folgende morphologischen Einheiten unterteilt
werden (vgl. mit Fig.l): Die Hauptrogensteintafel des Thier-
steinberges und des Hombergs, deren Geländeoberfläche auf
ca. 740 m bis 700 m liegt, ist nach S geneigt. Hier liegt
ein generelles Schichtfallen von ca. 4 - 8 gegen S bis SE vor.
Einzig im Bereich der Ruine Homberg sind die Schichten leicht
nach SSU geneigt.
Die Hauptmuschelkalktafel des Uabrig ist nach NE und SU
geneigt; ihre Geländeoberfläche liegt auf 500 - 550 m.
In den geologischen Profilen und der Strukturkarte kommt zum
Ausdruck, dass die Schichten zwischen den Looberghöfen und
dem Bäperg den Charakter einer flachen Antiklinale aufweisen.
Die Gewölbeachse fällt leicht nach SE. Bereits BRAUN (1920,
S. 231) gelangte zu diesem Ergebnis. E von Uegenstetten ver¬
einigen sich die Strukturlinien des Uabrigs mit denen des
Thiersteinberges.
Auf dem Eikerberg zwischen dem "Katzenfluhgraben" und
dem Sichletenhof liegt die Geländeoberfläche auf knapp 500 m,
und die Schichten fallen generell nach NE bis NNE. Zwischen
- 29
Sichletenhof und Frick erscheint diese Tafel, auf ca. 450 -
470 m gelegen, wie jene des Uabrig als eine sehr flache
Antiklinale. Die Trennlinien Schupfart - Sisslefeld und
Schupfart - Obermumpf sind tektonisch bedingt.
2.3.2. Die Bruchsysteme
Aus der Kluftrose (Fig. 5), welche aufgrund von Messun¬
gen in Aufschlüssen gezeichnet wurde, ist ersichtlich, dass
im Untersuchungsgebiet zwei Bruchsysteme vorherrschen, (nach
BLOSCH, 1910 und BUXTORF, 1916) das '^rheinische" und das
"mandachische". Eine dritte Störungstfichtung wird vermutet,
diejenige der Haupttäler, welche zwar auf der Strukturkarte
erkennbar, in Aufschlüssen jedoch nicht nachweisbar ist. Die
vorgängig besprochenen morphologischen Elemente werden nun
strukturell gegeneinander abgegrenzt: Von U nach E wurden
eine Anzahl von l/erwerfungen und Grabenbrüchen mit der Haupt¬
richtung von SSU nach IMNE festgestellt. Sie werden in Zusammen¬
hang mit den Rheingraben-Brüchen gestellt (BUXTORF, 1916,
S. 240) und daher "rheinische" genannt. Oft reichten die Feld¬
beobachtungen nicht aus, um Bruchzonen nachzuweisen, obwohl
sie von der Oberflächenform oder dem Auftreten von Quellen her
vermutet wurden.
Der "Katzenfluhgraben" (BLOSCH, 1910, S. 620) zwischen
Stein und Obermumpfweist im E und im U Staffelbrucherscheinungen
auf. E der Liasplatte, welche den zentralen Teil des Grabens
einnimmt, wurden Gerolle von Gansingep-Dolomit angetroffen,
während im U, wo ein Acker umgepflügt worden war, bunte Keuper-
- 30 -
Fiq. 5: Kliiftrose
I
I^RSSunqen;
Tonqruhe frirk
Rberer Muschelkalk
D o q q e r
Rheinische^ System frr>'i - Mflf)
Mandacher System (ür|I -' hl )
- 31 -
mergel festgestellt wurden. Der von BLDSCH damals vermisste
Nachweis einer Fortsetzung des Grabens nach S ins Dättetal
(von Obermumpf nach Hellikon), konnte 1975 beim Bau einer
landwirtschaftlichen Siedlung erbrach^ werden, indem bunte
Keupermergel aufgeschlossen wurden. Die Störung dürfte somit
unter Obermumpf durchziehen. E Obermumpf wurden zwei Brüche
geringen Uersetzungsbetrages vermutet^ S der Sackung im Frauen¬
holz von Stein ist der Ostflügel einet Verwerfung gegen das
"Betzental" heruntergesetzt (BRAUN, 1920, S. 235), welches
vermutlich ebenfalls einem Bruch folgt. Die Verlängerungl
dieser hypothetischen "Betzentalverwerfung" nach S ist unklar.
Bei Hasli - Hellikerberg. steht auf der Ostseite Plattenkalk
bis auf Kote 530 m an, während im U die Schichtgrenze zu
Trigonodus-Dolomit etwas tiefer als 5ip m liegt. Der Olstel
ist gegenüber dem Looberg nicht erkenpbar versetzt, jedoch
gegen N gekippt (SUTER, 1915). U von Geren ( U Schupfart) liegt
eine Verwerfung mit gehobenem Uestflügel. Plattenkalke wurden
bis Kote 510 m angetroffen, während sie auf der Ostseite erst
ab 470 m auftraten. Die Lage des ergiebigen Quellaufstosses
Oltig U Schupfart und die von BLOSCH (1910, S. 62l) beschriebene
"Dislokationsbrekzie" U des Hofes im Oltig, "Rutschfläche"
nach BRAUN.( 1920, S.236) deuten auf einen Bruch mit geringem
Versetzungsbetrag hin.
Der "Sichletenhofgraben" und der viel grössere "Eichbühl-
t!
graben" wurden von BLOSCH und BRAUN aufgenommen. In Schupfart
teilt sich der "Eichbühlgraben" in zwei nahezu gleich breite
- 32 -
Staffeln auf. Die Basis des Hügels am Herrain (N Schupfart)
besteht aus GansingeB-Dolomiten. Zwischen Bäperg und Hasli
(SSU Schupfart) liegen in einem unscheinbaren Tälchen Plat¬
tenkalke bis fast ouf Kote 520 m, welche talabwärts zwischen
480 und 490 m abrupt von Keupermergeln abgelöst werden. An
der Strasse nach Uegenstetten ist Trigonodus-Cülomit bis auf
Kote 505 m aufgeschlossen. Darüber liegen Lettenkohle und
einige Bänke von Keupermergeln. Zwischen diesen sind auf
Kote 520 m nochmals ca. 3 m Trigodonus-Dolomit aufgeschlossen.
Die Ostflanke des "Eichbühlgrabens" muss also in dieser
Gegend durchziehen. Am Bäperg wird wiederum Trigodonus^Dolo-
mit gegen Keupermergel versetzt; ein Zusammenhang mit der
U Begrenzung des Grabens wurde v/ermutet.
In Uegenstetten entdeckte SCHMASSMAIMN (1968) bei einer
1967 abgeteuften Bohrung nach Grundwasser eine Verwerfung mit
gehobenem Uestflügel, die morphologisch durch eine Gelände¬
kante angedeutet wird.
U des Uollberges ist auf der Anhöhe E Pkt. 560.3, wo
obere bunte Mergel des Keupers gegen Stinkkalke des Lias
versetzt sind, eine Störung erkennbar, die zum Sumpfgebiet
E Bockeboden zieht. Eine Verbindung zur kleinen Verwerfung
Ambleije, wo der Hauptrogenstein im E um ca. 15 m versetzt
wurde, ist in Anbetracht der druckauffangenden Wirkung des
Opalinustons wenig wahrscheinlich. Im Bereich der Mandacher
Störung (siehe unten) wurde S Tannenheim ein kleiner Graben¬
bruch entdeckt. Eine zuerst als Sackungsmasse kartierte, zu
tief liegende Arietenkalkrippe wurde später mit einem höher
- 33 -
oben liegenden grauen, lehmigen Mergel verbunden (Obtususton,
Opalinuston ?), welcher NU Pkt. 50B von Keupermergeln und
SU Pkt. 508 von Arietenkalk flankiert wird. Dieser Graben
schien im "Märtetäli" an einer Verwerfung mit Mandacher
Richtung abzubrechen; er konnte nach S nicht verfolgt werden.
BLOSCH (1910, S. 629) erkannte sie und BRAUN kartierte
die Fortsetzung der von Mandach nach Frick ziehenden Mandacher
Störung vom Neuhof U der Tongrube Frick bis E der Tongrube
Märte. REGELMANN hatte seinerzeit noch die Ansicht vertreten,
di= Störung führe gegen Uittnau weiter. Als Ergebnis von
Bohrkampagnen postulierte BUCHI (1969) mehr als 10 kleine, in
Mandacher Richtung verlaufende Brüche. Diese USU - ENE zie¬
henden Störungen versetzen nach diesem Autor ihrerseits einen
NNU >- SSE verlaufenden Bruch "rheinischen" Ursprungs. Auf
Grund der Felduntersuchungen zeigte es sich, dass
sich die Mandacher Störung U von Frick in sechs Teilbrüche
auffächert. Von S nach U wurden folgende Verwerfungen bestimmt:
E von Frick wurde von BRAUN (1920) am Frickberg ein
Bruch nachgewiesen. Dieser konnte 1970 von SCHINDLER/VON MOOS
aufgrund der Sondierbohrungen für den "Einschnitt Frick der
N3" ebenfalls festgestellt werden. In einem heute zugeschütteten
Teil der Tongrube Frick war als zweiter Bruch früher die von
BRAUN kartierte "Glurhaldenverwerfung" festzustellen: S P 429
sind obere bunte Keuperrnergel gegen Stinkkalke des Lias ver¬
setzt. Ein dritter Bruch zieht N von Neuhof ein kleines Seiten¬
tälchen hinab ins "Märtstäli", wo er sich mit dem zweiten
vereinigt. Er versetzt am Ausgang der Tongrube "Märte" das
- 34 -
Dach des Gipskaupers gegen Arietenkalke und ist durch die
Bohrungen Nr. L 8 der Vereinigten Schweizerischen Rhein-
salinen und Nr, 40 der Bohrkampagne BUCHI (1969) belegt.
Eine vierte Verwerfung wurde beim Hof "Guul" durch die
Bohrung Nr. 25 belegt und mag Ursache für die in der Mulde
SSE Ritzlete gefasste Quelle "Brand" sein. Ein fünfter Bruch
befindet sich ca. 35Ü m weiter westlich. Er zerschneidet den
kleinen, oben erwähnten Graben rheinischer Richtung. In der
Interferenzzone der beiden Bruchsysteme bei der Quelle
"Eiietenbrünnli" ist Gansinger-Dalomit gegen Arietenkalk ver¬
setzt. Am Farschberg-Nordhang scheint die Basis Lias an einer
versumpften Stelle am Südflügel nur noch knapp 10m gesunken
zu sein, sodass auf dem Farschberg wahrscheinlich Obtusus-
an Opalinuston grenzt, was im Feld nicht überprüft werden
konnte. Alle fünf Brüche sind ab der Linie Farschberg - Egg
bei ihrem Eintritt in den Opalinuston nicht mehr verfolgbar.
Beim Bau einer Wasserleitung vom St. Uendelhof zum
Tannenheim wurde ein sechster Bruch entdeckt. In einer ver¬
schuppten und verschleppten Zone sind obere bunte Keuper-
mergel gegen Arietenkalke versetzt. Beim Abhang bei Pkt. 552.9
ist die Verwerfung erkennbar; Li angrenzend wird sie im
Mittellias des Uollberges unkenntlich. Li "Zelgli" br-i
" o
Oschgen fallen Hauptmuschelkalkschichten mit ca. 40
gegen SE. Diese Versteilung ist ebenfalls auf den Einfluss
der Mandacher Störung zurückzuführen. Im Gebiet zwischen
Thiersteinberg und Uegenstetten ergaben sich keine Anhalts¬
punkte für eine Fortsetzung der Mandacher Störung. Die Frage
- 35 -
des Alters der beiden Bruchsysteme uird im Kap. 2.3.3.
besprochen.
Die Haup-ttäler bilden im wasentliphen die Trennlinien
der einzelnen Tafeln. Auf der topographischen Karte fällt
auf, dass das Sissletal von Frick bis Eiken, das Märtetäli
^nd das Fischingertal von Gipf bis Obermumpf, sowie das
Mnhlinbachtal von Uegenstetten bis Zeiningen, nahezu parallel
von SE nach NU verlaufen. Es gibt ke,ine Hinweise, dnss
der TaJverlauf tektcnisch vorgezeichnet ist. Eine Ausnahme
bildet die Gegend um Schupfart, wo sich nach der Karte der
Strukturen zwischen dem Uollberg um de|m Fischingerbachtal
unterhalb von Schupfart (bis zum Pkt. 419) eine leichte
Synform oder"Strukturterrasse" ausgebildet hat. l/ielleicht
besteht eine solche auch im Möhlinbachtal. Im tieferen Teil
des Fischingerbachtales, wo sich der Bach in den lehmigen
Gehängeschutt eingdteaBen hatte, könnterl die Strukturen eventuell
ohne Annahme einer "Terrasse" verbunden werden. Sie wurden
dort jedoch nicht verfolgt.
2.3.3. Das Alter der Bruchs ,-s ouma
Nac h BLOSCH (1910), BUXTORF (1916) und HERZOG (1956)
sin d die Brüche des Rheintalgraben-Systems eocaen bis miocaen.
HERZOG befasste sie h mit dem Gewölbe der Adlerhof an tiklinale
bei flutt enz/BL, von welc hem er vermutet, dass es älter sei
als der Beginn der Rhein grabenLektonik in der Geg end von Basel.
Für den Ua brig von den Looberghöfen bis zum Flugplatz
Tag ertli wurde eine ähnl iche flache Gfcwö Ibestrukt ur postuliert
(Fig. 4, Kap. 2.3.1.)
- 36 -
Der neu entdeckte Hättetal-Grabenbruch durchschneidet diese
Struktur. Hingegen war nicht möglich nachzuweisen, oh die
Strukturisohypsen ausserhalb des Grabens parallel zu denen
innerhalb des Grabens verlaufen oder nicht.
HAUBER (1971) wies bei der Adlerhofantiklinale nach,
dass in der Anhydritgruppe keine Antiklinalstruktur mehr
festzustellen ist. Gb dies auch beim Uabrig zutrifft, ist
noch nicht bekannt.
Mach UILDI (1975, S.483) ist die Bildung der l^andacher
Störung jünger als die Brüche des Rheintalgraben-Systems,
nämlich pliocaenen Alters. Sie ist im Zusammenhang mit der
Jurafaltung entstanden. Die Feststellung, dass im Märtetäli
bei Gipf-Dberfrick eine Verwerfung mandachischer Richtung
einen rheinischen Grabenbruch schneidet, deckt sich mit den
Altersangaben von UILDI.
Hingegen müsste der Zusammenhang der Mandacher-Störung
mit der Adlerhofantiklinale als grössere "Ost-Uest-Struktur",
wie sie von LAUBSCHER (1971, S. 157 ) postuliert worden
war, noch bewiesen werden.
2.3.4. Die rezente SeismLzität
UITTMANN (1941) wies darauf hin, dass die tektonischen
Bewegungen des Rheintalgraben-Systems vom Pliocaen bis ins
Quartär weitergingen. In BLDSCH (1910, S.652) wurde das Erd¬
beben von Basel vom 18 ,/l9,9.1356 beschrieben. Im Gebiet LJ von
Frick wurde in dieser Nacht nachgeuiesenermassen die Burg Thier
stein, und vermutlich auch die Burg auf dem Homberg zerstört.
Das Gebiet liegt in einer Zone mit aktiver Tektonik, wie ja auc
der Rheingraben eine Zone der Riftbildung ist. (MÜLLER,
ILLIES, et al 1970)
- 37 -
l^-=H=q=y=S=H_A=L=T===D_l=R===0=B=J_R=F=L=Ä=C=H=E=N=-
U_A_S_S_E_R
3.3. PER NIEDERSCHLAG
It Untersuchungsgebiet stehen für die Messung der Nieder¬
schläge Auffanggefässe vom lyp HELLMANN der Eidgenössischen Me¬
teorologischen Zentralanstalt (M/A) in Frick urd in Wittnau,
welche täglich auf 0,1 mm genau abgelesen werden. In Trick steht
ausserdem auf dem Gelände der ÄRA ein Regenschreiber des Baude¬
partements des Kantons Aargau, Abt. Geuässerschutz. Nach RICHTER
und LILLICH (1975, S. 110) muss bei allen Messgeräten mit einem
Fehler von _+_ 10 % gerechnet werden.
Das Niederschlagsgeschehen in der Schweiz wurde von UTTINGER
(1965) aus den Messreihen 1901 - 1940 und 1931 - 1960 ausgewertet
und kartcgraphiscn dargestellt. Für die Station Frick betrug die
durchschnittliche Uahressumme (1901 - 1940) HC cm. Da für Frick
die Messreihe 1931 - 1950 nicht ausgewertet worden war, wurden
die Uerte der älteren Periode 1901 - 1940 mit einer selbst zu¬
sammengestellten Messreihe 1939 - 1975 verglichen (vgl. Fig. 6)
In dieser eigenen Messreihe wurde eine durchschnittliche Oahres-
summe von 105 cm festgestellt. Der abnehmende Trend der Nieder¬
schläge lässt sich nach UTTINGER (1965) auch für die benachbarte,
etjjas höher gelegene Station Uittnau ersehen, wo 1901 - 1940 eine
durchschnittliche Dahressunme von 105 cm, 1931 - 1960 eine solche
von nur noch 100 cm registriert worden war.
Das Untersuchungsgebiet weist den 3uni als Monat mit dem
höchsten Niederschlag auf. Das Niederschlagsgeschehen der Jahre
1974 bis März 1977 lässt sich anhand der Summendiagramme, Fig. 6,
erklären:
\_,
JL.
-i
-J
-j
r
P-JF
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1054mm
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100%
1S77
T9Ä
1975
97t
-1930
1901
939-1975
FRCK
VON
NIEDERSCHLAGE
DER
SUMMENDIAGRAMME
6Fi
g
- 39 -
Im Jahr 1974 fielen in Frick total 105,4 cm Niederschlag.
In der ersten Jahreshälfte uaren mit 33 cm unterdurchschnittli¬
che Mengen zu verzeichnen. Die meisten Niederschläge fielen vom
Oktober bis Dezember sowie im Jaruar 1975, nämlich 58 cm. Darauf
regnete es vom Februar bis im Juli 1975 ueniger, 38 cm,
während in der Folge im August und November zusammen 34 % des .Jah¬
resniederschlags fielen (19,5 bzu. 12,2 cm). Das Jahr 1975 schloss
mit 93,5 cm Jahressumme ab, 11,5 cm unter dem langjährigen Mittel,
l/om Dezember 1975 bis Juli 1976 folgte eine Periode mit ausserge-
uöhnlich niedrigen Regenmengen (30 cm). Ihre Auswirkungen mani¬
festierten sich in dar "Trockenzeit" vom Juni 1975. Nur gerade
der Januarniederschlag 1976 entsprach etwa dem Durchschnittswert
des langjährigen Mittels (8,1 cm). In der zweiten Jahreshälfte wie¬
sen nur Juli, November und Dezember überdurchschnittliche Nieder¬
schlagsmengen auf, nämlich 12,1 cm, 6,3 cm und 8,8 cm, sodass das
Jahr 1976 als Trockenjahr mit 77,3 cm am zveitwenigstei Nieder¬
schlag in der Periode 1939 - 1975 aufweist. Nur 1953 wurde mit
69,9 cm die gefallene Menge unterschritten, l/om Januar - Mary 1977
wurden mit 31 cm relativ hohe Miederschlagsmengen registriert.
Der Niederschlag in den drei beobachteten Jahren fiel haupt¬
sächlich als Regen. Der Schneefall wurde nicht untersucht; Feld¬
beobachtungen zeigten, dass dieser nur unwesentlich zur Jahres¬
summe beitrug. Mit Ausnahme von Dezember 1976 bis Februar 197v
vermochte sich Schnee nie über mehr als einige wenige Tage zu
halten. Der Einfluss der Schneedecke wurde deshalb in Jahres- und
Gebiets-Uasserbi.lanzen vernachlässigt.
- 40 -
Zur Beurteilung der Niederschlagsmenga wurde die Isohyeten-
karte von UTTINGER (1965) interpretiert: Das Fricktal befindet
sich in einer relativ niederschlagsarmen Zone von 100 - 110 cm
zwischen dem Ausläufer der hohen Niederschläge im Schwarzwald und
derjenigen der Duraketten, Über 110 cm sind nur im S des Einzugs¬
gebiets (Salhöf, Bänkerjoch, Staffelegg) zu erwarten. Aus diesem
Grunde schien es statthaft, den Stationsniederschlag von Frick
als Gebietsniederschlag für das ganze hydrologische Einzugsgebiet
der Sissle einzuführen.
BINGGELI (1974, Fig. 28) untersuchte den mittleren jährlichen
Gebietsniederschlag als Funktion der mittleren Gebietshöhe für 23
Flussgebiete der Alpennordseite. Er stellte auf Grund einer Re¬
gressionsrechnung eine Zunahme von ca. 6 cm/100 m fest. Der Uert
von 105 cm Niederschlag für die Station Frick auf 355 m Höhe liegt
nicht wesentlich neben der Regressionsgeraden, während die Station
Uittnau auf 400 m Höhe mit 100 cm Niederschlag deutlich unter die¬
ser Geraden liegt. Nach der Untersuchung von BINGGELI sollte es auf
der Höhe der Muschelkalktafein (ca. 500-550 m.ü.M) ca. 10 % mehr,
auf der Höhe der Hauptrogensteintafel (ca. 70G-750 m.ü.lvl.) ca .
20 % mehr regnen. Diese Höhenkorrektur des Gebietsniederschlags
wurde jedoch nicht berücksichtigt; bei den nachfolgend ausgeführ¬
ten Berechnungen waren die Fehler für die Verdunstung wahrschein¬
lich ebensogross wie jene für den Niederschlag.
- 41 -
3.2. DIE VERDUNSTUNG
In diesem Abschnitt wird die Verdunstung (Evaporation, In-
terzeption und Transpiration) nach den empirischen "Verdunstungs-
formein" von KOHL und von TURC direkt berechnet.
it it ii
Die Formel von KOHL wurde als "Landesverdunstung" für das
schweizerische Rheingebiet entwickelt und gilt für langfristige
Oahresmittelwerte des Niederschlags. Sie lautet:
V = 660 - 0,18 • h' r
V = Verdunstung in mm/D
h = mittlere Gebietshöhe,(Kap. 3.3.1.)m
Die mittlere Landesverdunstung nach KOHL beträgt ca. 563 mm,
d.h. ca. 54 % des Niederschlags von 1050 mm. Der Einfluss der
Höhenlage zwischen 300 und 700 m.ü.M. beträgt ca. 75 mm (ca. 12 %),
Die Beurteilung der Bodenvegetation wird nicht berücksichtigt.
Die "Formel" von TURC berechnet die reelle Evapotranspiration
eines Gebietes, d.h. der "tatsächlich während einer betrachteten
Zeitperiode eingetretene Uasserverlust durch Verdunstung" (RICHTER
und LILLICH, 1975, S. 120). Sie lautet:
V =
0,09 +
(300+25t+0,05t3)2
M = 3ahresniederschlagssummein mm/3
t = Dahresmitteltemperaturder Luft, in °C.
Nach TURC nimmt die Verdunstung zwischen 800 und 1100 m und bei
9 bzw 10 C. folgende liierte an:
N = 800 mm 900 mm 1000 mm 1100 mm
t = 9°C.rt = 10 °C.
Der Unterschied zwischen diesen verschiedenen Werten für die Ver¬
dunstung beträgt 12 - 13 %. Die Beurteilung der Vegetationsdecke
wird auch bei der Formel von TURC nicht berück-
V = 525 mm 569 mm 611 mm 651 mm
V = 535 mm 581 mm 624 mm 6 65 mm
- 42 -
s ichtigt.
BURGER (1943) diskutierte Abflussuntersuchungen in einem
bewaldeten und in einem unbewaldeten Einzugsgebiet in der Gegend
des Napfs. Der Verdunstungsunterschied zwischen Ualdgebiet und
Weideland betrug dort 12 %. GERMANN (1976) untersuchte den Was¬
serhaushalt von Uald und Wiese auf "schwach pseudovergleyter,
aus Löss entstandener Parabraunerde" in Möhlin. Nach diesem Au¬
tor unterscheidet sich die Versickerungsrate im Uald von derje¬
nigen im Uiesland um 2,2 - 4,1 %. Der Unterschied an Interzeption
zwischen Uald und gedüngter Wiese hingegen beträgt 20 %. Interes¬
sant an den Untersuchungen ist ferner, dass der Anteil der Ver¬
sickerung in den tieferen Untergrund für den Uald mit 3,5 % und
für die Uiese mit 5,7 - 7,6 % des Niederschlags angenommen worden
war. Diese geringen Uerte schliessen eine Grundwasser-Neubildung
unter dem untersuchten Bodentypus nahezu aus. Die Angaben von
GERMANN konnten nicht auf die vorgefundenen Verhältnisse übertra¬
gen werden.
Unter Berücksichtigung der oben erwähnten formein und Argu¬
mente wurde für die folgenden Berechnungen eine Verdunstung für
das Dahr 1975 von 514 mm = 55 % bei 0 % Bewaldung, und eine sol¬
che von 608 mm = 65 % bei 100 % Bewaldung angenommen.
Mit der Kenntnis von Niederschlag und Quellertrag (Kap. 4.5.)
und den geschätzten Verdunstungswerten wurden nach der folgenden
Formel die Einzugsgebiete von Quellen theoretisch berechnet:
- 43 -
E =
Q
J-V1975
l1975"l/1975Q
q_= durchschnittlicher Quellertrag
März - Dezember 1975, in m^/Dahr
Niq7C. = Niederschlag 1975 (Erick), in m/H
^irnc = geschätzte Verdunstung 1975
in m/Jahr
E = theoretisch errechnetes Einzugs¬
gebiet, in rn^
In Beilage Nr.4 sind Einzugsgebiete vor) Quellen abgebildet, wel¬
che anhand der bekannten geologischen Strukturen und der errech¬
neten Eläche des theoretischen Einzugsgebiets ausgeschieden wur¬
den .
1975 war ein Jahr mit knapp durchschnittlichen Nieder¬
schlägen. Die theoretischen Einzugsgebiete, welche mit den Zah¬
len des Dahres 1975 berechnet worden waren, wurden benutzt, um
auf die Verdunstung für das Trockenjahr 1976 zu schliessen. Bei
gleich gross bleibendem Einzugsgebiet ergab sich bei gesamthaft
kleineren Quellerträgen Q,q7, und dem geringeren Niederschlag in
Frick von N,q7f- = 773 mm eine geringere Verdunstung, welche aber
einen grösseren prozentualen Anteil des Niederschlags ausmachte.
Die Formel lautet
\1 = N,nr,r- 1976.
So berechnet, betrug die Verdunstung
ca. 487 mm = 63 % für 0 % Bewaldung und
564 mm = 73 % bei 10Q % Bewaldung. Uährend die Zahlen für die
Verdunstung für 1975 geschätzt worden sind, hängt der Verdunstungs¬
unterschied zwischen 1975 und 1976 nach dieser Berechnungsart vom
gemessenen Quellertrag ab.
- 44 -
3.3. DER OBERFLÄCHLICHE ABFLUSS DER 5ISSLE
3.3.1. Das Einzugsgebiet
Das oberirdische Einzugsgebiet der Sissle uurde bis zum Pe-
2gel von Eiken mit 123,5 km planimetrisch bestimmt. Für die Be¬
urteilung von Grundwasserzu- und -abflüssen uurde es in Teilge¬
biete unterteilt, an deren Rändein zwar keine oberirdischen Was-
sermengen bestimmt werden konnten, dafür aber jeweils das Tal¬
querprofil dank Bohrungen bekannt war. (Kap. 4.9.3.) Die mittlere
Höhe beträgt 538 m.ü.N.
3.3.2. Die Abflussmenqen
Die Abflussmengen der Sissle wurden bei Eiken (Koo.: 642'028/
264'718) gemessen, wo das Baudepartement des Kantons Aargau, Abt.
Wasserbau und Wasserwirtschaft (WWA) seit 1959 einen Pegelschrei¬
ber an der Sissle (Kote Bachsohle 314.65 m.ü.M) unterhält, welcher
die Ganglinien des Wasserspiegels aufzeichnet. Am 13.2.1976 wurde
in Zusammenarbeit mit der EAWAG (Ingenieurabteilung) eine Flü¬
gelmessung nach OTT der Wassermenge bei Hochwasser (315.26 m.ü.M,
entspr. 9,50 m /sec) durchgeführt, mit deren Ergebnis das WWA im
September 1976 die Berechnung der Durchflussmenge als Funktion des
Pegelstands abschliessen konnte. Gleichzeitig wurde vom WWA das
Querprofil des Gerinnes neu aufgenommen. Die Wasserstand-Abfluss-
Tabelle wurde als Funktionsbild aufgezeichnet (Fig. 7)
Die höchste kurzfristige Abflussspitze in der Periode 1959 -
1976 wurde am 22.9.1968 mit 36,91 m3/sec (= 315.85 m.u.H.) regi¬
striert. Die Form der Abflusskurven variiert einerseits als
Folge von Dauer und Intensität des Niederschlags, hängt aber ander¬
seits auch von der Schüttung der Quellen im Einzugsgebiet (von
AQ, dem sog. "quellwasserbürtigen" Abflussanteil), d.h. indirekt
vom Niederschlagsgeschehen der vergangenen Wochen und Monate, ab.
- 45 -
- 46 -
So waren die Abflussspitzen im Hinter bis Frühjahr eher etwas
grösser und längerdauernd, im Sommer und Herbst dagegen weniger
gross und kurzfristig.
Die durchschnittliche Jahresabflussmenge (MQ) in der Perio¬
de 1959 - 1976 betrug 1,58 m3/sec (= 12,79 l/sec.km2). Die gross-
te mittlere Jahresabflussmenge betrug 1965: 2,98 m /sec
(= 24,13 l/sec.km ), die kleinste betrug 1976: 0,72 m /seco
(= 5,81 l/sec.km ).
3.3.3. Der Jahresqanq des Sissleabflusses
Der Sissleabfluss 1974 - März 1977 wurde in Ganglinien dar¬
gestellt ( Anhang 5 ). Er charakterisierte sich wie folgt:
1974 wurden in den Monaten Januar, Februar, Oktober bis Dezember
überdurchschnittlich hohe Abflüsse festgestellt. 1975 wiesen die
Monate Januar, Februar, April, Juni, August und November über¬
durchschnittlich hohe Abflussmengen auf. Beide Jahre, insbesondere
1975, waren in der Wasserführung ausgeglichen. Anders im Trocken¬
jahr 1976: Nur in den Monaten Januar, Februar und Dezember wur¬
den überdurchschnittlich hohe Abflüsse festgestellt. Im Februar
und März 1977 war die Wasserführung dank Niederschlägen bei gleich¬
zeitiger Schneeschmelze sehr hoch.
Das Abflussverhalten der Sissle im Verlaufe eines Jahres
entspricht demjenigen der "Juraflüsse" von UALSER (1968, S. 269),
- 47 -
3.3.4. Die Uasserbilanz für das Einzugsgebiet der Sissle
N =
Die Wasserbilanz lautet in ihrer allgemeinen Form:
+ A +U + R l\l= Niederschlag (gemessen)
\l = Verdunstung (errechnete Restgrösse)
A = Sissleabfluss (gemessen)o
A = Grunduasserabfluss (errechnet)
+ R = Reservenänderung (vernachlässigt)
Mit den Zahlen, die in den vorangegangenen Kapiteln ermittelt
worden waren, wurden solche Uasserbilanzen für das Einzugsge¬
biet der Sissle bei Eiken für die 3ahre 1974 - 1976 errechnet.
(Tab. 1).
Aus Kap. 3.1. sind die Niederschlagshöhen in Frick von
1054 mm, 935 mm bzw. 773 mm, und aus Kap. 3.3.1. das Einzugs-
2
gebiet der Sissle mit 123,5 km bekannt. Die Bewaldung des
Einzugsgebiets wurde mit ca. 50 % geschätzt. Ein Fehler von
+ 10 % in dieser Schätzung würde sich in der Bilanz mit ca. 1 %
bemerkbar machen.
Der mittlere spezifische Sissleabfluss ist nach der Aus¬
wertung der Limnigraphenstreifen bekannt. Er beträgt 11,90,
12,79 bzw. 5,81 l/sec pro km Einzugsgebiet.
In Tabelle 9 wird gezeigt, dass der unterirdische Ab-
fluss bei Eiken am 17.1.1975 bei mittleren Grundwasserspiegeln
ca. 92 l/sec betrug. Er wurde aus der Durchflussgleichung
A = Q = F .i .
k errechnet. Diese Gleichung ist etwa so genau
u
wie der in ihr verwendete k-Uert. Grundwasserspiegelschwankungen
bewirken eine Spannweite von 62 - 103 l/sec im unterirdischen
Abfluss. Der dadurch in der Bilanz entstehende Fehler beträgt
cn
J>
73
66
58
70,0
76,3
75,4
564
618
611
2,9
2,9
2,9
22,6
49,8
46,3
5,81
12,79
11,90
95,5
115
130
773
935
1054
1976
1975
1974
Nvon
%m3
/DMio.
mm
m3/3
Mio.
m3/3
Mio.
l/sec.km
m3/D
Mio.
mm
Verdunstung
l/sec.
93
=abfluss
Grunduasser-
Sissleabfluss
Niederschlag
Uahr
Sissle
der
Einzugsgebiet
im
Uasserbilanz
1;
Tab.
- 49 -
weniger als 1 %.
Abgeführte oder zugeführte Uassermengen mussten nicht be¬
rücksichtigt werden.
In Tab. 1 wurden keine Reservenänderungen berücksichtigt,
sondern es wurde die Verdunstung als unbekannte Grösse aus den
bekannten Angaben ausgerechnet. Dabei zeigte sich, dass die er¬
rechneten Uerte für 1975 (618 mm = 66 % des Niederschlags) und
vor allem für 1976 (486 mm = 73 % des Niederschlags) im Vergleich
mit den in Kap. 3.2. ermittelten Verdunstungswerten etwas grösser
ausfielen.
Im Trockenjahr 1976 muss vermutlich mit einem Aufbrauch von
Reserven gerechnet werden (N - V < A). Die Verdunstung wäre also
etwas geringer zu veranschlagen als in Tab. 1, was eher für die
in Kap. 3.2. ermittelten Uerte spricht.
3.4. DAS EINZUGSGEBIET DES FISCHINGERBACH5
Am Fischingerbach wurde oberhalb der Gipsmühle Schupfart
(Koo.: 638'700/263'570, Kote ca. 41G m.u.H.) ein Profil (F) des
Gerinnes aufgenommen. Der Abfluss (Q) wurde seit Duli 1976 durch
Messung der Oberflächengeschwindigkeit (v) des Uassers mit einem
Schwimmer nach der "Faustformel" Q <= F . v . 0,8 berechnet.
Das Einzugsgebiet des Fischingerbachs bis zu diesem Punkt be-
2trägt ca. 3,8 km .
Die mittlere Höhe wurde mit ca. 520 m.u.H.
bestimmt. Davon liegen 46 % zwischen 410 und 500 m, 41 % zwi¬
schen 500 und 600 m und 13 % zwischen 600 und 700 m.
- 50 -
Der Abfluss am Fischingerbach schwankte weniger als
derjenige an der Sissle, weil der Quellwasseranteil (An) einen
grösseren Prozentsatz des Gesamtabflusses ausmachte. Die mittlere
Abflussmenge in der zweiten Hälfte 1976 (3uli - Dezember) der
14 in diesem Zeitraum bestimmten Abflüsse betrug ca. 23GÜ l/min»
entsprechend einer Abflusshöhe von 16 cm für das oberirdische
Einzugsgebiet. Die IMiederschlagshöhe in diesem Zeitraum betrug
48,7 cm.
Es wurde engenommen, dass an der Messstelle kei-> unterir¬
discher Abfluss (A ) stattfindet. Ghne Berücksichtigung von Re¬
serven bleiben in der einfachen Uasserbilanz V = N - A=32,7 cm,
entsprechend 66 % für die l/erdunstung übrig. Diese Verdunstungs¬
höhe liegt etwa in der gleichen Grössenordnung wie jene in
Kap. 4.3. geschätzte.
- 51 -
4. HYDROGEOLOGIE IM GEBIET
WESTLICH VON FRICK
4.1. KURZER HISTORISCHER ABRISS ÜBER DIE HYDROGEOLOGISCHE
FORSCHUNG IM AARGAUER TAFEL3URA
Der erste naturwissenschaftlich arbeitende Hydrogeologe im
ti
Kanton Aargau war zweifellos F. MUHLBERG. Mit seiner grossarti¬
gen, aber leider unvollendet gebliebenen Erstellung einer Quel¬
lenkarte samt Quellenkataster (MUHLBERG 1896, 1905), leistete er
t!
Pionierarbeit. Tatsächlich ergab die Überprüfung der "Quellen¬
hefte" der Gemeinden im Untersuchungsgebiet, dass die Aufnahme
durch seine Mitarbeiter gewissenhaft und die Lokalisierung der
Quellen mit wenigen Ausnahmen richtig durchgeführt worden war.
Im Quellenkataster der vorliegenden Arbeit (Anhang l) wurde
ii
daher die Numerierung der MUHLBERG'sehen Quellenkarte von 1896
so weit als möglich übernommen.
Die Dissertation VAN UINGEN's (1923) knüpfte an diesen
Pioniergeist an. Mit Ertrags-, Temperatur- und Härtemessungen
beschrieb er das Grundwasser im Villiger Geissberg. Er gelangte
zum Schluss, dass nur 14,1 % der Niederschläge wieder in den
Quellen erscheinen (vgl. Kap. 3.2.), dass Kluftquellen keine ge¬
nügende Filterwirkung aufweisen (vgl. Kap. 6.1.) und dass der
geo-chemische Abtrag von Kalk im Malm des Geissbergs 0,015 mm/Qahr
beträgt (vgl. Kap. 5.7.). Er belegte minimale Chloridkonzentra i: Io¬
nen von 2 und weniger mg/l (vgl. Kap. 5.5.3.).
A. HARTMANN entfaltete von den 20er Dahren an eine rege
Gutachtertätigkeit im Untersuchungsgebiet. Teilweise resultierten
daraus Publikationen, z.B. 1925 und 1953.
- 52 -
Die moderne Beuirtschaftung von Grundwasser bedarf hydro-
geologischer Grundlagen aller Art. Solche wurden im weitern Un¬
tersuchungsgebiet von DACKLI & KEMPF (1972), DACKLI & UYSSLING
(1972) und SCHMASSMANN (1970, 1972) publiziert.
4.2. DAS GRUNDWASSER- UND QUELLENMESS PROGRAFim 1974 BIS MÄRZ 1977
Das Grundwasser-Messprogramm bestand aus der Messung von
Quellerträgen, Grundwasserspiegeln, Quell- und Grundwassertempe¬
raturen. In der Periode vom März 1975 bis März 1977 wurde jede
im Quellkataster verzeichnete Quelle mindestens einmal beobachtet.
Eine gewisse Anzahl von Quellen wurden während dieser Zeit nur
einige wenige Male beobachtet, sei es, weil sie für einen Turnus
schlecht erreichbar waren, oder weil sie sich für Messungen nicht
eigneten. Bei ihnen kennte immerhin ein gewisser Schwankungsbereich
festgestellt werdun (Anhang l). Eine engere Uahl von (1976)
20 Quellen wurden in 14-läglichen Abständen gemessen. Von diesen
wurden Ganglinien der Erträge und Temperaturen erstellt. (frhang 5a-e)
Diese Quellen konnten in der Folge beurteilt werden (Kap. 5.4.)
In allen bekannten Beobachtungsrohren und Schächten wurden
14-täglich der Grundwasserspiegel und die -temperatur
gemessen. Bei den neueren Fassungen bestehen Schreibpegel. Die
dort gemessenen Grundwasserspiegel konnten bis zur Inbetriebnahme
der Pegel zurückverfolgt werden. Ebenso waren von einigen Fas¬
sungen Handmessungen früherer Jahre bekannt. Alle Ablesungen
und Beobachtungen wurden in Ganglinienplänen aufgezeichnet
(Anhang 5f-n ).
Die Quellerträge wurden mit drei Ausnahmen mit der Stopuhr
und geeichten Messkübeln von 2, 10 und 30 1 bestimmt.
1. Bei der Suenerliquelle Frick wird die geschüttete Uassermenge
über eine Wasseruhr aufsummiert. Die Summe erscheint auf einer
Anzeigetafel, wo sie wöchentlich abgelesen wird.
- 53 -
2. Am Fassungsrohr der Quelle des Eiker Oorfhachs wurde ein recht¬
winkliger Messüberfall nach THOMPSON montiert- Der Quellertrag
ist eine Funktion der Uasserspiegelhöhe im Überfall und eines
experimentell bestimmten Uberfallkoeffizienten. Dieser wurde bei
niedrigem Abfluss mit einer gleichzeitig ausgeführten Behälter-
messung bestimmt.
3, Das Reservoir der ehemaligen Brünnengenossenschaft "am Zoll"
in Stein ist heute ausser Betrieb. In ihm wurde unter dem Ein-
lauf des Quellwassers der Zollbrunnenquelle Shein ein Uasserzoll
nach TORRTCELLI (eine Danaide) mit 10 Ausflussöffnungen instal-
liert. Eine beliebige Anzahl dieser Offnungen kann wieder verschlos¬
sen werden (TRIJPIN, 1557», deutsch von LANGGIFH). Das Wasser im Be¬
hälter unter dem einfallenden Wasserstrahl wurde in einen zwei¬
ten gleichartigen Behälter geleitet. Im zweiten Behälter herrscht
nach den Prinzip der kommunizierenden Pö^ren der gleiche Uasser-
tt
spiegel. Über diesem wurde ein Pegelschreiber der EAÜAG montiert,
welcher die Uasserspiegelhöhe h als Gangllnie aufzeichnet,
Behältermessungen, welche bei 2 und 4 geöffneten Ausflussöffnungen
vorgenommen wurden, ergaben Eichkjrven. Dadurch konnte die Ermitt-
lung der Faktoren M.= Qusflusskoeffizient, n.f = Fläche von n Off¬
nungen in der Formel von TORRICEILLI
Q = juu . n .f . V 2 g h'
umgangen werden. Die Genauigkeit bei der Messung aller Queller-
träge liegt vermutlich innerhalb von ca. _+ 5 - 10 f.
- 54 -
4.3. HYDROGEOLDGISCHE BESCHREIBUNG DER FESTGESTEINE
4.3.1. Festqesteine mit Kluft- und Karstzirkulation
Die hydrageologische Beschreibung der Gesteine wird am be¬
sten anhand der hydrogeologischen Karte (Beilage 2) verfolgt.
Bei den Festgesteinen mit Kluft- und Karstzirkulation handelt es
sich im Untersuchungsgebiet um den oberen Muschelkalk, den Gan¬
singer-Dolomit, den Arietenkalk und den Hauptrogenstein. Der Grund¬
wasserleiter des Buntsandsteins mit Kluft- und teilueise Poren¬
zirkulation wurde nirgends angetroffen. Der "untere Dogger" ist
nur teilueise grunduasserleitend. (Schichtmächtigkeiten: v/gl. Fig. 2)
In hydrogeologischer Beziehung kommt dem oberen Muschelkalk
eine Vorrangstellung zu. Seine Mächtigkeit und sein Ausbiss in
grossen Teilen des Untersuchungsgebiets qualifizieren ihn zum
wichtigsten grunduasserleitenden Festgestein. Die harten Kalke
und Dolomite sind stark zerklüftet und durch Verwerfungen, na¬
mentlich des "rheinischen Systems" und der "Mandacher Störung",
zerbrochen. Sie gestatten eine Zirkulation entlang von Klüften.
Aufschlüsse von oberem Muschelkalk und Hauptrogenstein wur¬
den fotografiert. Die beobachteten Klüfte wurden auf Transparent¬
papier durchgepaust. Es wurden Klüfte von 1 und von 2 mm Durch¬
messer unterschieden. Die Fläche der auf dem Bild beobachteten
Klüfte, dividiert durch die Gesamtfläche des Bildes (in %), wurde
dem nutzbaren Kluftvolumen (K1) gleichgesetzt. Die gefundenen
Uerte für K' bewegten sich im Bereich zwischen 0,5 und 1,1 %.
Die Klüftigkeit wurde hier um ca. eine Zehnerpotenz grösser
angenommen, als sie z.B. UDLUFT (1972) angegeben hatte. Der Autor
wies darauf hin, dass die Genauigkeit dieser Angaben nur
ca. +1GQ % bis -50 % beträgt. In der Tiefe, bei grösserer Bela¬
stung des Gebirges, wird K1 sicher kleiner.
55
Im Platten- und Trochitenkalk wurde das nutzbare Kluftvolumen
zu ca. 0,8 % geschätzt. Der dolomitische Trigonodus-Dolornit er¬
schien in den untersuchten Aufschlüssen etwas weniger zerklüftet.
Hingegen ist insbesondere diese Serie durch chemische lieiWitterung
verkarstet, was durch die vielen Dolinen bezeugt, ist. Ein fossi¬
ler Karstschlot wurde an der neuen Strasse Schupfart - Elken auf
Kote ca. 427 m im oberen Plattenkalk aufgeschlossen. Die Durch¬
lässigkeit des Gesteins wurden aus eirem Pumpv^rsuch aus der Grund-
wasserf assuncj Thalmatt Uegenstetten, ermittelt, (Kap. 4.7.4.2.)
Die Formation des Gansin^er-Cblomit besteht aus ca. 5 m mäch¬
tigen, zerklüfteten Dolomiten. Klufhzirkulation ist insbesondere
entlang grösserer Verwerfungen möglich. Schichtquellen sind
stets auch Uerwerfung^quellen, Der Einfluss von Katst. ist von Grt
zu Grt verschieden: Bei der ausgeglichenen Schüttung der Eileten-
quelle Frick (Tab. 2) ist Karstzirkulation wenig wahrscheinlich;
bej der im Sommer 1975 versiegten Quelle Hohlenweg Frick, ist
solche anzunehmen.
Der einzige Grundwasserleiter im Lias ist der Arietenkalk.
Uegen der geringen Mächtigkeit von ca. 3 - 5 m sind keine grosse -
ren Grundwasservorkommen zu erwarten. Während Niederschlagsperio¬
den wiesen Schichtquellen hohe Erträge auf. DLe sicher breiten
und verkarsteten Hohlräume wirken auf das Sickerwasser wie ein
Drainagene tz.
Morphologisch zeichnet, sich der Haugtrogenstein "Lm Unter-
suchungsgebiot als Bildner von Schichttafeln in ähnlicher Ueise
aus wie der obere Muschelkalk, Auch er gilt allgemein als guter
Grundwasserleiter (SCHMASSMANN, in 3ACKLI & KEMPF, 1972, Tab. 4)
- 56 -
Die oolithischen Kalke sind stark zerklüftet. NABHOLZ (1956) er¬
wähnte Abstände zwischen zuei Klüften aus dem Baselbieter Tafel¬
jura von ca. 30 cm. Auch für den Hauptrogenstein wurden Fotos
von Aufschlüssen ausgewertet. Diese Auswertungen ergaben Kluft¬
volumen von 0,6 - 0,9 %, was aber im Vergleich zu denjenigen
des Hauptmuschelkalks als etwas zu gering betrachtet wurde.
Auf Grund des Schüttungsquotienten und des Retentionskoeffizien-
ten von Quellen (Kap.4.4.5.) dürfte der Hauptrogenstein eher
stärker zerklüftet sein. Auf der Tafel des Thiersteinberges und
des Homberges wurden keine Anhaltspunkte für rezente Karsterschei
nungen gefunden. Die Grenzen zwischen Zirkulation in breiten
Kluftfugen und derjenigen in engen Karsthohlräumen sind fliessend
Der "untere Dogger" ist nur teilweise grundwasserleitend.
Die Uechsellagerungen von Kalken und Mergeln zwischen Murchisonae
und Blagdeni-Schichten weisen in tektonisch beanspruchten Gebieten
eine gewisse Zirkulation auf (SCHMASSMANN, in DACKLI & KEMPF, 197
S. 97). Insbesondere die Murchisonae-Schichten sind ziemlich durch
lässig.
4.3.2. Zirkulation in Evaporitqesteinen
Zu den Evaporiten im Untersuchungsgebiet werden im wesentli¬
chen der Anhydrit, der Gips und das Steinsalz der Anhydritgruppe
und des Gipskeupers gezählt. Grosse Teile dieser beiden Formatio¬
nen sind zwar tonig ausgebildet und daher dicht; wo sie als Eva-
poritgesteine mit Grundwasser in Berührung kommen, setzt, ins¬
besondere an l/erwerf ungen, eine gewisse Zirkulation ein und die
Gesteine werden ausgelaugt.
HAUBER (1971, S. 174) sprach beim Nachweis von Auslaugungs-
erscheinungen in Salzhorizonten der Anhydritgruppe bei Basel von
"Subrosion". HARTHANN (1937) beschrieb bei Ö'schgen am Sissleufer
an der Grenze zwischen Trigonodus-Cblomit und "Duraschotter" der
- 57 -
Talsohle einen kleinen Quellaufstoss "Salzbrunnen Öschgen"
(Analyse IV/l6, Anhang 3), der einen Ertrag von 0 bis max. 2 l/min
und einen erhöhten Gehalt an te und Cl aufwies. Es handelt sich
dabei wahrscheinlich um Tiefengrundwasser aus der Anhydritgruppe,
welches im Bereich der Mandacher Störung natürlicherweise auf-
stösst. Vor dem Austritt der Quelle wird das Tiefengrundwasser
im "Huraschotter" der Talsohle durch Sicker- und Grundwasser ver¬
dünnt .
In Frick wurde artesisch gespanntes Grundwasser aus dem oberen
Muschelkalk erbohrt, welches auf Grund seines grossen Gehalts an Ca-+
,
SO,,
Na und Cl ebenfalls mit Tiefengrundwasser aus der An¬
hydritgruppe angereichert sein dürfte. (SCHMASSMANN, in DACKLI &
KEMPF, 1972, S. 96).
Über die Fliessvorgänge bei den Gipsquellen aus dem Gips-
keuper bestehen wenig Kenntnisse. Lediglich die Seckebergquelle
wurde regelmässig gemessen. Der nördL Auslauf wies in der Mess¬
periode eine ausgesprochen regelmässige Schüttung auf, (Kap. 4.5.2.)
während der südl. mit Drainage-Uasser angereichert ist. Augen¬
scheinlich schwankten aber auch die Erträge der anderen Quell-
aufstösse aus dem Gipskeuper nur wenig. Gemäss der Karte der
Strukturisohypsen, Fig. 4, entspringen r!ie Giphquellen an der
Basis des Gipskeupers, möglicherweise an der Basis des ca. 2 m
rnächtigsn Grenzdolomits der Lettenkohle, der in diesem Fall auch
als "teilweise grundwasserführend" umschrieben werden müsste.
- 58 -
4.3.3. Die Grunduasserstauer
Als undurchlässig und damit grunduasserstauend gelten das
Grundgebirge aus Kristallin souie die hier ebenfalls nicht un¬
tersuchten Formationen des Rotllegenden (Perm) und der Uellen-
bildungen (3ACKLI & KF.MPF, 1972, S. 17/94). Ebenso sind uirt er¬
wähnt grosse Teile der Anhydritgruppe dicht. Auch der Anhydrit¬
dolomit im Dach dieser Formation ist im Untersuchungsgebiet
wasserundurchlässig, denn die Quellen des oberen Muschelkalks
treten an der Schichtgrenze Anhydritdolomit - Trochitenkalk aus.
Im Keuper sind die meisten Formationen grunduasserstauend,
so die Alaunschiefer der Lettenkohle und grosse Teile des Gips-
keupers. Da der Schilfstandstein im Untersuchungsgebiet mit
Ausnahme des "Katzenfluhgrabens" zwischen Stein und Gbermumpf
nirgends in Rinnenfazies (Sandsteine) ausgebildet, ist, (Kap. 2.7.4
und sich kaum von den dichten Mergeln der roten Uand und von den
oberen bunten Mergeln über dem Gansingep-Dolomit unterscheidet,
sind sie ebenfalls dicht.
Der Lias besteht mit Ausnahme des Arietenkalks aus wasser¬
undurchlässigen Schichten. Die Insektenmergel sind hydrogeolo-
gisch nicht von den oberen bunten Keupermergeln, die Schichten
über dem Arietenkalk, nämlich Obtusustone bis zum Dach des Lias,
nicht von den daruberliegenden Dpalinustonen zu trennen. Letztere
bilden das mächtigste, ununterbrochen undurchlässige Gesteins¬
paket der in dieser Arbeit betrachteten Schichten,
- 59 -
4.4. KARST
4.4.1. Entwicklung der Druckzonen im Karst
Die Entwicklung von Druckzonen im Karst bei Isoklinalstruk-
tur wurde von 3ACKLI (1970, Fig. 7) für den allgemeinen Fall er¬
klärt. Von diesen Druckzonen finden sich im Untersuchungsgebiet,
die folgenden: a) Seichter Karst ohne tiefen Karst, kein K?rst-
wasserspiegel, Schichtquelle; b) Tiefer Karst unter seichtem
Karst mit ungespanntem bzw. mit durch lehmige Alluvionen subar¬
tesisch gespanntem Karstwasserspiegel, Grundwasserfassung im
tiefen Karst; c) Tiefer Karst, artesisch gespannt durch undurch¬
lässige Deckschicht.
4.4.2. Seichter Karst
Im oberen Muschelkalk herrscht in den Tafeln des Eikerberg^
und des Schupferterbergs von Stein bis Eiken seichter Karst. Der
Eikerberg ist isoklinal ausgebildet; die Schichtquellen entsprin¬
gen am Nordhang. SE von MünchwLlen wird im Eich eine f]ache An¬
tiklinale postuliert; nach SE, gegen die Mandacher Störung,
verschwindet der obere Muschelkalk in den Untergrund.
Im Gewölbe des Uabrig herrscht ebenfalls seichter Karst
vom Distel bis auf jene Kote NU von Uegenstetten und von Schup¬
fart, wo die Basis des Trochitenkalks im Untergrund verschwindet.
In diesem Gebiet treten Schichtquellen auf beider. Seiten des
Gewölbes auf, die stärksten jedoch im Hättetal S von Obermumpf,
nämlich die Obermatt-, die Hofnet- und die Dättetalquelle mit
zusammen durchschnittlich ca. 750 l/min.
- 6G -
Da der Trigonodus-Oolomit auf den Hochflächen der Tafeln
oberflächlich lehmig verwittert, sickert Niederschlagswasser
relativ langsam in die Tiefe. Verwerfungen wirken für das Schicht¬
wasser drainierend, so dass die meisten Schichtquellen an tekto-
nisch vorgezeichneten Stellen austreten. Karstquellen sind häu¬
fig "verdeckt", d.h. sie entspringen einem Gehängeschutt, welcher
die Basis des Quellsammlers verdeckt, z.B. Richtbrunnenquelle und
Frauenho.lzquelle, beide Gemeinde Stein. Sie stehen damit im Gegen¬
satz zu den "unverdeckten" Karstquellen, welche direkt dem Fels
entspringen.
Seichter Karst herrscht • auch im Gansinger-Cblomit, Arietenkalk
und Hauptrogenstein des Untersuchungsgebiets. Im Gansinger-Cblo¬
mit und im Arietenkalk fliesst Schichtwasser in Richtung des
Schichi.f allens. Verwerfungen wirken drainierend. Insbesondere ist
der Gansinger-=03lomit im Sichletenhnf- und im Eichbühlgraben
schinhtwasserführend. Das Schichtwasser tritt am Ausbiss von
Verwerfungen als Schicht- und Verwerfungsquellen wieder aus.
Während im Gansinger-Dolomit einige Quellen nur verzögert auf
Niederschlagsereignisse reagierten, z.B. die Eiletenquelle Frick,
sprachen die Quellen aus dem Arietenkalk auf Niederschläge sofort
an. Bei beiden Grundwasserleitern wurden Quellen angetroffen,
welche im Sommer 1976 austrockneten, nämlich im Gansingar-Dolomit
die Hohlewegquelle Frick, im Arietenkalk die Quelle "Berger"
E i k e n .
- 61 -
Im Unte:rsuchijngsgebiet versinkt der Hauptrogenstein nicht
unter dem Vorflutniveau. Im Thiersteinberg und Hornbecg herrscht
deshalb ebenfalls seichter Karst. Niederschlagswasser versickert
sofort vollständig bis zum Grundwasserstauer. Bäche fHessen
keine. Das Schichtwasser fliesst in Ritphtung des Schichtf allens
und tritt in Schichtquellen wieder zu'.age.
Wegen der relativ grossen Wasserwegsamkeit des Ge¬
steins ist im Hauptrogenstein trotz der grossen Mächtigkeit der
Formation bei Trockenheit nur noch eine geringe Wassermenge ge¬
speichert. Die grösste Quelle am Fusse des Hombergs, die "äusse¬
re Wasserfallen" l\! Faandel bei Wittnau, wies einen Retentinns-
— 3köpffizienten vcn c< = 11.10 /Tag auf, entsprechend einer mitt¬
leren theoretLschen Aufenthaltszeit von 95 Tagen. (Kap. 4.5.3.2.)
Die wichtigsten Karsterscheinungen ah der Oberfläche sind eine
grosse Anzahl von Dolinen im Trigonodu$-Cblomit auf den Hochflä¬
chen der Tafelberge. Wie die Schichtquellen treten sie auch be¬
vorzugt an Uerwerfungen auf, so dass ih einigen Fäller: ein hydro-
geologischer Zusammenhang zwischen Dolinen und Quellen vermutet
wurde.
4.4.3. Der Markierunqsversuch "Volliueidguelle Oschqen'*
4.4.3.1. Die hydroqeoloqischen Werhältnisse am Seckeberq
Aus der Karte der Strukturisohypsen, Fig. 4, ist ersichtlich,
dass die Tafel des Seckeberg nach E in Richtung zur l/olliweid-
ti
quelle Qschgen fällt. Sie taucht etwa dort unter die Talsohle ab
(Ausbildung von tiefem Karst). Die Nor'dflanke des Seckeberg ist
mit Gehängeschutt bedeckt. Eine gewisse Menge Karstwasser ent¬
leert sich unterirdisch in den "Duraschotter" der Talsohle
(SCHMASSriANN, in URSPRUNG et al., 1974, S. 317)
- 62 -
Vor dem Markierungsversuch wurde angenommen, ein grosser
Teil der Entwässerung des Seckeberg erfolge über die Uolliueid¬
quelle (mittlerer Quellertrag 1976 Q = 233 l/min), während die
Thalquelle im Norden der Tafel mit ca. 50 l/min ein relativ
kleineres Einzugsgebiet beanspruche, und die Karstquelle des
Eiker Dorfbachs mit einem Durchschnittsertrag zwischen 1000 und
1500 l/min eher die südlich gelegenen Abschnitte der Tafel ent¬
wässere .
Norduestlich der Uolliueidquelle liegen mehrere Dolinen hin¬
tereinander im Trigonodus-Dolomit. Eine von ihnen eignete sich
für einen Markierungsversuch, da an ihrer Basis ein grosser Fuchs¬
bau bestand, welcher die lehmige Uerwitterungsschicht abdeckte und
in einen Karstschlot mündete.
4.4.3.2. Zweck des Markierunqsversuchs
Mittels künstlich eingespeistem und markiertem Uasser wurde
versucht, den Weg des Sicker- und des Schichtwassers im Erdinnern
bis zu seinem Austritt zu verfolgen und die Aufenthaltszeit des
markierten Uassers zu bestimmen. Damit würde die Durchlässigkeit
des dortigen oberen Muschelkalks bestimmt.
4.4.3.3. Ausführung und Ergebnis
Am 12. Oktober 1976 um 10:00 h wurden 2,1 kg Fluoreszein in
50 1 Lösungsmittel (94 % Uasser, 5 % Alkohol, 1 % Ammoniak) gelöst
und in die erwähnte Doline (Koo.: 641'175/263'400, Kote 455 m)
3eingespeist. Dann uurde mit 1,5 m Uasser nachgespült. Das Uasser
versickerte bis am Schluss des IVachspülens vollständig. Am Tag
darauf fielen bei einem Geuitter total 10 mm Niederschlag. Uäh-
rend 8 Tagen uurden in der Uolliueidquelle (Koo.: 642'460/263'740,
Kote 340 m, horizontale Distanz zur Einspeisungsstelle 1130 m,
- 63 -
Gefälle 10 %) alle 3 h, und während weiterer 8 Tage alle 6 Stun¬
den Uasserproben entnommen. Der Quellertrag wurde vom 12. - IB.,
die Temperatur bis am 16.10.1976 gemessen. Die Niederschläge
wurden dem Schreibblatt des Regenschreibers Frick entnommen.
Im Fassungsrohr des Eiker Dorfbachs (Kon.: 641'050/264'000,
Kote ca. 385 m, Distanz ca. 660 m, Gefälle ca. 11 %) und im
Stollen der Thalquelle Eiken (Koo.: 641'180/264 * 310, Kote
ca. 365 m, Distanz ca. 950 m, Gefälle ca. 9 %) wurden im Quell¬
wasser Säckchen mit. Aktivkohle zum allfäll igen Farbrückhalt de¬
poniert.
Die Auswertung der Uasserproben erfolgte mit einer UV-Lampe
(Nachweisgrenze 10'
kg = 0,001 mg/l) gegenüber 10 Vergleichsln-
sungen als Standards von 10 bis IG kg/l. Die Sichtbarkeits¬
grenze liegt bei ca. 0,07 mg/l.
Der erste Farbnachweis gelang am 14.10*1976, 18:00 h
(ca. 0,07 mg/1); das Maximum wurde am 14.10.1976, 21:00 h er¬
reicht (ca. 0,09 mg/l); der letzte Farbnachweis erfolgte am
16.13.1976, 03:00 h (ca. 0,03 mg/l).
Von den 2,1 kg Farbstoff wurden in der Volliweidquelle in
8 Uasserproben ca. 10 - 20 gr wiedergefunden. Der Schwerpunkt
unter der Konzentration-Zeit-Kurve befindet sich bei 64 h nach der
Einspeisung. In den beiden anderen Quellen traf in der Zeit van
12. - 28.10.1976 keine Farbe ein (Fig. 8).
4.4.3.4. Diskussion
Mit \ - 1 % der eingespeisten war die in der Volliwe'dqjelle
wiedergefundene Farbstoffmenge ausserordentlich gering. Der gross-
te Teil der 15*550 l gefärbten Uassers hatte sich einen anderen
Ueg als in die Volliweidquelle gesucht. Falls das Uasser zur
CTi
1B.
17.
16.
15.
14
13.
12.
A*
.
Ä_
10
*"^^\
..-•
,..-'
\.
200_
400
10,0
10,5
'.'-
*'.*
m/h
17,7
II
(Frick)
mm
in
N
l/min
inQ
°C.
inT
Farbe/l
mg
n.**
.'••
*64h/1130m
n
0,01
_
0,1
6197
Oktober
Oschgen",
"l/olliueidquelle
Markierunqsv/ersuch
8:
Fig.
- 65 -
Quelle des Eiker Dorfbachs geflossen uäre, müsste seine Fliess¬
geschwindigkeit weniger als 41,3 m/d betragen haben. Uäre es
in Richtung der Thalquelle geflossen - seine Fliessgeschwindig-
keit uäre kleiner als 59,4 m/d gewesen.
Es ist zu vermuten, dass die Dolinen, welche auf der Karte
wie Perlen an einer Schnur wirken, einer Verwerfung folgen, wel¬
che in nordwestlicher Richtung 200 - 250 m nordwestlich der Secke-
berghöfe ins Sissletal zieht. Das versickerte Uasser floss eventu¬
ell durch die Verwerfung und den Gehängeschutt hindurch in den
11 Ouraschotter" der Talsohle. In jenem Fall wäre die Farbe im
Grundwasserstrom derart verdünnt worden, dass sie in der Grund¬
wasserfassung Uidematt Eiken als einzigem Grundwasseraufschluss
in ca. 850 m Distanz kaum mehr hätte wahrgenommen werden können,
zumal diese Fassung stark mit Sisslewasser angereichert wird.
Hit der aus der Doline wiedergefundenen Farbe ergab sich
für das von dort stammende Quellwasser eine mittlere Abstandsge¬
schwindigkeit von v = 424 m/d, entsprechend einer Aufenthalts-s
zeit von 2 2/3 Tagen. Diese Zeit ist sehr klein und lässt auf
eine intensive Uerkarstung schliessen, denn die aus dem Retenti-
onskoeffizienten berechnete mittlere Aufenthaltszeit der Quelle
liegt mit 56 - 115 Tagen bedeutend höher (vgl. Kap. 4.5.3.).
Möglicherweise ist dieser Zuflussweg von der Doline her nicht
repräsentativ für die übrigen Fliesswege und -Vorgänge.
- 66 -
4.4.4. Tiefer Karst
Tiefer Karst wurde im oberen Muschelkalk des Untersuchungs¬
gebiets an drei Stellen festgestellt:
In Uegenstetten uurde 1967 in der Talsohle 38,2 m tief durch
eine Ueruerfung gebohrt (SCHMASSNAIMN 1968) Unter 3,3 m lehmiger
und 1,5 m kiesiger Alluvionen wurden 7,4 m Trigonodus-Dolomit ,
nur 22,7 m stark verkarsteter Hauptmuschelkalk und 2,3 m Anhydrit¬
dolomit durchfahren. Der Grundwasserspiegel stellte sich subarte¬
sisch in ca, 2 m Tiefe auf ca. 429 m ein. Ein Zusammenhang mit
dem nachfolgend besprochenen Karstwasservorkommen von Schupfart
ist unwahrscheinlich, weil sich die flache AntiklinalR des Uabrig
dazwischenlegt. Anlässlich des Pumpversuchs vom 3. - 16.11.1967
konnten aus der Bohrung mit 520 mm Durchmesser 600 l/min bei
na. 9 m Absenkung aus dem Hauptmuschelkalk gefördert werden,
(vgl. Tab. 7)
NU von Schupfart st.össt die Quelle Oltig Schupfart auf Kote
432 m mit 300 - 500 l/min in der Talsohle des Eischingerbachtals
auf. Aus dem Fassungsschacht werden mit einer Pumpe 300 l/min
bei einer Absenkung von 1 - 2 m entnommen. Dabei dürfte es sich um
ein durch lehmige Alluvionen gespanntes Karstwasser handeln,
welches am Quellort aufstosst, wo eine kleine Ueruerfung quer durch
das Tal zieht. An beiden Talrändern ist Plattenkalk aufgeschlos¬
sen. Die Grunduassermächtigkeit dürfte, aus der Höhenlage zu
schliessen, etwas mehr als 25 m betragen. Ein in ca. 830 m Distanz
E von Schupfart auf Kote ca. 460 m in den Trigonodus-Dolomit abge¬
schlachteter, 7 m tiefer Sodbrunnen dürfte jedoch nur Sehichtwasser
ersch Hessen.
- 67 -
Anlässlich der Tiefbohrung von Frick aifSteinsälz wurde artesisch ge¬
spanntes Tiefengrunduasser aus dem Muschelkalk erschlossen,
welches bei 19,5 C. subthermal auf Kote 342 m mit. ca. 5 atü
ausfloss. Das Wasser stieg nach dem Durchörtern der Lettenkohle
aus dem Dach des Trigonodus-Dolomits auf.
4.5. ERTRAGS- UND TEMPERATURSTUDIEN AN QUELLEN
4.5.1. Die Kennwerte von Quellen
In einem möglichst vollständigen Quellenkataster (Anhang l)
wurden der Name, die Kummer aus dem Kataster von MUHLBERG (1896),
die Koordinaten, die Meereshöhe, der Quellsammler (Fest- und
Lockergesteine), der Quelltyp, Schüttung und Temperatur mit Datum,
technische Anlage und, soweit bekannt, die Verwendung und die Be¬
sitzverhältnisse einer Quelle angegeben.
Von den genauer untersuchtpn Quellen wurden in Tab. 2 nebst
Name, Lage in politischer Gemeinde und Exposition, die Ertrags-
und Temperaturverhältnisse umschrieben: Maximal- und Mini malus vte
mit Datum (Q,
Q . ,T
,T
.
), durchschnittliche Schüttungenxmax mm' max mm'
'J
Q7
(März - Dezember) und 0-107^ (j'ahuar ~ Dezember), Schüttungs-
quotient Q :Q . ,
Temperaturampl i.tude AT und Fläche E = 1975
max min'K '
N-V
des theoretischen Einzugsgebiets gemäss Kap. 3.2,
4.5.2. Der Hahresqanq der Quellschüttunqen und der Schüttunqs-
q u 01 i h n t
Der Jahresgang der Quellschüttungen WLrde in Form von Gang¬
linien vom März 1975 bis März 1977 linear aufgezeichnet. (Anhang 5)
1975 zeichnete sich durch stark schwankende Erträge aus.
Die intensiven Niederschläge von Anfangs Duni, August, und Mitte
November liessen keine Entwicklung eines spätsommerlichen Trocken¬
wetterabflusses zu. Anders 1976: Das letzte grössere Niederschlags--
ereignis, welches die Quell ertrage stark ansteigen liess, fand
Mitte Februar 1976 statt. Dann stellte sich eine, für den Sommer
ICO
cnI
9.76
7.
012.75
2.
20,0
N483
639'930/264'155
EIKEN
"Berger"
Quelle
76
23.8.
1,4
12.75
1.
100
E530
640l900/261'890
FRICK
Loggisbrunnenquelle
9.76
7.
1,3
10.74
31.
120
E383
642'700/261'655
FRICK
Glurhaüdenquelle
ARIETENKALK
4.76
20.
2,2
2.76
17.
11,5
NE
417
642'300/262«150
FRICK
"Brand"
Quelle
9.76
2.
012.74
28.
60,0
N488
641'305/262'455
FRICK
Hohleuegquelle
6.76
23.
2,7
12.74
30.
10,6
S455
641'600/261'960
FRICK
Eiletenquelle
GANSINGERDOLOMIT
11.76
2.
22,9
2.77
22.
270
tt
ttTt
FRICK
Süd
Seckebergquelle
2.76
3.
30,0
2.75
15.
80,0
E403
641,790/263'030
FRICK
Nord
Seckebergquelle
GIPSKEUPER
8.74
30.
40
2.77
22.
1000
»NE
340
642'460/263»740
Ö'sCHGEN
Volliueidquelle
6.76
29.
250
ca.
2.77
8.
000
2»
N405
641'000/263'750
EIKEN
Dorfbachquelle
2.11.76
60
9.75
15.
800
NE
365
641'090/264'415
EIKEN
Brieglibrunnenquelle
2.11.76
26,1
2.77
22.
206,7
N365
638'850/265'210
STEIN
Zollbrunnen
2.11.76
02.76
17.
23,7
ttii
IISTEIN
süduest
Frauenholzquelle
29.11.76
2,3
2.76
17.
24,2
ttit
ttSTEIN
oben
Frauenholzquelle
16.11.76
22,6
3.75
3.
800
N350
638'520/265'480
STEIN
unten
Frauenholzquelle
MUSCHELKALK
OBERER
Datum
min
•Q
um
Dat
max
Q
tion
Exposi
Kote
Koordinaten
Quelle
der
Name
Quellen
von
Kennuerte
2:
Tab.
IUD
cn
29.11.76
5,1
2.77
22.
143
tttt
itFRICK
ost
Dorf
Ob
Quelle
9.76
7.
9,1
2.77
22.
158
N365
644'550/261'320
FRICK
uest
Dorf
Ob
Quelle
Schotter
"höherem"
aus
SCHOTTERQUELLEN
29.11.76
5,1
31.10.74
30,0
S482
640'600/259'735
UITTNAU
Geissbrunnenquelle
9.76
7.
5,2
2.76
17.
66,7
NU
640
639*075/261*175
SCHUPFART
Uest
Berg
am
Quelle
9.76
7.
12,0
9.75
5.
47,8
NU
645
639'180/261'190
SCHUPFART
Ost
Berg
am
Quelle
Dogger"
"unterem
und
stein
Hauptrogen¬
aus
SCHUTTQUELLEN
16.11.76
31,2
2.75
7.
205
U420
643'675/260'720
FRICK
Suenerliquelle
9.74
11.
0,3
30.12.74
30,0
S600
639'800/260'600
GlPF-OBERFRICK
Berg
u.d.
Quelle
8.74
30.
40,0
2.77
22.
1900
S605
639*425/260'120
UITTNfiLt
(gesamt)
Uasserfallen
DOGGER"
"UNTERER
UND
HAUPTROGENSTEIN
Datum
min
•Q
Datum
max
Q
sition
Expo¬
Kote
Koordinaten
Quelle
der
Name
Fortsetzung
Quellen,
von
Kennuerte
2:
Tab.
oI
"Berger"
Quelle
5,2
75
15.2.
7,8
7.76
15.
13,0
4*210
G©
3,0
8,0
Loggisbrunnenqu.
7,4
2.76
3.
6,6
7.76
13.
14,0
9'360
72
10,0
-
Glurhaldenquelle
3,7
3.75
15.
9,4
9.76
7.
13,1
7'220
96
11,0
15,0
ARIETENKALK
"Brand"
Quelle
4,0
3.75
31.
8,1
9.75
15,
12,1
3'380
5,2
6,7
Hohleuegquelle
3,1
29.12.75
7,6
6.76
15.
10,7
15*760
©o
10,0
11,0
Eiletenquelle
3,2
4.76
20.
9,6
7.76
13.
12,8
14'910
3,9
5,0
6,0
GANSINGERDOLOMIT
Süd
"
Nord
Seckebergqu.
5,3
2,1
1.76
17.
2.76
17.
6,5
9,6
8.75
10.75
22.
3.
11,8
11,7
66'000
t
11,8
2,7
48,8
37,4
81,0
44,9
GIPSKEUPER
Uolliueidqu.
2,2
14.12.76
8,5
6.76
15.
10,7
473'700
250
230
350
Eiken
Dorfbachqu.
2,7
4.77
5.
8,5
9.75
16.
11,2
788*400
8-
-
Brieglibrunnenqu.
1,8
2.76
17.
9,8
8.76
23.
11,6
304*000
14,3
>100
300
Zollbrunnenqu.
1,5
5.76
21.
9,2
9.76
21.
10,7
139'000
7,9
61,0
-
süduest
"4,1
16.12.75
9,1
7.76
13.
13,2
Jo°
4,0
-
oben
"4,2
2.76
3.
8,0
8.75
22,
12,2
[l68'680
10,5
6,7
-
unten
Frauenholzqu.
2,5
2.76
3.
8,2
6.76
29.
10,7
135,4
76
220
MUSCHELKALK
OBERER
Quelle
der
Name
TA
Datum
min
.T
um
Dat
max
TE
min
max
.:Q
Q
1976
31975
Fortsetzung
Quellen,
von
Kennuerte
2;
Tab.
-oI
Ost
Dorf
Ob
Qu.
2,1
4.75
23.
8,8
Uest
Dorf
Ob
Qu.
2,3
2.12.75
9,2
Schotter
"höherem"
aus
SCHOTTERQUELLEN
-
Geissbrunnenqu.
2,1
3.75
31.
9,6
Uest
Berg
am
Qu.
0,9
29.12.75
7,5
Ost
Berg
am
Qu.
1,0
2.76
17.
7,5
Dogger"
"unt.
und
Hauptrog.
aus
SCHUTTQUELLEN
Suenerliquelle
Berg
u.d.
Qu.
3,0
3.75
31.
7,0
(ges.)
Uasserfallen
2,8
16.12.75
7,1
DOGGER"
"UNTERER
UND
HAUPTROGENSTEIN
Quelle
der
Name
TA
Datum
min
.T
9.76
7.
11,7
72*450
\25,1
15,0
21,0
9.76
21.
11,5
117,4
24,0
37,0
15.10.76
11,7
11'700
5,9
822,2
7.76
9.
8,4
48*900
r12,8
16,0
33,0
7.76
9.
8,5
14,0
16,0
22,0
""""
115*300
6,6
60
113
76
13.7.
10,0
3*750
120
2,0
2,5
7.76
13.
9,9
447*900
250
230
350
Datum
max
TE
min
max
.:Q
Q
1976
Q
1975
Fortsetzung
Quellen,
von
Kennuerte
2:
Tab.
- 72 -
1976 wohl vielerorts charakteristische Periode mit Trockenuetter-
abflüssen ein, uelche bei den meisten Quellen bis fast Ende Dahr
verfolgt werden konnte. Erst anlässlich der ergiebigen Nieder¬
schläge mit Schneefall vom Dezember 1976 und, bei gleichzeitiger
Schneeschmelze, von Mitte Februar 1977 erholten sich die Quellen
wieder.
Es uurden "unverdeckte" und "verdeckte" Karstquellen sowie
Schuttquellen unterschieden. Die Beobachtungen zeigten, dass die
drei verschiedenen Quelltypen verschieden auf Niederschläge re¬
agierten. Formationsbedingte Unterschiede wurden nicht festgestel
Die "unverdeckten" Karst-Schichtquellen reagierten nahezu sofort
massiv auf Niederschläge. Zu diesen gehörten z.B. die Volliweid-
quelle Oschgen (Muschelkalk-Snhichtquelle), die Glurhalden- und
Loggisbrunnenquellen Frick (Lias-Schichtquellen) und die drei
"Wasserfallen" Uittnau (Hauptrogenstein-SchichtqueHer). Bei der
Zol.lbrunnenquel.le Stein (Muschelkalk-Schichtquelle) konnte nach
der Erstellung eines Uasserzolls im August 1976 festgestellt wer¬
den, dass sie ebenfalls nahezu sofort, aber nur kurzfristig und
oft nur geringfügig auf Niederschläge reagierte. Interessanter¬
weise sprach die Eiletenquelle Frick (Gansingep-Dolomit-Schicht-
quelle) nur schwach auf Niederschläge an. Die Mineralquelle
Seckeberg Nord Frick (Gipskeuper-Schichtquelle) reagierte währen
der ganzen Untersuchungsperiode sogar kaum auf Niederschläge; sie
blieb im Erguss nahezu konstant. Anscheinend wirken die mit der
Tiefe abnehmenden Faktoren Kluftweite und l/erkarstung dämpfend
auf die Schüttung von tiefgründig austretenden Karstquellen.
- 73 -
Verdeckte Karstquellen reagierten verzögert auf Niederschlä¬
ge, z.B. die Suenerliquelle Frick (Hauptrogenstein-Gehängeschutt).
Bei dieser Quelle uurde anhand der häufig erfolgten Ablesungen am
Wasserzähler ein etuas unruhiger, im Trend aber insbesondere 1976
stetiger Verlauf des Ertrags erkannt.
Nur relativ/ schwach auf Niederschläge reagierten auch die
Schuttquellen, z.B. die Quellen ob dem Dorf Frick (Schuttquellen
aus dem "höheren" Schotter am Hübeli) und die Geissbrunnenquelle
Wittnau (Schuttquelle aus Hauptrogenstein-Gehängeschutt).
Zur Ermittlung des Schüttungsquotienten (Q :Q .) uurde
a a—a fvmax min'
der Maximalertrag der Untersuchungsperiode durch den Minimaler¬
trag dividiert. Wo er grösser als 100 uar, uurde er in der hydro-
geologischen Karte, Beilage 2, mit zuei konzentrischen Kreisen
hervorgehoben. Die höchsten Werte uurden bei den "unverdeckten"
Karstquellen festgestellt, nämlich ca. 250 bei der Volliueid-
quelle, ca. 170 bei der "äusseren Wasserfallen", und ca. 120 bei
der Quelle unter dem Berg Gipf-Qberfrick (Hauptrogenstein). Die
Quellen Hohleueg Frick und "Berger" Eiken versiegten im
Sommer 1976. Auch die Frauenholzquelle Südwest Stein (Muschel-
kalk) versiegte damals, denn sie bildet den natürlichen Überlauf
der grösseren Quellen Frauenholz "unten" und "oben". Die Eileten-
quelle Frick hingegen uies einen Schüttungsquotient von 3,9 auf,
ein weiterer Hinueis auf eine geringe Beeinflussung durch Nieder¬
schläge .
Die "verdeckten" Karstquellen ergaben nicht viel kleinere
Werte. Vielmehr scheinen sich im Fels die mit der Tiefe abnehmen¬
de l/erkarstung und Kluftueite auch bei der Amplitude der Quell-
schüttung auszuwirken.
- 74 -
Die Schüttungsquotienten der Schuttquellen waren im all¬
gemeinen klein; sie schwankten zwischen 4,G und 25,1. Sie lagen
damit im unteren Bereich der Spannweite der Karstquellen.
Einen Spezialfall stellte die Gipsquelle Seckeberg Nord
Frick mit ihrem Wert von 2,7 dar. Keine andere Quelle floss der¬
art konstant. Diese Konstanz dürfte zusätzlich zu den erwähnten
Argumenten auch mit einer geringeren Zirkulation zu erklären sein.
Der Zusammenhang zwischen dem Schüttungsquotienten und dem
Retentionskoeffizienten wird in Kap. 4.5.3.4. erläutert.
4.5.3. Die Auswertung von Trockenwetterlinien (TUL)
4.5.3.1. Theorie
Die Interpretation der TUL von Quellen und Bächen ist relativ
alt. BQUSSINESQ führte 1877 den Begriff des Retentionskoeffizien¬
ten P<- ein, welcher Konstante im Exponenten der allgemeinen Aus¬
lauffunktion ist.
_oc tQ, = Q . e Erklärungen siehe Figur 9
Dieser Funktion gehorchen abnehmende Quellerträge mehr oder weniger,
wenn im Einzugsgebiet kein Niederschlag fällt, der den Er¬
trag wieder ansteigen Hesse.
BURGER (1956, S. 49) stellte an der Areusequelle fest, dass
die Schüttung der ersten paar Tage nach einem relativen Höchster¬
trag dieser Formel nicht gehorchte. Nach KELLER (l96l) beginnt
die Periode der TUL erst nach ca. 3-4 Tagen. ZEIIMO-MAHMALAT
(1973, S. 49) rapportierte eine jahreszeitliche Schwankung des
Retentionskoeffizienten, während TRIPET (1973) für die Areuse¬
quelle den konstanten Uert uon p(.= 0,026/Tag annahm.
- 75 -
Fig. 9 ; Theorie zur Auswertung von Tropkenwetterlinien
In Q
ex = Steigung der Geraden
= Periode des Trockenwetterabflusses
= Beginn dieser Periode
= Schluss dieser Periode«"7
= Schüttung zur Zeit t ; Dimension: m /Tag
= Schüttung zur Zeit t,; Dimension: m /Tag
Qi = Q.- oc(t,-t )
, .
•ev 1 o' = exponentiielle Abnahme der Schüttung
c*- =
In q - In Q_12__
= Retentionskoeffizient; Dimension: Taget
«* QM (t)= / Q dt = — = zum Zeitpunkt t gespeicherte Grund-
„
o<1.0 J Ä- o . J/ wassermenge, in m
li = in der Beobachtungsperiode abgeflossene „
Grundwassermenge, in m
V(tx) = / Q dt = ^(tQ) - ^(t^to)= zum Zeitpunkt t, gespeicherte Grundwasser- ~
menge, in m
aus der Modelltheorie:
Z = mittlere theoretische Aufenthalts1 zeit (residence time) des
Grundwassers im Erdinnern
Prinzip der'Black Box":
J-V
r
/''-&„)
Definition von £" :
Q Qo
6 *
Xin Tagen
- 76 -
BURGER (1959, S. 275) verfolgte die Theorie weiter und ermittel¬
te die Grundwassermengen, welche zum Zeitpunkt t bei der Schüt¬
tung Q im Reservoir bzw. Einzugsgebiet gespeichert sind. UEYER
(1972, S. 93) ermittelte zusätzlich diejenigen, welche in der
Zeitperiode t - t, abfliessen und diejenigen, welche zum Zeit¬
punkt t, bei der Schüttung Q, bis zum Versiegen der Quelle noch
frei auslaufen können.
Nach IPIBQDEN (pers. Mitt.) gilt für den Spezialfall der ex-
ponentiellen Auslauf funktion, dass l/cx- der mittleren theoretischen
Aufenthaltszeit "f,
im vorliegenden Falle eines frei auslaufenden
Grundwasserteilchens im Reservoir, entspricht. Nach den Box-Model¬
len von GARRELS, NcKENZIE & HUNT (1975, Kap. 2) ist diese Annahme
einleuchtend. Dort gilt nämlich
Reservoirinhaltu =
Auslauf
m (t )oc o
. Nach Fig. 9 heisst das: <r- =
ich UEYER (1972, S. 93) ist ^(tj = —
<x~ ^O'
und somit ist X = l/oc •
4.5.3.2. TUL der Quellen in der Untersuchunqsperiode
Uährend 1975 und in den vorangegangenen Jahren nur in Einzel¬
fällen TUL zur Verfügung standen, bietete sich im Trockenjahr 1976
die seltene Möglichkeit, Auswertungen von TUL nahezu simultan an
mehreren Quellen im Untersuchungsgebiet auszuführen. Die dabei
ermittelten Retentionskoeffizienten schwankten zwischen
ol = 0,0035/Tag (Quelle am Berg Ost Schupfart) und öt = 0,048/Tag
(Hohlewegquelle Frick). Die zugehörigen mittleren theoretischen
Aufenthaltszeiten betrugen 285 bzw. 21 Tage.
Es war nicht möglich, die oL -Koeffizienten der untersuchten
Quellen einem bestimmten Quellsammler zuzuordnen. Eher besteht
-o
Uittnau
Uasserfallen
Äussere
9ti
Eiken
"3erger"
Quelle
17
Jest
und
Ost
Schupfart,
Berg
an
Quellen
16
undsüduest
unten
Stein,
Frauenholzquellen
14
Stein
Zollbrunnanquelle
13
Ost
und
Uest
Trick,
Dorf
Ob
Quellen
12
Gipf-Gberfrick
Berg
dem
unter
Quelle
11
Frick
Suenerliquelle
8
Frick
Eiletenquelle
5
Frick
Hohleuegquelle
4
Eiken
Brieglibrunnenquelle
2
Oschgen
lle
V/olliueidque
1
26
169
78
115
0,039
0,0059
0,013
0,0087
1,1
11,3
27,3
109
5,7
17,1
46,9
225
42
70
42
83
20.4.-1.6.76
20.4.-29.6.76
18.5.-29.6.76
68.6.7
6.4,-2
41
44
190
45
43
119
71
21
95
89
0,024
0,023
0,0053
0,022
0,023
0,0084
0,014
0,048
0,011
0,01]
1,1
^,7
71,5
12,5
49,7
70
3,0
1,2
40
.190
2,4
23,7
98
38,5
193
112
4,7
13,3
104
333
32
63
60
51
59
56
32
50
91
50
19.3.-20.4.76
17.2.-20.4.76
19.3.-18.5.76
2.3.-20.4.76
1.2.-1.4.75
5.3.-30.4.76
19.3.-20.4.76
2.3.-20.4.76
2.3.-1.6.76
2.3.-20.4.76
!7
h.
14
13
1.
12
r.
12
85421
Tg
7r
l/Tage
PC
l/min
l/min
)(t
Q
Tage
1o
-tn
tZeit
Tage
l/Tage
l/min-^
)\t
Q^
l/minoJ
vo
)(t
Q
Tage
1o
-t,
tZeit
Ouli)
(Mitte
Sommer
-Frühlinq(April)
Mai)
(Mitte
Frühling
-Feb.)
(Mitte
Uinter
Nr.
Quellen
von
TrockenuetberlLnien
der
Au.'-uertunqen
3;
Tab.
ICO
-0
106
285
113
54
145
66
95
91
56
0,0094
0,0035
0,0088
0,019
0,0069
0,015
0,011
0,011
0,018
5,2
12
33,3
0,1
30
0,5
11,1
30,1
76,9
7,8
15,4
7C
0,8
98
2,2
207
5]96
43
71
84
112
172
97
56
58
52
26.7.-7.9.76
28.6.-7.9.76
I.6.-23.8.76
15.6.-5.10.76
19.3.-7.9.76
18.5,-23.8.76
28.6.-23.8.76
2.6.-30.7.74
18.5.-9.7.76
U.
16
0.
16
u.
14
h.
14
13
11
981
Tage
1/Tage
0£-
l/min
nl/mi
o'
vo
)(t
Q
Tage
1o
-t,
tZeit
1976
Minimalabflüsse
Oktober)
(Mitte
Herbst
-Mai)
(Mitte
Sommer
Nr.
(hörtSatzung)
Quellen
von
Trockenuetterlinien
der
Auswertungen
3:
Tab.
- 79 -
ein Zusammenhang zwischen dem Schüttungsquotienten und dem
oc -Koeffizienten einer Quelle und dem 1/erkarstungs- bzw. Zer-
klüftungsgrad des Gesteins. Auch wurden keine Unterschiede
zwischen "unverdeckten" und "verdeckten" Karstquellen und
Schuttquellen festgestellt. Nur absolut gesehen, lagen die Re-
tentionskoeffizienten der Fricktaler Quellen höher als vergleich¬
bare Werte von Quellen aus einer Rissmoräne des Mittellands.
Aus Tab. 3 ist ersichtlich, dass die Retentionskoeffizien¬
ten einzelner Quellen 1976 starken Schwankungen unterworfen waren,
z.B. jene der Volliweidquelle Qschgen von 0,0087 bis 0,018/Tag.
Ein allen Quellen gemeinsamer Trend konnte auch hier nicht fest¬
gestellt werden. Die Mechanismen, welche zur zeitlichen Verände¬
rung der oC -Uerte führen können, stehen nach wie vor zur Diskus¬
sion.
4.5.3.3. Quellabfluss unmittelbar nach Niederschlägen
BÜRGER (1956, S. 50) stellte bei der Areusequelle in den
ersten Tagen nach Niederschlägen einen gegenüber dem exponentiell
abnehmenden Trockenwetterabfluss kleineren Quellertrag fest.
Er addierte zur Formel für die TUL ein weiters quadratisch
Q.abnehmendes Glied von der Form Q, =
.Seine kombinier¬
te Abflussformel lautete somit:
n n
~
-*t ö(iQQ, =
Q . e +nt c/O / -, n j_ \ 2
(1+ (3t)'
vot0~
Po'(1+/Jt)"
Die täglichen Behältermessungen vom 14.7. - 8.11.1969 an
der Richtbrunnenquelle Stein sowie zwei ausgewählte Abflussgang¬
linien vom Pegelschreiber des Uasserzolls an der Zollbrunnenquelle
vom 3. - 14.9,1976 erwiesen sich für die Beurteilung des Quell¬
abflusses unmittelbar nach Niederschlägen als günstig.
- 80 -
An der Richtbrunnenquelle uurde versucht, die beiden Abflussformeln
Q, = f (<*• ) und Q, = f ( ß ) für eine beginnende Trockenwetterperio-
de aufzutrennen und separat aufzuzeichnen. Dabei wurde der wirk¬
liche Verlauf des Quellertrags nicht schlecht angenähert. Im
Falle der Zollbrunnenquelle wurden kurzfristige Beeinflussungen
innerhalb der TUL untersucht. Die quadratisch abfallende Funktion
vermochte nur den Beginn des Ertragsrückgangs zu beschreiben.
Bis zum Erreichen der exponentiellen TUL vergingen 2-j bis 3 Tage.
4.5.3.4. Darstellung des Schüttunqsverhaltens
Das Schüttungsverhalten einer Quelle wurde in den vorange¬
gangenen Abschnitten durch den Schüttungsquotienten und den Re-
tentionskoeffizienten charakterisiert. Der erste lässt eine Un¬
terscheidung zwischen ausgeglichenen und unausgeglichenen, der
zweite eine Unterscheidung zwischen schnell und langsam absin¬
kenden Erträgen zu. Meist reagieren unausgeglichene Quellen
mit schnell absinkenden Erträgen, also eher "schlechte" Quellen,
nervös auf das Niederschlagsgeschehen, während sich umgekehrt die
ausgeglichenen mit langsam absinkenden Erträgen, also eher "gute"
Quellen, träge verhalten.
Im Schüttungsquotient - Retentionskoeffizient - Diagramm
(Figur 10) wurden die beiden Zahlenwerte aller Messungen an
Fricktaler Quellen aufgetragen. Die in den vorigen Abschnitten
gewählte Unterscheidung in "verdeckte" und "unverdeckte" Karst¬
quellen liess sich bei dieser Darstellung nicht durchführen.
(Quellen, welche versiegen, lassen sich so überhaupt nicht dar¬
stellen.) Typische Karstquellen, deren Quellsammler einen hohen
Uerkarstungsgrad und weite Klüfte aufweisen, z.B. die Volliueid-
ODI
TiJ.'
—•
gsquotient
Schüttur.
Vl?7-
,-
11
=r
icL
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a
"-7fc
1-ial
if
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a
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Quelle
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Quelle
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Quellen
ae
11
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ae
11
ej
qi
Lr
en
eu
c
0.01
File
CD
cu
tn
o
Diagramm
-^etentionsxoeffizient
-ient
auot
ungs
tSchub
10:
Fi.).
- 82 -
quelle Oschgen, die "äussere Uasserfallen" Uittnau und die
Quelle "Unter dem Berg" Gipf-Oberfrick, beschränken sich zwar
auf die Quadranten Q :Q .= 10G - 1000 bzu. (X = 0,1 - 0,001.
max mm ' '
Karstquellen, deren Quellsammler einen niedrigeren Verkarstungs-
grad bzu. kleinere Klüfte aufweisen, nämlich Zollbrunnenquelle,
Brieglibrunnen- und Eiletenquelle, dann die "verdeckten" Karst¬
quellen Frauenholzquelle "unten" und Suenerliquelle sowie die
Schuttquellen Ob dem Dorf Uest und Ost und Am Berg Uest und Ost
Hessen sich hingegen nicht auseinanderhalten. Sie streuten
stark um den Punkt Q :Q .= 10 und e*. = 0,01.
max min'
Vergleichsweise wurden in Fig. 10 auch liierte von Quellen
aus einer Riss-Moräne am Lindenberg, Kantone Aargau und Luzern,
eingetragen. Interessanterweise überlappen sich die Uerteberei-
che für Fricktal und Lindenberg kaum; die Moränenquellen gelten
als "besser" als die Karst-, Kluft- und Kalkschuttquellen des
Fricktaler Tafeljura.
Die Punkteschar auf Fig. 10 ist so angeordnet, dass eine
Ausgleichskurve gezeichnet werden kann, welche vermutlich ei¬
ner mathematischen Beziehung gehorcht (z.B. einer Ellipse). Uenn
alle Quellen auf einer solchen Kurve lägen, ginge der zweite
Uert aus dem ersten hervor, und eine Quelle wäre mit der einen
Angabe bereits charakterisiert. Die Querschläger nach oben
(z.B. Eiletenquelle Frick) und nach unten (z.B. Quelle Ob dem
Dorf Ost Frick, 1976) zeigen aber, dass auch eher ausgeglichen
Quellen mit schnell absinkenden Erträgen und eher unausgeglichen
Quellen mit langsam absinkenden Erträgen auftreten, welche eine
grosse Streuung bewirken.
- 83 -
4.5.4. Die Quellwassertemperaturen
Die Ganglinien der Quellwassertemperaturen sind aus Beilage
ersichtlich. Es zeigte sich allgemein, dass die Temperaturen der
grösseren Quellen weniger starken Schwankungen unterworfen waren
als die der kleineren.
Im Sommer 1976 wurde versucht, die Verzögerung der Maximal-
temperaturen von Quellen gegenüber der Lufttemperatur festzustel
len. Die höchsten Lufttemperaturen stellten sich Ende Ouni mit
Werten bis über 35 C. ein. Die kleineren Quellen reagierten
bereits im 3uli darauf. Bei jenen mit hohem Ertrag stellte sich
die Maximaltemperatur mit einer Verzögerung von 1-g- - 3-g- Monaten
erst zwischen August und Oktober 1976 ein.
Das Auftragen der Temperatur in Funktion der Kote, wie es
von DACKLI & KLEIBER (1943) für Quellen des Gotthardgebiets aus¬
geführt worden war, ergab sowohl für die Sommermaxima 1976
wie auch für die LJintermin ima 1975/1976 sehr grosse Streuungen.
Es zeigte sich, dass im angetroffenen Bereich von nur ca. 250 m
Höhendifferenz und bei nur 24 Werten die lokalen Eigentümlich¬
keiten zu stark dominierten.
Die Temperaturen der Quellen mit hohem Ertrag schwankten
in der Untersuchungsperiode deutlich weniger als jene der Quel¬
len mit kleinem Ertrag, parallel zur im Sommer 1976 festgestell¬
ten Verzögerung. Amplituden unter 3 C. wurden insbesondere bei
den ertragsstarken Muschelkalkquellen (l,5 - 2,7 C.) und den
Schuttquellen (0,9 - 2,9 C.) festgestellt. Solche über 3 C.
wurden bei den Quellen aus dem Gansinger-Dolomit (3,1 - 4,0 C.)
und dem Arietenkalk (3,7 - 7,4 C.) nachgewiesen. (Tab. 2)
- 84 -
i q. 11: I" g m p e i a t u i a in p 1 i I 11 ri e
Auf en t ha 11.s/1; i t -
I) iaqrainm f ü i TJuü 1 lmi
- 85 -
De kleiner die Amplitude der Quelllwassertemperatur, desto
eher wird die mittlere Jahrestemperatur der Luft erreicht. Uenn
Quellwasser aus nur wenig zerklüftetem und verkarstetem Gestein
nach einer langen Aufenthaltsdauer im Erdinnern an der Erdober¬
fläche austritt, sind im Prinzip die Voraussetzungen für sehr
kleine Amplituden erfüllt. Tatsächlich ist ein gewisser Zusammen¬
hang zwischen Temperaturamplitude und der theoretischen mittleren
Aufenthaltszeit erkennbar (Fig. 11).
4.6. HYDRDGEOLOGISCHE BESCHREIBUNG DER LOCKERGESTEINE
4.6.1. Die Grundwasserleiter
Zu den Grundwasserleitern unter den Lockergesteinen wurden
im Untersuchungsgebiet nebst Schuttbildungen die "höheren" Schot¬
ter, die "Duraschotter" der Talsohlen und der Rheintalschotter
gezählt.
Im Bergsturz-, Sackungs- und Gehängeschutt herrscht Poren¬
zirkulation vor, insbesondere im Schutt des Hauptrogensteins, wo
die einzelnen Ooide örtlich einen grossen Sandanteil ergeben.
Anderseits bewirkt kantiger Schutt in Grobkies-Grösse teilweise
eine Zirkulation in relativ weiten Fugen. Im splittrig brechen¬
den Schutt des oberen Muschelkalks wurden solche Verhältnisse
bei der Neufassung der Richtbrunnenquelle Stein (KEMPF, pers.
Mitt.) und bei der Fassung einer "verdeckten" Karstquelle auf
Kote 440 m NE Sänglete bei Obermumpf, angetroffen. Eine
Verkarstung des Karbonatschutts wurde nirgends nachgewiesen
(vgl. Kap. 6.1.3.).
- 36 -
Sowohl die "höheren" Schotter als auch die "Duraschotter"
der Talsohle weisen hydrogeologisch ähnliche Eigenschaften auf:
Es handelt sich im ganzen Untersuchungsgebiet um lehmhaltigen
bis lehmigen und sandigen Kies, uie aus Bohrprofilen in den Tal¬
querprofilen hervorgeht (Anhang 4). Die Zirkulation des Grund¬
wassers geschieht ausschliesslich in Poren. Lehmige Zwischenla-
gen, die das Grundwasser in Stockwerke unterteilen, wurden bei
den Schottern nicht angetroffen. Hingegen waren in Kiesgruben ört¬
lich geringmächtige feinsandige Linsen aufgeschlossen, z.B. in
der Kiesgrube an der Autobahn N 3 bei Gschgen.
Auch im Rheintalschotter herrscht Porenzirkulation. Dort
war die Durchlässigkeit und damit auch die nutzbare Porosität
an allen beobachteten Stellen grösser als im "Juraschntter" der
Talsohlen. (Kap. 4.7.4.2.) Der Unterschied zum letzteren be¬
steht im geringoren Feinkornanteil des ersteren. Dagegen fanden
sich in Kiesgruben im Sisslefeld zu "Nagelf]uh" verkittete
Schotterpartien, welche die Durchlässigkeit lokal verringern.
4.6.2. Die Grunduasserstauer
Eine geringe '}is sehr geringe Durchlässigkeit und damit
grundwassersta;iende Wirkung weisen die folgenden Gesteine auf.
Die risse iszeiiliche Grundmoräne besteht, aus einem gering durch¬
lässigen Lehmfilm. Die sandig-lehmigen Ablagerungen an der Basis
des "Duraschotters" der Talsohle (siehe Talquerprofile, Anhang 4)
sind ebenfalls grundwasserstauend. Gehänge-, Schwemm- und Ueru.it-
terungslehme sowie Bachschuttkegel sind in der Regel dicht. Nach¬
gewiesenermassen sind es die Schwemm] ehme der Talauen von Schupf art
und von LJegenstetten, wie Sondierschlitze von HARTMANN (1947) bzw.
die 1957 von SCHMASSMANN ausgeführte Bohrung zeigten.
- 87 -
4.7. DIE GRUNDUASSERIIERHALTNISSE IN DEN LOCKERGESTEINEN
4.7.1. Der Grundwasserstrom im "Juraschotter" der Talsohle
4.7.1.1. Schwankungen des Grundwasserspiegels
Im "Duraschotter" der Talsohle des Sissletales und dessen
Seitenästen fliesst ein relativ ergiebiger Grundwasserstrom.
Sein Grundwasserspiegel wird stark von den infiltrierenden Bä¬
chen beeinflusst, welche nach Niederschlägen, inbesondere nach
solchen im Winterhalbjahr, Hochwasser führen. Aber auch die
Niederschläge selbst beeinflussen den Grundwasserspiegel, ins¬
besondere im Oberlauf der Bäche und in talrandnahen Lagen. An¬
hand der Ganglinien des Grundwasserspiegels 1974 - März 1977
kann ersehen werden, wie sich nach denl ergiebigen Niederschlä¬
gen vom Oktober 1974 bis Dezember 19741 und vom Eebruar 1976
die gespeicherte Grundwassermenge langisam verminderte.
Die Bodenfeuchte, welche sich nach den Niederschlägen
einstellt, wird während der Vegetationsperiode von den
Pflanzen wieder transpiriert (RICHTER & LILLICH, 1975, S. 155).
Im Sommer 1975 hingegen bildete sich rjach ergiebigen Nieder¬
schlägen sogar im August eine gewisse Menge Grundwasser neu.
1975/76 blieben die Uinterniederschlägje aus; die Grundwasser-
spiegel sanken in der Folge im Herbst 1976 auf einen tiefen
Stand.
Die Amplituden des Grundwasserspiegels zwischen den hohen
Grundwasserständen vom Februar 1970 und den niedrigen vom
Oktober 1972 wurden für einige Grundwasserfassungen gemessen.
Sie betrugen in der Grundwasserfassung
Mühlematt Bozen 2,1 m
Ob Dorf Frick 3,3 m
Stieracker Frick 2,5 m
Bluemet Dberfrick 2,2 m
Langenfeld Oschgen 2,6 m
Uidematt Eiken 6,2 m (Infiltration)
Die doppelt bis dreimal so hohen Amplituden der in Bach¬
nähe gelegenen Fassung Uidematt Eiken im Unterlauf der Sissle
verdeutlichen den Einfluss der Bachiniltration.
4.7.1.2. Fliessrichtunq, Gefälle und Mächtigkeit des Grunduassers
bei Niederwasser
Aus sämtlichen, für das Untersuchungsgebiet zur Verfügung
stehenden Grundwasserspiegelmessungen, auch Einzelmessungen aus
unverrohrten Bohrungen, wurde versucht, einen mittleren Grund¬
wasserstand zu ermitteln. Aus der Interpretation dieser Zahlen
entstand die Darstellung der Isohypsen des Grundwasserspiegels
bei niedrigen Grundwasserständen vom 30. 9. 1974 (Beilage 2).
Im Sissletal von der Mühlematt Bozen bis etwa zur Mür.dung
des Startlebaches, und im Bruggbachtal von der Bluemet Gberfrick
bis etwa zur Fassung Im Dorf Gipf, fliesst das Grundwasser mit
einem Gefälle von 12 - 16 %o generell talabwärts. Von der Mün¬
dung des Startlebaches bis zur alten Fassung Ob Dorf Frick, wo
sich die Sissle am rechten Talrand befindet, fliesst das Grund¬
wasser nur in Sisslenähe parallel zum Bach mit einem Gefälle von
ca. 12 %o. Südlich davon fliesst es eher in Richtung zum Bach
hin mit einem geringen Gefälle von ca. 6 %o. Es scheint, dass
hier eine gewisse Menge Hangwasser vom "höhe.ren" Schotter Hübeli
und von der Hauptrogensteintafel in den "Duraschotter" der Tal¬
sohle zufliesst.
- 89 -
Im Seitental des Bruggbachs beträgt das Grundwassergefälle
zwischen Oberfrick und Gipf 9-14 %o. Bedingt durch den Fels¬
riegel und die Grundwasseraustritte versteilt sich das Grund¬
wassergefälle im unteren Dorfteil von Gipf stark, um gegen
Frick wieder flacher zu verlaufen.
Von Frick bis oberhalb von Eiken fliesst das Grundwasser
generell in Talrichtung mit einem durchschnittlichen Gefälle von
8-9 %o. In der Gegend von Eiken beträgt es zwischen 6 und 7 %o.
In Sisslenähe bei der Fassung Uidematt wurde es wegen der
Beeinflussung durch Sissleinfiltrat mit ca. 8 %o angenommen.
Talabwärts versteilt es sich zu ca. 10 - 12 %o bei der grossen
Sisslekurve, um im Bereich von Grund nochmals abzuflachen. Darauf
ergiesst sich das Grundwasser deltaförmig mit einem Gefälle
in der Grössenordnung von 15 - 20 %o ins Sisslefeld. Aus dem
"höheren" Schotter im Lei ist durch die Bohrungen für die Auto¬
bahn N 3 ein Hangwasserspiegel mit einem sehr steilen Gefälle
gegen das Sisslefeld nachgewiesen. In Kap. 4.9.2. wurde belegt,
dass von der Muschelkalktafel her mit einem nennenswerten Hang-
wasserabfluss von max ca. 600 l/min gerechnet werden muss. Im
Sisslefeld wurden die Isohypsen jenen von DACKLI (1970/1975)
angepasst (Beilage 2).
Die in Beilage 2 eingezeichneten Isopachen der Grundwasser-
Mächtigkeit dienen als Hilfsmittel bei der Ermittlung der Feld¬
ergiebigkeit des Grundwasserstroms. Geringe Grundwassermächtigkei¬
ten unter 5 m waren an den Rändern des Grundwassergebiets sowie
beim Engnis von Gipf zu erwarten. In Gipf wurde Lias bereits in
geringer Tiefe ergraben. Daneben wurde aber auch in der Fassung
- 90 -
Stieracker Frick eine geringe Mächtigkeit von 4,6 m nachgewiesen.
Generell dürften die tiefsten Grunduasserrinnen bis etua nach
Frick Mächtigkeiten zuischen 5 und 10 m, von Frick bis Fiken
zuischen 10 und 15 m aufueisen und etua in der Talmitte verlaufen
tt
Zuei Profile von Bohrungen auf Steinsalz bei Oschgen zeigen, dass
die Rinne dort lokal über 20 m tief ist und sich eher an der
nordöstlichen Flanke des Tals befindet.
In der Gegend von Eiken wurden durch die Bohrungen für die
Autobahn N 3 in Sisslenähe ebenfalls geringe Grundwassermächtig¬
keiten von ueniger als 5 m angetroffen. Es ist anzunehmen, dass
die tiefste Rinne unter dem Dorfkern durchzieht und dort mehr
als 10 m Grunduassermächtigkeit aufueist.
4.7.1.3. Flurabstand bei Hochwasser
Auf Grund der gemessenen Grunduasserspiegel bei Hochwasser-
verhältnissen vom 1.12.1974 uurde eine Karte mit Isopachen des
Flurabstands konstruiert (Fig. 12). Dessen Mächtigkeit ist bei
der Beurteilung der Grundwasserqualität wichtig, da die verti¬
kale Sickerstrecke mit einem Selbstreinigungsprozess verbunden
ist (Kap. 6.1.4.). Ferner spielt sie eine Rolle bei der Beurtei¬
lung einer künstlichen Grundwasseranreicherung.
In der tiefsten Talaue in Bachnähe betrug der Flurabstand
am 1.12.1974 durchwegs weniger als 5 m. Sehr geringe Trocken-
tiefen wurden in den Grundwasserfassungen Uidematt Eiken mit
1,1 m, und Stieracker Frick mit 2,7 m gemessen. In der Fassung
von Eiken, welche in 45 m Distanz vom Ufer entfernt liegt, sind
häufige bakteriologische Beanstandungen die Folge der ungünstigen
Lage, während die in 65 m Distanz vom Ufer entfernte Fassung von
Frick in der Regel den bakteriologischen Anforderungen entspricht,
(Kap. 6.1.4.)
HORNUS5EN 46616
46619
U •M
TOCX
STBUCKER
FTKK
iNEUktT
i ui 266
OBERFHCK
BLUEf*T
Gipf
000
25
1
m5
Aquidistanz
1.12.1974vom
Hochwasser
beim
FLURABSTANDS
DES
ISOPACHEN
12
Fig
-
OSCHGEN
LANGEWELD
264
STEIN
BALMJACKEH
- 92 -
ii it
Uo sich der Bach nicht in den Duraschotter der Talsohle
eingefressen hatte, entstand ein Zwischenbereich mit Flurabstän¬
den zwischen 5 und 10 m, so z.B. zwischen Gberfrick und Gipf
und in der Gegend um Frick. Westlich von Hornussen wurden eben¬
falls nur solche zwischen 5 und 10 m angetroffen, obwohl sich
dort die Sissle einige Meter in den Schotter eingefressen hatte.
Bei diesen Trockentiefen konnten keine Korrelationen zu bakterio¬
logischen Befunden mehr gefunden werden.
Am Südrand des "Duraschotters" der Talsohle in Frick und
im westlichen Teil des Sissletals zwischen Frick und Eiken, im
nicht durch die jüngste Bacherosion beeinflussten Teil der
Schotterflur, ergaben sich Trockentiefen von 10 - 15 m. Die
ii
Grundwasserfassung Langenfeld Oschgen wies eine solche von 12,5 m
auf. Sie vergrössert sich nördlich von Eiken noch weiter, wo in
Bohrungen für die Autobahn IM 3 bei mittleren Grundwasserspiegeln
solche von mehr als 15 m erreicht worden waren.
4.7.1.4. Speisung des Grundwassers und seine Beziehung zu den
Bächen
Das Grundwasser im "Duraschotter" der Talsohle wird durch
Bachinfiltration, daneben auch durch Niederschläge und durch
unterirdisch zusickerndes Hangwasser gespeist.
In Tab. 4 wurde festzustellen versucht, mit welcher Art
von Grundwasser-Neubildung die Grundwasserspiegelanstiege in
den einzelnen Fassungen erklärt werden können. (Die Sicker-
wasseranteile IM — V/ betrugen 1975 421 mm, 1976 294 mm.)
- 93 -
Tab. 4; Ermittlung der Grundwasser-Neubildung
Stieracker
Frick
Bluemet
Ober-
frick
Neumet
Frick
Langen¬feld
Oeschgen
U i d e m a 11
Eiken
Nutzbare Porosität
nach MAROTZ
n', in % 15 16 15 17 18
Summe der Grund-
uasserspiegel-anstiege S, 1975
in mm
Grundwasserneubil-
dung S.n1,
1975
in mm
Sickeruasseranteil
N = 935 mm
./. V = 514 mm
Grunduasserneubil-
dung infolge von
Bachinfiltration
und Hanguasserzu-
flüssen, in mm
4000
600
421
179
8400
1344
421
923
6400
960
421
539
2600
442
421
21
3900
702
421
281
Summe der Grund-
uasserspiegel-anstiege S, 1976
in mm
Grunduasserneubil-
dung S.n', 1976
Sickeruasseranteil
N = 773 mm
./. \i = 479 mm
Grunduasserneubil-
dung infolge von
Bachinfiltration
und Hanguasserzu-flüssen, in mm
2600
390
294
96
5300
848
294
554
3300
495
294
201
1500
255
294
5600
1008
294
714
Einzelereignisse:
Datum 1 2 Grunduasserspiegelerhöhung in mm
30.8.75
30.3.76
13.2.76
4.10.76
27,0
12,522,0
8,5
6,61,42,74,3
300
0
400
0
500
150
400
0
0
600
100
0
600
0
450
40
2000
0
1 Niederschlag in mm
2 Niederschlagsintensität in mm/h
- 94 -
Insbesondere in den Fassungen Bluemet Dberfrick, Neumet
Frick und Uidematt Eiken werden die Grunduasserspiegelanstiege
weniger durch versickerte Niederschläge als vielmehr durch
infiltrierendes Bachuasser und ev. etwas Hangwasser hervorgeru¬
fen. 1976 betrug die Grundwasser-Neubildung durch Infiltration
in der von Hangwasser am wenigsten beeinflussten Fassung Uide¬
matt Eiken das 2,5-fache des Sickerwasseranteils, nämlich zu¬
sätzliche 714 mm. Bei der Fassung Stieracker Frick ist dieser
Anteil relativ gering, nämlich ca. 33 % bis 43 % des versicker¬
ten Niederschlags, und bei der Fassung Langenfeld ist ein sol¬
cher Anteil kaum nachweisbar.
TROHLER (1976, S. 359) untersuchte die Grösse der Grund¬
wasserneubildung durch Niederschläge in der Talebene des Berner
Seelandes. Dieses Grundwassergebiet zeichnet sich dadurch aus,
dass die Neubildung nur über Niederschläge erfolgt ; Bachinfiltra¬
tion und Hangwasserzuflüsse spielten keine Rolle. Im Fricktal hin¬
gegen nimmt der Anteil der Niederschläge an der Neubildung von
Ort zu Ort sehr unterschiedliche Werte an.
Bei der Untersuchung von vier einzelnen Niederschlagsereig¬
nissen erwies es sich, dass das Grundwasser im Fricktal zwar
ähnliche Niederschlagsmengen benötigt wie das Berner Seeland,
um mit einer Spiegelerhöhung zu reagieren, dass diese im Einzel¬
fall jedoch 10 bis 100 mal mehr beträgt als dort, als Folge der
Anreicherung mit Bachwasser. Die Verhältnisse im Berner Seeland
sind nicht mit denen im Fricktal vergleichbar.
- 95 -
Die Speisung des Grundwassers durch unterirdisch zufliessen-
des Hanguasser war schwieriger zu ermitteln. Unterirdischer Ab-
fluss von Karstuasser des oberen Muschelkalks ins Grundwasser
der Talsohle ist gemäss der Bilanzrechnung, Tab. 8, für einzel¬
ne Muschelkalktafeln anzunehmen. Vom "höheren" Schotter Hübeli
südlich von Frick wurde ein solcher Zufluss auf Grund der Grund¬
wasser-Fliessrichtung vermutet.
Die Beziehun2en_zwischen der Sissle bzw. des Bruggbachs
und_dem_Grunduas^ser variieren von Ort zu Ort je nach Grundwasser¬
stand. Bis etwa zum Zusammenfluss von Sissle und Bruggbach liegt
der Grundwasserspiegel meist etwa auf den Niveau des Bachwasser¬
spiegels. Je nach Hoch- und Niederwass^rverhältnissen bilden sich
kleine Druckdifferenzen aus und es entsteht lokal und zeitweise
In - oder Exfiltration.
Dauernde Infiltration als Ausnahme wurde zwischen 1974 und
März 1977 im Haupttal oberhalb von Frick im Talquerprofil der
Bohrungen Nr. 4661.5 - 4661.7, im Tal des Bruggbachs im Bereich
der Bluemet Oberfrick angetroffen. Unterhalb von Gipf bis zum
Zusammenfluss der beiden Bäche wird im Tal des Bruggbachs Infilt¬
ration vermutet.
Dauernde Exfiltration oberhalb von Frick, als weitere Aus¬
nahme, wurde im Haupttal im Talquerprofil der Bohrungen 4661.8
und 4661.9 westlich von Hornussen nachgewiesen. Beim Aufnehmen
eines Temperaturprofils entlang der Sissle im Sommer 1976 wur¬
den ab Einmündung des Zeiher Bachs bis in ca. 250 m Distanz
sinkende Temperaturen festgestellt; erst weiter bachabwärts
nahmen sie wieder zu. Zwischen 1974 und März 1977 lagen die
Grundwasserstände in den Rohren 4661.8 und 4661.9 immer höher
- 96 -
als der Sissleuasserspiegel. Vermutlich fliessen auf dieser
Strecke im Mittel etua 60 l/min Grundwasser in die Sissle.
(durchschnittliche Spiegeldifferenz ca. 5 cm, Gefälle zur
Sissle hin ca. 10 %, k = 0,8 mm/sec). Mit der Sisslekorrektion
1977 wurden die Verhältnisse unter Umständen verändert.
Im Seitental des Bruggbachs wurde in der Talverengung
von Gipf bei Grabarbeiten 1976 der Fels aus Lias in ca. 1,5 m
Tiefe angetroffen. Dort keilt der Grunduasserleiter nahezu aus.
Die Beziehungen zum Bruggbach sind fast vollständig unterbrochen
da die Gipferquellen mit einem Gesamtertrag von 600 - 1000 l/min
austreten. HARTMANN (1932) erkannte sie als Grundwasseraustritte
uelche heute ungenutzt in den Bruggbach fliessen. Es handelt sie
um einen nennenswerten Teil des Grunduasserstroms.
Vom Zusammenfluss der beiden Bäche an ist dauernde Infiltra
tion von aachwasser ins Grundwasser zu erwarten. Der Grundwasser
spiegel lag dort dauernd tiefer als der Sisslespiegel. Als ex¬
tremer Fall von Infiltration trocknet die Sissle in frockenjah-
ren von Eiken bis ins Sisslefeld ganz aus.
- 97 -
4.7.1.5. Vollständige \/ersickerunq der Sissle
Aus dem geologischen Längsprofil, Fig. 15, ist ersicht¬
lich, dass der Grundwasserspiegel bei Mittelwasser etwa ab
Frick tiefer liegt als der Bachwasserspiegel, d.h. die Sissle
infiltriert von dort an bachabwärts ins Grundwasser. Von Interes¬
se ist der Abfluss beim Querprofil Uidematt Eiken, da dort die
ober- und unterirdischen Abflussanteile bestimmt werden können
(Limnigraph). Die Ganglinien des Sissleabflusses 1974 - März
1977 gehen aus Anhang 5 hervor.
Als Folge der vollständigen Infiltration von Sisslewasser ins
Grundwasser trocknete die Sissle vom Oktober bis Dezember 1962
im gesamten Unterlauf bis hinauf nach Eiken aus. Etwa 1972 wurde
der Bach im Raum Eiken umgeleitet und in ein neues Bachbett ver¬
legt.
Nach längerdauernden niederschlagsfreien Perioden zwischen
Dezember 1975 und Juli 1976, nämlich vom 18. - 31.12.1975 (14 Ta¬
ge), vom 15.2. - 11.3.1976 (26 Tage) und vom 5.6. - 7.7.1976
(33 Tage), führte die Sissle von Ende Duni bis etwa Mitte Sep¬
tember 1976 derart wenig Uasser, dass sie in ihrem Unterlauf
wiederum vollständig versickerte und austrocknete. Vom 29.6. -
9.7., 11./12.7., 14. - 20.7. und 22. - 27.8.1976 war das Bachbett
bis über den Standort des Pegelschreibers hinaus trocken.
In dieser Zeit erfolgte der gesamte Abfluss des Einzugsgebiets
unterirdisch. Der Eiker Dorfbach, welcher ca. 600 m unterhalb der
Limnigraphenstation in die Sissle mündet, verlor sein Uasser
nach wenigen Metern im damals trockenen Bachbett der Sissle.
In der hydrogeologischen Karte wurde eingezeichnet, ab welcher
Stelle die Sissle in der trockensten Zeit kein Uasser mehr führte.
- 98 -
Tab. 5: Ermittlung der spezifischen Infiltrationsquote der Sissle
unterhalb von Eiken
10.8.1976 Sissle Uidematt Eiken: 314.69 m.u.H. = 2640 l/min
Zuflüsse '
Eiker Dorfbach
rieglibrunnenquelle Eiken ca. = 800 l/min^Mühlequelle
3440 l/min
Sissle trocken ab Rohr Nr. 23 (KUS)Distanz 2150 m
spezifische Infiltrationsquote pro Laufmeter Bachbett:
l_16_l/min_i_m'
23.8.1976 Sissle Uidematt Eiken: 314.675 m.ü.M. = 1080 l/min
Eiker Dorfbach
Zuflüsse ^ Brieglibrunnenquelle Eiken
Nühlequelleca. = 3 00 l/min
1380 l/min
Sissle trocken ab Brücke Zufahrt zur Autobahn N 3
Distanz 160 0 m
spezifische Infiltrationsquote pro Laufmeter Bachbett:
0_l9_l/min_Jt_m»
7.9.1976 Sissle Uidematt Eiken: 314.68 m.u.H. = 1560 l/min
Eiker Dorfbach
Zuflüsse ^Brieglibrunnenquelle Eiken
Mühlequelleca. = 500 l/min
2060 l/min
Sissle trocken ab Brücke Grossmatt - Bord
Distanz 2620 m
spezifische Infiltrationsquote pro Laufmeter Bachbett:
0,8 l/min . m'
- 99 -
Am 10. und 23.8. und am 7.9.1976 wurde beim Schreiber ein
Abfluss festgehalten und gleichzeitig eine Stelle des vollstän¬
digen l/ersickerns bestimmt. Durch Ermittlung der Distanz zwi¬
schen Pegel und Uersickerungsstelle wurde die spezifische Infilt-
rationsc|uote_£ro_Laufmeter Bachbett (DACKLI 1974, S. 132) errech¬
net. Nach Tab. 5 betrug diese am ID.8.1976: 1,6 l/min, am 23.8.:
D,9 l/min und am 7.9.1976: 0,8 l/min, immer pro Laufmeter Bach¬
bett .
Bei diesen Zahlenwerten für die spezifische Infiltration
handelt es sich möglicherweise um untere Grenzwerte. Beim Ge¬
schiebetrieb einer Hochwasserwelle sind grössere Infiltrations¬
mengen zu erwarten, während bei Niederwasser eine Kolmatierung
der Bachsohle angenommen wird (DACKLI, 1974, S. 132) Anderseits
wurden die obigen Zahlen bei Lufttemperaturen von 25 - 35 C. er¬
mittelt. Ein nennenswerter Uasserverlust infolge Evaporation war
zu vermuten.
4.7.1.6. Temperaturverhältnisse
Die Temperatur des Grundwassers wurde jeweils am tiefstrnög-
lichen Punkt gemessen. In einer Tabelle wurden die Tiefenlage
der Messung, die Extremwerte und die Amplituden dargestellt
(Tab. 6). Dazu kamen Ganglinienpläne der Temperaturen (Eig. 13)
Beim Dahresgang der Temperaturen fiel eine zeitliche Phasen¬
verschiebung zwischen den Bach- und den Grundwassertemperaturen
auf. LJo der Bach nachgeuiesenermassen infiltrierte, nämlich beim
Rohr Nr. 4661.5 und in der Eassung Uidematt Eiken, bestand ein
zeitliches Nachhinken der Grundwassertemperaturen von ca. 1-2
Monaten. In ca. 80 m Distanz vom Ufer, beim Rohr Nr. 4661.6, be-
- 100 -
Tab. 6: Grunduassertemperaturen
Beobachtungsstelle OKT
m.ü.M.
Tis-
fe
ab
OKT
m
Temperaturextremuerte in C,
AT
°C
Tmax
Datum T .
minDatum
Rohr RP 17 Bozen Müh¬
lematt
Rohr 4661.5 Hornussen
" 4661.6 "
"., 4661.7 "
" 4661.8 »
" 4661.9 "
Rohr 2, Bluemet Ober-
f rick
i 3 it it
Stieracker Frick
(Messungen 1974)Rohr X Neumet Trick
Uidematt Eiken
FEA Eiken
Rohr 52, Bäumliacker
Stein
393.80
373.80
375.20
374.20
369.30
369.70
382.90
380.20
350,00
340.50
315,53
329.80
298.72
7,5
13,0
14,0
12,0
12,0
12,0
10,0
10,0
12,5
20,0
10,0
12,0
21,0
12,0
14,8
12,1
12,6
11,2
12,1
13,3
11,7
10,0
11,6
13,6
11,7
11,4
3.10.75
26. 7.75
1.12.75
22. 8.75
3. 2.76
5. 9.75
7. 9.76
13. 7.76
Mai-Okt.
29.11.76
5. 9.75
1. 6.76
9. 7.76
10,3
6,4
9,5
8,4
9,6
9,3
9,4
9,5
9,0
10,6
9,3
10,0
10,7
3.2.76
19. 3.76
10. 8.76
2. 3.76
26. 7.75
7. 5.75
19. 3.76
17. 1.76
Januar
4. 7.75
17. 2.76
15.11.75
2.12.75
1,7
8,4
2,6
4,2
1,6
2,8
2,1
2,1
1,0
1,0
4,3
1,7
0,7
Rohr RP 16 Bozen Müh-
^lematt *
ÄRA Frick
Schacht Schmid Eiken
391.55
336.07
303.00
4,0
6,0
13,5
13,8
16,4
12,8
3.10.75
22. 8.75
15. 6.76
8,5
8,0
8,1
17. 2.76
17. 2.76
17. 2.76
5,3
8,4
4,7
Sissle Bozen Mühlematt
Bruggbach Bluemet
Oberfrick
Sissle Uidematt Eiken
391.02
314.65
CD
CD
CJ
14,9
16,1
24,6
29. 6.76
13. 7.76
15. 6.76
0,9
2,5
1,0
31.12.76
3. 2.76
31.12.76
14,0
13,6
23,6
* Grunduassersoh]e nicht erreicht
J
)
\
3
L
- 103 -
trug die Verzögerung bereits 6 Monate. Im unbeeinflussten Grund
wasser der Rohre Nr. X (Neumet) und 52 (Bäumliacker Stein) war
keine Verzögerung mehr zu erkennen. Die homotherme Zone, in wel
eher die jahreszeitlichen Temperaturschwankungen ueniger als
l/lO C. betragen, wird im Fricktal in ca. 25 - 35 m Tiefe er¬
wartet.
Im Oberlauf von Sissle (Mühlematt Bozen) und Bruggbach
(Bluemet Oberfrick) wurden jährliche Temperaturamplituden von
13,6 bzw. 14,0 C., im Unterlauf der Sissle (beim Limnigraph
Uidematt Eiken) solche von 23,6 C. festgestellt.
Ausgesprochen hohe Amplituden der Grundwassertemperaturen
in Bachnähe gaben einen Hinweis auf Infiltration von Bachwasser
ins Grundwasser. Bei den Rohren Nr. 4661.5 (8,4 C.), 4661.7
(4,2 C., durch den Zeiher Bach), in der Fassung Uidematt Eiken
(4,3 °C.) und Nr. 2 (Bluemet Oberfrick, 3,9 °C), dürfte dies de
Fall sein. Sehr kleine Amplituden wiesen hingegen die Rohre
Nr. X (Neumet Frick, 1,0 C.) und Nr. 52 (Bäumliacker Stein,
0,7 C.) auf, wo das Grundwasser kaum durch versickertes Bach¬
wasser angereichert wird. In den Beobachtungsrohren, in welchen
nicht die gesamte Grundwassermächtigkeit erschlossen worden war
ergaben sich eher höhere Amplituden als dort, wo das Grundwasse
an seiner Basis gemessen werden konnte.
- 104 -
4.7.2. Grunduasserströme in den "Juraschottern" des Möhlin-
und des Fischingerbachtals
In den schmalen, parallel verlaufenden Tälern des Möhlin- und
des Fischingerbachs bestehen kleine Grunduasserströme. Im Möhlin-
bachtal sind "Duraschotter" nur bis Zuzgen bekannt, uo ein loka¬
ler Grunduasserstrom genutzt uird. In Uegenstetten uurde aus der
Bohrung für die Fassung Thalmatt Kies von - 3,3 bis - 4,8 m
rapportiert. Dort uurde aber Karstuasser aus dem Hauptmuschel¬
kalk gefasst.
Im Fischingerbachtal uar im Kies zuischen Muli (Gipsmühle
Schupfart) und Obermumpf anlässlich einer l/ersuchsbohrung ein
Grunduasserspiegel in 6 m Tiefe nachgeuiesen uorden. Das Grund-
uasser uird nicht genutzt. Die Neubildung dieses kleinen Vor-
I!
kommens ist durch eine Uberdeckung des Schotters mit Schuemmlehm
erschuert. Der Fischingerbach verlor im Sommer 1976 nicht nachueis-
bar Wasser, so dass eine massive Anreicherung des Grunduassers
durch infiltrierendes Bachuasser nicht zu erwarten ist.
4.7.3. Die Grunduasservorkommen im Schutt und in den "höheren"
Schottern
Die Bergsturz-, Sackungs- und Gehängeschuttmassen des Thier¬
steinbergs und des Hombergs sind Quellsammler, uelche durch teil¬
weise recht ertragreiche Quellen dokumentiert sind, z.B. die
Quellen der Wasserversorgung Gipf-Oberfrick und Uittnau. Im
Sackungsschutt am Osthang des Thiersteinbergs uurde im Mittelalter
das Schichtuasser mit dem Sodbrunnen in der Burg Thierstein ge¬
nutzt.
- 105 -
Uo im Gebiet westlich von Frick Quellen aus Gehängeschutt des
Muschelkalks austreten, handelt es sich in der Regel um "ver¬
deckte" Karstquellen, denn ihr Ertrag war grösser, als dass er
aus der Versickerung von Niederschlägen im Einzugsgebiet des
Schutts allein hätte gespeist werden können.
Die "höheren" Schotter Hübeli Frick und Eilez Eiken weisen
kleinere Quellen auf. Die Quellen Qb Dorf Frick am Hübeli schwan¬
ken im Ertrag relativ uenig, die Eilezquelle hingegen versiegt
im Sommer.
4.7.4. Die Auswertung von Pumpversuchen
4.7.4.1. Ausgewertete Pumpversuche
Aus 14 Grundwasserfassungen, 5 Kleinfilterrohren und einem
Versuchsbrunnen im "Duraschotter", Rheintalschotter und im Mu¬
schelkalk wurden 16 Pumpversuche ausgewertet. Die Tabelle 7 stellt
eine Kompilation und selbst ausgeführte Vervollständigung der für
diese Arbeit erwünschten Daten dar. Dabei bedeuten:
i = Gefälle des Grundwassers in %o
r = Bohrradius von Vertikalfilterbrunnen bzw. "Ersatzradius" von
Horizontalfilterbrunnen, in m
H = Grundwassermächtigkeit im Ruhezustand vor Pumpbeginn, in m
Q = Pumpenleistung in l/min
AH = dabei erzielte Absenkung in m
In einem Ergiebigkeitsdiagramm, (^ig. 14) wurde die Absenk¬
charakteristik derjenigen Fassungen und Kleinfilterrohre darge¬
stellt, von denen anlässlich der Pumpversuche mehrere stationäre
Absenkungen erreicht worden waren. Vergleichsweise wurden auch
Ergiebigkeitsdiagramme von Fassungen aus dem Sisslefeld angefügt.
Es zeigte sich ein grosser Unterschied im Kurvenverlauf zwischen
den beiden im Rheintalschotter gelegenen Fassungen Bäumliacker
Stein und Hard Eiken, den Fassungen im "Duraschotter" zusammen mit
dem Versuchsbrunnen "Rheinchemie I" Münchwilen, und den Klein¬
filterrohren zusammen mit der Fassung Mühlematt Bozen.
Horizontalfilterbrunnen
bei
Ersatzradius
=
2,0
3U0
1,0
300
25
ca.
Pumpbetrieb
??
Schupfart
Oltig
9600
33,7
1967
0,26
?Uegenstetten
Thalmatt
2,3
510
0,4
196
5,5
1950
?10
Fr.
Stieracfer
2Nr.
Rohr
2,3
1100
0,93
1000
0,1
500
4,8
1963
0,3
3Münchuilen
IRC
1,85
4000
1,2
3200
0,5
2000
12,1
?1,0
4Stein
Bäumliacker
3,25
6000
1,45
4000
0,95
3000
16,32
1.-2.73
24,21
1Eiken
Hard
2,3
1500
1,28
900
0,45
300
5,7
5.-6.45
0,6
8,5
Eiken
Uidematt
4,6
1700
1,2
1300
0,4
300
13,95
?0,5
8,5
Oschgen
Langenfeld
3,9
530
7,9
12.1933
0,5
1,5
Gipf
Dorf
Im
1,6
1520
0,9
860
9,0
4.-5.69
0,5
12
Oberfrick
Bluemet
6,8
2000
2,25
1200
1,4
1000
16,9
1971
0,6
8Frick
II
Neumet
2,9
1720
8,4
1971
0,8
8Frick
INeumet
3,0
2000
1,07
1200
0,25
600
4,2
1950
13,81
10
Frick
Stieracker
3,3
275
6,7
Pumpbetrieb
?8
Frick
Dorf
Ob
1,41
220
0,75
150
6,2
3.74
0,07
15
4661.9J
""
2,8
120
1,77
90
7,1
3.74
0,07
15
sen
14661.8
""
2,0
160
1,04
110
7,3
3.74
0,07
15
nus-
4661.61
""
2,65
170
0,88
95
8,0
3.74
0,07
15
Hor-
4661.5^1
Nr.
Rohr
Vi4
920
2,4
800
6,8
6.60/6.62
15,4
116
Bozen
Mühlematt
ml/min
ml/min
ml/min
Tlm
%o
Einheiten
HA
QAH
QAH
QH
Datum
ri
Parameter
Pumpversuchen
aus
Ausuertungen
der
Zusammenfassung
7Tab.
--
--
-1-2.10-4
Schupfart
Oltig
67
~—
—
1,1.10"3
-
3,3.10-5
Uegenstetten
Thalmatt
--
3,6
10"3
.5
14
5,8.10-4
Fr.
Stieracker
2Nr.
Rohr
475
—1600
—5,3
2,4.10"2
22
4,5.10"3
Münchuilen
IRC
-2150
6600
~5,9
4,4.10"2
21
3,6.10"2
Stein
Bäumliacker
1840
—_
1,0
3,4.10-2
18
2,1.
10"3
Eiken
Hard
65Q
/-
1440
~
9,7
1,5.10"2
19
2,5.10"2
Eiken
Uidematt
370
—2400
"3,8
1,0.io"2
14
7,3.10"4
Oschgen
Langenfeld
tt
130
^390
~4,7
2,7.
10"3
11
3,4.10-4
Gipf
Dorf
Im
950
~3200
~12,1
1,9.10-2
18
2,1.10"3
Oberfrick
Bluemet
290
—3000
~2,8
8,3.10"3
12
4,9.10-4
Frick
II
Neumet
590
/-
1050
~>
3,5
5,5.10"2
13
6,5.10-4
Frick
INeumet
670
~_
14,8
1,5.10"2
21
3,6.10"2
Frick
Stieracker
82
~275
*~
210
"3.
19
10"4
.2
Frick
Dorf
Ob
__
5,9
3,4.10"3
12
5,5.10-4
4661.9
""
—_
3,0
1,1.ID"3
71,6.10-4
sen
4661.8
""
_mm.
4,0
2,0.
10"2
92,8.10-4
nus-
4661.6
""
__
3,4
1,7.IG"3
82,1.10~4
Hor-
4661.5
Nr.
Rohr
330
~_
6,2
3.7.10"3
12
5,4.10"4
Bozen
Mühlematt
Absenk.
mpro
l/min
l/min
m/Tag
%m/sec
Einheiten
Brunnenerg.
.spez
QSa
V
/sec
m2/
Tn'
kfParameter
Fortsetzung
Pumpversuchen,
aus
Ausuertunqen
der
Zusammenfassung
7:
Tab.
Hornussen
4661.,
Kleinfilterrohre
00
o
Frick
(Sisslefeld)
Münchuilen
Stieracker
Kleinfilterrohre
Bozen
Mühlematt
Fassung
Rheinchemie
Versuchsbrunnen
Frick
II,
Neumet
Fassung
Oeschgen
Langenfeld
Fassung
Eiken
Uidematt
Fassung
Frick
Stieracker
Fassung
Oberfrick
Bluemet
Fassung
(Sisslefeld)
Eiken
Hard
Fassung
(Sisslefeld)
Stein
Bäumliacker
Fassung
1Legende
11
109assunnen
Grunduasserf
von
Ergiebickaitsdiaqram.ns
14
xq»
- 109 -
Die schlechteren Ergiebigkeitscharakteristika der Fassungen im
"Ouraschotter" rührten von der kleineren Grundwassermächtigkeit,
den schlechteren Durchlässigkeitsverhältnissen im Kieskörper und
den kleineren Bohrdurchmessern her. Beim Uersuchsbrunnen spielte
zusätzlich die talrandnahe Lage eine Rolle.
4.7.4.2. Die Ermittlung der hydrogeoloqischen Kennziffern
Unter den hydrogeologischen Kennziffern werden verstanden:
k = Durchlässigkeitsbeiuert nach DARCY, errechnet nach
DUPUIT/THIEM bzw. nach THEIS/UIEDERHOLD
K = Uasserwegsamkeitsbeiwert = Q : (H'AH) im Muschelkalk
T = Transmissibilität = k«H
n' = nutzbare Porosität nach MAROTZ
i • kv = Abstandsgeschwindigkeit des Grundwassers = —7-
n
Die Durchlässig^keitsbeiwerte k wurden aus den Pumpversuchen
zusammengetragen. Es handelte sich dabei um durchschnittliche
"k~-Uerte" für die gesamte Filterstrecke. Infolge der Inhomo¬
genität der Schotter schwanken sie stark und sind daher als "Ge-
biets-k-Uerte", welche den Durchschnitt für ein Talquerprofil
repräsentieren sollten, nicht tauglich. (Als "Gebiets-k-Uerte"
wurden die "kf-Uerte" den besten Kombinationen für mögliche
Durchflüsse durch Talquerprofile anhand der Durchflussqleichung
angepasst. Vgl. Tab. 9).
Die "kf-Uerte" zeigten lokale Eigenarten des Schotters:
In Bachnähe wurden selbst in höhergelegenen Abschnitten des
"Ouraschotters" im Sissletal örtlich relativ grosse Durchlässig¬
keiten festgestellt: Stieracker Frick: kf = 3,6 rnm/sec. Bei den
älteren Fassungen wurden etwas schlechtere Durchlässigkeitsbei-
-4 /
werte festgestellt: Ob Dorf Frick: kf = ca. 3*10 m/sec;
- 110 -
-4 /"
Im Dorf Gipf: kf = 3,4.10 m/sec; Langenfeld Oschgen:
kf = 7,3.10"" m/shc. Möglicherweise hangen sie mit der eher
talrandrahen Position der Fassungen zusammen. Die relativ
schlechte Durchlässigkeit des Kieses bei den Fassungen Neumet
Frick mag mit der Zufuhr von lehmigem Bachschutt uom Frickberg
her im Zusammenhang gestanden haben.
Die ermittelten Uasseruecjsamkeitsbeiwer te K für die Fassung
Thalmatt Uegenstetten und den mit einem 6 m tiefen Schacht und
einer Pumpe versehenen Quellaufstoss Oltig Sch"pfart im Ka_-st-
-5 / -4wasser des Muschelkalks waren mit 3,3.10 m/sen. und 4.10 bis
8.10- m/sec. um ca. 2 bis 40 mal kleiner als der von SCHMASS-
RANN (1970) mit 1,3 mm/sec, bestimmte Wert für den Hauptrrusnhel-
kalk bei Schueizerhalle/BL. Der Autor uies jedoch auf solche gros¬
sen Schwankungen hin. Nach ihm sind sie eine Folge der verschip-
den stark ausgebildeten Zerklüftung und Zerrüttung des Gesteins
in Verwerfungen.
Die errechneten Transmissibilitäten T wen Grundwasserfassun-
gen schwankten im "Duraschotter" dns Untersuchungsgebietes zwi¬
schen 2,7.10~3 m?/sec (im Dorf Gipf) und 1,9.10"2 m2/sec (Bluemet
Oberfrick). Höhere Werte wurden im Rheintalschotter mit 2,4.10""
— 2 2bzw. 4,4.10 m/sec.
Die nutzbare_Porosität n1 des Schotters wurde nach MAR0TZ
errechnet, d.h. sie hängt logarithmisch uom Durchlässigkeitsbei¬
wert k ab. Für die Fassungen wurden auf Grund der k-'Jerte Nutz-
porositäten von 9 % (Ob Dorf Frick) bis 22 % ("Rheinchemte I",
Münchuilen) errechnet.
- 111 -
i* kDie Abstandsgeschwindigkeit v = r des Grundwassers
wurde berechnet und beträgt ca. 1 m/Tag (Fassung Hard Eiken)
bis ca. 15 m/Tag (Fassung Stieracker Frick). Oberhalb von Frick,
wo das Gefälle des Tals grösser ist alß im Unterlauf, sind bei
gleicher Durchlässigkeit des Schotters grössere Abstandsgeschuin-
digkeiten zu erwarten. Grosse Fliessgeschwindigkeiten des Grund¬
wassers könnten einerseits in Gefällsstufen (Kap. 4.7.1.2.),
anderseits in Bachnähe in weniger lehmigem Kies auftreten.
4.7.4.3. Angaben zur Brunnenergiebigkeit
Nach EHRENBERGER wird unter Brunnenergiebigkeit die Förder¬
leistung bei halber Absenkung der gesamten Grunduassersäule ver¬
standen. Spezifische Brunnenergiebigkeit heisst unter dieser
Voraussetzung die Leistung bei einem Meter Absenkung. Nach
SICHARDT wird unter Brunnenergiebigkeit die empirisch ermittelte
"Sandfreiheitsbedingung" oder das "Fassungsvermögen" eines Brun-
nens verstanden. Sie kann graphisch bestimmt werden (TRUEB, 1963,
Fig. 22) .
Für die drei Horizontalfilterbrunnen im Untersuchtingsgebiet
wurde die "dimensionslose Darstellung der Leistung von vier Fas-
tt
sungen der Uinterthurer Wasserwerke" nach TRUEB übernommen. Die¬
ser Autor berechnete für jede dieser Fassungen eine Konstante c
k.Hl,17.^n,89nach der Formel: c =-
Q-, so dass in einem Diagramm
H__AH
gegenQ
k.H'gezeichnet werden kann (TRUEB, 1969, Bild 5). 3e
grösser der Uert der Konstante c, desto grösser soll der Anström¬
winkel des Grundwassers bei Pumpbetrieb sein.
- 112 -
Anlässlich der PuTipversuche betrug die sp_ez if ische_Brunnen-
ergiebigkeit bei 1 m Absenkung bei den Fassungen im "Ouraschot
ter" zwischen ca. 82 l/min (üb Dorf Frick) und ca, 950 l/min
(Blupmet Oberfrick), immer pro Laufmeter Absenkung. Bei den
Fassungen BMumliacker Stein und Hard Elken im Sisslefeld Lajen
die Uerte mit ca. 2.150 l/min und ca. 1840 l/min wesentlich
höher. In der Karstwasserfassung von Uegenstetten betrug sie
ca. 67 l/min bei einem Meter Absenkung.
Das auf graphischem Uege bestimmte Fassungsvermögen nach
Sichardb für Uertikalbrunnen beträgt zwischen ca.' 275 l/min
(Ob Dorf Frick) und ca- 6600 l/min (Bäunliacker Stein). Für
den Karst ist diese Berechnungsmethode nicht statthaft: Die
Zirkulation erfolgt nicht in Poren und das Auftreten von Trüb¬
stoffen ist nicht über die Entnahmemenge regulierbar (Kap. 6.1.2
Die charakteristischen Kennwerte der Leistung_von_Horizoii-
talfilterbrunnen im Fricktal sind:
Fassung Strang- Stranglänge Konstante c Gefälle i
zahl N" (L+d/2)
Mühlematt Bozen 6
otieracker FrLck 4
Hard Eikeii 8
1^8,3 m 1,11
82,9 m 1,29
290,8 m 0,92
16 %o
10 %o
1 %o
Nach TRÜEB geben Uerte von c um ca. 1,5 einen Hinweis ajf
e i.ne "einseitige Anstrümung". Alle drei Fricktaler Horizontal¬
fassungen weisen Uerte von c deutlich unter 1,5 ajf. Es wurde
ein Grundwassergefälle von 16 %o, IG %o und lc/,o nachgewiesen.
In keiner der drei Fassungen konnte eine natürliche Anreicherung
des Grundwassers durch Banhwasser in Fassungsnähe und damit
"zweiseitige" Anströmung bewiesen werden; es ist jedoch nicht
auszuschliessen, dass bei langdauerndem Pumpbetrieb der abgesenk
te Grundwasserspiegel eine Infiltration von Bachwasser erzeugen
k a n n .
4.3. 5T0CKUERKBAU MES GRUNDWASSERS
- 113 -
Im Tafeljura ist Stockwerkbau im Grundwasser sehr verbreitet,
in den Grundwassergebieten der "Duraschotter" der Talsohle sogar
die Regel, insbesondere dort, uo unter dem Schotter undurchläs¬
sige Trennschichten vorkommen (HACKLI & KEMPF, 1972, S. 19).
An der Plan dach er Störung bai F~ick tauch I: dar obere Muschel¬
kalk unter den "Duraschotter" der Talsohle. In Frick wurde durch
die Bohrung Nr. 5 der Vereinigten Schweizerischen Rheinsalinen
nachgewiesen, dass artesisch gespanntes Grundwasser aus der
mittleren Trias durch die Keupermergel vom Schottergrundwasser
ti
getrennt ist. Ahnliche Verhältnisse wurden im Zusammenhang mit
dem Salzbrunnen Oschgen beschrieben.
Mit Sicherheit wird angenommen, dass unter dem Karstwasser
d?s obaren Muschelkalks von 'ulegenstetten, Schupfart und Frick ein
tieferes Stockwerk von Poren- und Kluftgrundwasser in den durch¬
lässigen Schichten des Buntsandsteins unter den undurchlässigen
Mergeln des Weilengebirges vorhanden ist, (DACKLI & KEMPF, 1972,
S. 19) welches eine Mächtigkeit von ca. 30m aufweisen dürfte.
In einem erweiterten Sinn können auch schichtwasserführende
übereinanderliegende Quellsammler oder Grundwasserleiter als
Stockwerke bezeichnet werden. So zeigt z.B. der "Eichbühl¬
graben" an seiner Nordflanke zwei sich oberirdisch entleeren¬
den Grundwassershockwerke,nämlich dem des Arietenkalks, das
sich in der gefassten Quelle "Berger" Eiken entleer!., und dem
des Gans inger-Cblomits, das sich in ca. 70 m Distanz in der- ge¬
fassten Oberen Bueschtelbachquelle Eiken entleert.
- 114 -
4.9. BILANZIERUNG DES GRUNDWASSERS
4.9.1. Durchschnittliche Gesamhuasserbilanzen von Juratafein
In Fig. 1 wurde das Untersuchungsgebiet in Teilgebiete
unterteilt, insbesondere in 7 einzelne Duratafeln. Von diesen
ist. die erste aus Hauptragenstein und "unterem" Dogger, die
übrigen aus oberem Muschelkalk aufgebaut.
Für diese 7 Teilgebiete wurden durchschnittliche Gesarntuas-
serbilanzen nach der Formel N - V = An + A ohne Berücksichtiqunq
Quy y
von Rücklage oder Aufbrauch und unter Vernachlässigung eines
oberirdischen Abflusses berechnet:
Beim Niederschlag N handelt es sich um das Jahresmittel der
langjährigen Periode 1939 - 1975 des Stationsniederschlags von
Frick. Als Verdunstung^!/ uurden die geschätzten Uerte aus
Kap. 4.3. übernommen: 55 % für unbewaldete und 65 % für bewalde¬
te Gebiete, mit Abstufungen von 10 % Ualdanteil, Der Quellertrag An^—y
ergibt sich wie folgt: Durchschnittlicher Quellertrag 197S bei de¬
dauernd gemessenen Quellen, dazu ungefährer Dnrchschnittsertrag
von den sporadisch gemessenen Quellen, dazu "mittlerer Quell-
erguss" aus dem Quellenkataster von MUHLBERG von Quellen, bei
welchen nur eine einzige Messung qemacht worden war. Als A wurdeu
das Restglied bezeichnet, welches den unterirdischen Hangwasser-
abfluss in die Talsohle darstellt. Das unterirdische Einzuqsqe-
biet_E wurde plan i metrisch bestimmt (Beilage 4). Als 'JA wurde die
----!--U3 ^ev Einzugsgebiete in Prozenten angegeben.
Die Möglichkeit, als Restglied in der Uasserbilanz einen
unterirdischen Hangwasserabfluss durch Schuttbildjngen hlndurcr
in die Talsohle bzw. in den tiefen Karst zu ermitteln, ist ein
interessantes Ergebnis dieser Berechnungen: (Tabelle 8)
I
cn
MM
igeschätzt
/$,
in
Bewaldung
=UA
Einzugsgebiet
unterirdisches
Planimetriertes
=E
ermittelb
Restglied
als
Talsohle,
die
in
Hanguasserabfluss
=A
Text
gemäss
bzu.
1975
Quellertrag
Gemessener
=A,,
3.2.
Kap.
gemäss
Verdunstung
=U
1975
-1939
Mittel
langjährigen
im
Frick
von
Stationsniederschlag
=N
22
15
37
36100
772
500
1272
2164
3436
0,41
0,26
0,67
1,14
1,81
23
16
9366
105
42
58
100
2100
2900
5030
1,11
1,54
2,65
44
61
105
32
1244
56
100
29QG
1000
3900
5030
8900
1,52
-
0,53
2,05
2,63
4,67
34
12
46
59
105
12
23
35
65
100
35TJ-
5-50
900
1600
2500
0,29
0,46
0,84
1,29
3-+24
37
68
105
ufrflQ
N-U
VN
%l/min
J/
m136
cm
/o
l/min
m3/3
IG6
cm
%l/min
/3
m106
cm
%l/min
m3/Q
iofi
cm
%80
km2
1,7
%30
km2
2,5
%10
km
4,5
%100
km2
1,2
UA
F
11
am
Uide-
Talquerprofil
bis
Langenfeld
Talquerprofil
Seckeberg:
gr
eb
oo
L
bis
Oättetal
Uabrig:
Oättetal
bis
Tägertli
Uabrig:
gr
eb
in
oH
unti
Thiersteinberg
3uratafeln
der
Gesamtuasser-3ahresbilanz
Durchschnittliche
:8
Tab.
Icn
*
1
41
42
58
100
0~
1300
1300
1903
3200
0,02
0,68
0,70
0,93
1,68
1
43
44
61
105
10
32
42
58
100
300
900
1200
1600
2800
0,15
0,47
0,62
0,85
1,47
10
34
44
61
105
7
33
40
60
IQO
376
1900
2276
3413
5689
0,20
1,00
1,20
1,79
2,99
7
35
42
63
105
uAN-V
WN
%l/min
m3/3
106
cm
%l/min
m3/3
106
cm
%l/min
m3/3
106
cm
%30
km
1,6
2
%30
km2
1,4
%50
km2
2,9
UA
F
Eikerberg
Eich
————
Schupferterberg
und
(Rest)
Seckeberg
(Fortsetzung)
Ouratafein
der
Gesamtuasser-Oahreshilanzen
Durchschnittliche
8:
Tab.
- 117 -
Ein unterirdischer Hangwasser^bfluss von ca. 12 % der Nie¬
derschläge von der Thiersteinberg/Homberg-Tafal im Dogger (Teil¬
gebiet l) ist relativ bescheiden. Im E (Eisengraben Gipf-OFer-
frick) und im S (Faandel) reicht der Gehängeschutt bis in die
Talsohle.
Das Teilgebiet 2 am Wabri.g zwischen Tägertli (Flugplatz)
und Jättetal ueist mit ca, 32 % den höchsten ermittelten unter¬
irdischen Hangwasserabfluss auf. In den Talsohlen der Flanken
dieses Teilgebietes wurden in Schupfart und Wngenstetten Vor¬
kommen von tiefem Kairst nachgewiesen. Offensichtlich uerden diese zu
einem Teil aus dem Teilgebiet 2 gespeist. Für den NW Teil des
Wabrlgs (Teilgebiet 3) uaren die Unterlagen zu ungenau, um sol¬
che Ermittlungen durchzuführen.
Die Teilgebiete 4 - 7 betreffen die MuschelkalktafeIn U von
Frick bis S von Stein. Df:r Anteil, an Hanguasserabfluss nimmt
von Frick nach Stein ab. Im Teilgebiet 4 am Seckeberg wurde
auf Grund der Ergebnisse des Markierungsversuchs ein wesent¬
licher A -Anteil angenommen. Mit einem berechneten Wert von
uy
ca. 22 % wird diese Annahme erhärtet.
In der Folge steigt die Basis des Hauptmuschelkalks generell
von Frick bis Stein. Auf der Höhe der Volliweidquelle Dschcen
erhebt sie sich über den "Duraschotter" der Talsohle. Im Teil¬
gebiet 5, Eich, ist mit einer flachen Antiklinalstruktur zu
rechnen. Ein grosser Teil des Hangwassers dürft« nach S in den
tiefen Karst von Schupfart fliessen. Dort erscheint es im
- 118 -
Aufstoss Oltig Schupfart oder in den ungefassten Quellen bei
der Mühle Schupfart.
Im Teilgebiet 6 am Eikerberg südlich von Stein entspringt
nahezu alles Schichtwasser der Tafel als Quellwasser, welches
gemessen wurde. Der Eikerberg bildet eine Art "natürliches
Lysimeter" unter der Voraussetzung, dass die willkürlich ge¬
wählten Werte für die Verdunstung aus Kap. 3.2. richtig sind.
Gemäss dieser Tabelle 8 beträgt die Gesamtheit aller
Quellschüttungen im Untersuchungsgebiet im Mittel ca. 6150 l/min.
Diese Quellwassermenge ist aber nicht gesamthaft nutzbar, da die
Summe der Minimalerträge geringer ist und nicht alle Quellen ge-
fasst sind (vgl. Kap. 7.3.3.).
Der Hanguasserabfluss der Teilgebiete Schupferterberg und
Eich manifestiert sich im Grundwasser des "höheren" Schotters im
Lei zwischen Eiken und Münchwilen und im Rheintalschotter, wo
mit Grundwasserspiegelmessungen in den Bohrungen für die Auto¬
bahn N 3 ein steiles Gefälle in Richtung Sisslefeld nachgewiesen
worden war,(vgl. Hydrogeologische Karte, dep. Beilage 2).
Der Hangwasserabfluss des Teilgebiets Seckeberg (Langenfeld
Dschgen bis Uidematt Eiken) erscheint wieder in der Grundwasser¬
bilanz, Tab. 11, wo er einen Teil der unterirdischen Zuflüsse
ins Grundwasser repräsentiert.
ti
Im Tal der Sissle zwischen Oschgen und Eiken wirkte sich
der Hangwasserabfluss dieses Teilgebiets auch auf den Chemismus
des Grundwassers im "Duraschotter" der Talsohle aus, indem in
diesem Bereich das Ca/Mg-Verhältnis tiefe, der Fluoridgehalt
umgekehrt hohe Werte annimmt (vgl. Fig. 15).
- 119 -
4.9.2. Grundwasser-Durchflussmenqen in der Talsohle
Der Grundwasserstrom im "Durasnhotter" der Talsohle
wurde gemäss Fig. 1 ebenfalls in Teilbereiche unterteilt,
deren Grenzen durch die Talquerprofile gelegt wurden, welche
auf Grund der Bohrresultate bekannt waren. Ein Teil von ihnen
wurde abgebildet ( Anhang 4).
Die Ermittlung der Grundwasser-Durchflussmengen in der Tal¬
sohle erfolgte nach der Durchflussgleichung Q = F.
k. i.
Die Querschnittsfläche wurde aus don Talquerp :opilen für die
hohen Grundwasserspiegel vom 1.12.1974 und 8.2.L977, für einen
mittleren vom 17.1.1976 und für die niedrigen Grundwasserspiegel
vom 30,9.1974 und 31.IC.1976 ausplanimetriert. Das Gefälle i
wurde dem Isohypsenplan des Grundwasserspiegels und dem geo¬
logischen Längsprofil entnommer. (Fig. 15)
Die Durchlässigkeitsbeiwerte k, in diesem Falle die "Ge-
biets-k-'ulerte", wurden als unsicherste; Komponenten den hydro-
geologischen Randbedingungen angepasst. Solche sind: 1, Kennt¬
nis der "kp-Uerte" aus den Fassungen; 2, Kenntnis der heutigen
Entnahmemengen; 3. Kenntnis von In- und Exfiltration; 4. Mut¬
masslicher unterirdischer Hangwasserzufluss in die Teilgebie¬
te D und G- Es war anzunehmen, dass der "Gebiebs-k-Uert" nicht
de"1 selben Schwankungen unterworfen ist wie die kp-Uerte ajs
den Pumpversuchen in den Filterrohren. Die vernünftigsten Er¬
gebnisse wu den bei der Annahme einer talabwärts kontinuierlich
von 0,8 mn/sec (Talquerprofil Mühlematt Bozen) auf 2,0 mm/sec,
(Talquerprufil Uidematt Eiken) zunehmende l Durchlässigkeit er¬
reicht. Einzig im Talquerprofil Bluemet Oberfrick musshe ein ver¬
gleichsweise hoher k-Uert eingesetzt werden.
103
6100
314.6o
61,9
3640
310.30
92
5400
313.50
102
6000
314.50
61,2
3600
309.50
8,5
2,0
854900
327.40
45,2
3800
325.30
53
4460
326.50
57
4800
327.20
45,2
3800
325.20
43
5430
334.80
37,6
4700
333.40
40
5010
334.20
46
5800
336.00
36,7
4600
333.20
20
1400
378.10
15,3
1060
376.70
18
1250
377.30
21
1510
378.80
15,3
1060
376.70
31
2600
347.30
24,5
2050
345.40
26,5
2210
346.30
27
2560
347.20
24,5
2048
345.40
17,2
1560
350.50
1963:
wasser
Mittel¬
8,5
1,4
81,0
12
1,2
12
1,0
11
1,0
12
1023
364.60
10,5
870
364.10
12
1035
364.50
10,5
872
364.10
15
0,8
19
1490
369.70
15,5
1210
368.30
17,5
1370
369.10
18,5
1450
369.50
15,5
121o
368.30
8,6
670
390.40
10
770
391.20
11
880
392.00
8,5
663
390.32
l/sec
in
F.
i.
k=
Q
m'
In
F,
Querschnittsfläche
m.ü.M.
Grunduasserspiegel
8.2.1977
vom
Hochuasser
l/sec
in
F.
i.
k=
Q
m'
in
F,
Querschnittsfläche
m.ü.M.
Grunduasserspiegel31.10.1976
vom
Niederuasser
l/sec
in
F.
i.
k=
Q
min
F,
Querschnittsflache
2
m.ü.M.
Grunduasserspiegel17.1.1976
vom
Mittelwasser
l/sec
in
Q=k.i.F
min
F,
Querschnittsfläche
2
m.ü.M.
Grunduasserspiegel
1.12.1974
vom
Hochuasser1
l/sec
in
F.
i.
k=
Q
min
F,
Querschnittsfläche
2
m.ü.M.
Grunduassarspiegel30.9.1974
vom
Niederuasser
16
0,8
16
0,8
%o
in
Grunduassergefalle
mm/sec
in
Gebiets-k-Uert
-G
G-
F-
Er
-r
Rank
Im
3-
AA
-
Talquerprofile
die
durch
Durchflussmenqen
9:
Tab.
- 121 -
Nach den Angaben aus Tab. 9 erhöhte sich der Durcnfluss von
Bozen bis Eiken am 30.9.1974 und 31.10.1976 um das
7,2-fache, am 17.1.1976 und 30,11,1974 um das 9,2-fache. Zwischen
Meumet Frick und Uidematt Eiken vergrösserte sich der Durchfluss
bei Miederwasser um etwa das 1 2/3-fache, bei Mittel- und Hoch¬
wasser um mehr als das doppelte.
Unter Annahme des mittleren jährlichen Niederschlags von
105 cm (Dahresmittelwert der langjährigen Periode 1939 - 1975)
und der geschätzten Verdunstung uon 5,5 % = 58 cm, beträgt", die
Grundwasserspende, d.h. die Neubildung von Grundwasser durch Mie-
9
derschläge 15 l/sec.km". Die Zunahme an Grundwasser von einem
Talquerprofil zun nächst tiefer liegenden betrug beim Mittel¬
wasser vom 17.1..1976 jedoch mehr als diesen Betrag, d.h. Grund¬
wasser bildet sich, wie schon erwähnt, auch infolge uon Banh-
infiltrati.on und unterirdischem Kangwasserzufluss neu ("Tab. in)
Im TalquRrprofil Uidematt Eiken betrug der mittlere jährli¬
che spezifische Oberflächenabfluss zwischen 1959 und 1976
9
1.2,79 l/seckm . Der unterirdische spezifische Abfluss vom
17.1.1976 wurde mit 0,74 l/sec.km bestimmt, beträgt also ca. 6 %
des oberirdischen. Diese Verhältniszahl ist abhängig von der
Grösse der Versiekerung (Geologie und Topographie des Einzugs¬
gebiets) und von der Evapotranspiration.
- 122 -
Tab. 10: Grundyasserspende
Grunduasser-TeiIgebiete
gemäss Fig. 1
A
i
1
B J C
lt
D E F G
Fläche des Grundwasserge-biets in km2
Länge des Grunduasserge-biets in m
0,21
1500
0,09
350
0,39
1550
1,44
3250
0,63
1350
0,44
800
0,81
1600
Grundyasserspende bei
IM = 105 cm
V = 55 %2
fn u „u„„in l/sec.km
^d.h. ohne'
Beualdung) . n /in l/sec
15,0
3,2
15,0 15,0
7,2
15,0
21,5
15,G
9,5
15,0
6,6
15,0
12,1
Zum Vergleich: Gesamte
Grunduasserneubildungals Differenz zueier
aufeinanderfolgenderTalquerprofile in l/sec
Bachinfiltration und
Hanguasserversickerungin l/sec
7,5
4,3
9,0
1,8
22,0
0,4
18,6
9,1
13,0
6,4
39,0
26,9
- 123 -
4.9.3. Grunduasserbilanz
Für das Grundwasser im "Duraschotter" der Talsohle wurde ei¬
ne Grunduasserbilanz für ein hydrologisch durchschnittliches Gahr,
z.B. 1975, erstellt (Tabl. ll). Sie lautet allgemein:
[(N-V)*e] +U +I-Ua-X-0-P = + R .Dabei bedeuten:
(l\l-\i) • EJ = l/ersickerung aus Niederschlägen
= Unterirdische Zuflüsse X = Exfiltration in Flüsse
I = Flussinfiltration 0 = Grundwasseraustritte
P = Grundwasserentnahme
Die positiven Glieder sind die Zufuhren, die negativen die Uegfuhren.
Zufuhren: Für die l/ersickerung (N-U)'E wurden mit N = 1050 mm
das langjährige Mittel des Niederschlags von Frick aus der Messpe«
riode 1939 - 1975 (Kap. 3.1.), mit V = 618 mm die für 1975 geschätz-
2
te Verdunstung aus Tab. 1 und mit E = 4,01 km die planimetrierte
Fläche des Grundwassergebiets gewählt. Für die Sissleinfiltration (i)
von Frick bis Eiken wurde mit einem l/min pro Laufmeter Bachbett ei¬
ne etwas geringere Infiltrationsquote geuählt als die unterhalb von
Eiken gemessene (Kap. 4.7.1.5). Der Anteil der übrigen Infiltrations¬
gebiete wurde mit 1500 l/min geschätzt, z.B. 0,5 l/min pro Laufmeter
Bachbett, mal 3000 m. Die unterirdischen Zuflüsse bei Mittelwasser
von Bozen und von Oberfrick (U ) wurden aus Tab. 9 der Durchfluss-v z'
gleichungen entnommen. Die Zuflüsse aus den Tälern des Zeiher- und
des Startlebachs mussten mit 300 bzw. 600 l/min geschätzt werden.
Die Ue^fuhren konnten einigermassen genau ermittelt uerden:
Der Abfluss bei Eiken (U ) bei Mitteluasser wurde aus Tab. 9 ent-v a'
nommen. Gemäss Kap. 4.9.4. entspricht er nicht dem Grundwasserüber¬
tritt ins Sisslefeld. Der Anteil der Exfiltration (X) wurde in
Kap. 4.7.1.2, mit ca. 60 l/min angenommen. Die Schüttung der
Gipferquellen (0) beträgt durchschnittlich ca. 800 l/min.
- 124 -
Tab. 12; Grunduasserbilanz (für ein Dahr ohne A R, z.B. 1975)
1. ZUFUHREN (* = geschätzt)
a^_Vers ickerung__aus_Niederschlä2en2
Fläche des Grunduassergebiets F = 4,01 km
Sickeruasser (N-V) = 432 mm/ü
£l yniSiil^ische^Zuflüsse
I Querprofil Mühlematt Bozen, (Tab. 9)II Querprofil Bluemet Oberfrick, (Tab. 9)
III Zufluss aus dem Tal des Zeiherbachs*
IV Zufluss aus dem Tal des Startlebachs*
V Hanguasser aus dem Teilgebiet 4, (Tab. 8)VI übriges Hanguasser*
c^_BachInfiltration
I Sissle von Frick bis Eiken: 1,0 l/min»m',über 1200 m Bachlänge
II Restliche Infiltrationen von Sissle und
Bruggbach* (z.B. 0,5 l/mirrm', über 3000 m)
TOTAL ZUFUHREN
l/sec l/min Mio.
m / 3
55,0 3300 1,74
10,0 600 0,32
18,0 1080 0,575,0 300 0,16
10,0 600 0,32
6,3 380 0,20
9,8 590 0,31
20,0
25,0
159^.2
1200 0,63
1500 0,79
9550 5^03
2. UEGFUHREN (* = geschätzt)
a2_Unterirdischer Abfluss
Querprofil Uidematt Eiken, (Tab. 9) 92,0 5520 2,90
b)__Exf iltration_in_0berf lächengeuässer
unterhalb von Hornussen, über 250 m Länge* 1,0 60 0,03
£l_Schüttun2_uon_Grunduasseraufstössen
Gipferquellen 13,3 800 0,42
d2_Entnahme_aus_Grunduasserfassun^en
I Mühlematt Bozen 8,4 500 0,27II Bluemet Oberfrick (Gemeinde Gipf-Oberfrick) 8,4 500 0,27III Stieracker und Neumet I und II, Frick 33,3 2000 1,05IV Langenfeld Oeschgen 2,8 170 0,09
TOTAL UEGFUHREN 159x2 9550 5^.03
3. RE5ERVENANDERUNG (AR) 0 0
- 125 -
Die normalen, 1975 effektiv aus den Grundwasserfassuigen im
Untersuchungsgebiet geförderten Grundwassermengen wurden ent¬
weder durch die Brunnenmeister oder von Herrn A. Ries, Inge¬
nieurbureau, Aarau, freundlicherweise mitgeteilt.
Die Grundwasserbilanz wurde allgemein gehalten, um an¬
fällige Reserveänderungen ausser acht lassen zu können. Uegen
der diverser) Schätzungen bei den Zufuhren wären die Reserveände-
runge1-' ohnehin zu ungenau ausgefallen.
4.9.4. Der Grundwasserübertriht ins Sisslefeld
Mit der Kenntnis der Grundwassermenge-; im Tal der Sissle
ti
wurde versucht, den unterirdischen Übertritt ins Sisslefeld im
Jahresmittel abzusnhätzen. Leider bestand im Bereich der Grenze
"Hurascho tter"/Rht-iint.albchotter beim morphologischen Gefälls-
knick zwischen Grund und Gründli N von Eiken kein durch Son-
d'erbohrungen belegtes hydrogeologisches Talquerprifil, so dass
er mit der Kenntnis des Wasserhaushaltes im Sissletal geschätzt
werden musste. Gemäss Tab. 12 fliessen durchschnittlich
ca. 10'500 l/min vom Sissletal ins Sisslefeld ab. Diese Grund¬
wassernenge setzt sich folgendermassen zusammen:
1. Durchflussmenger Q - F.k.i durch das Talquerprofil Widematt
Eiken gemäss Tab. 9
2. S i.ssl einf iltrat: Die spezifische Inf ilt ra l.ionsqunte von
1,5 l/min pro Meter Bachbett wurde in Kap. 4.7.1.5. als
minimal betrachtet. Uenn die Sissle ab Eiken talabwärts
trocken liegt, findet natürlich keine Anreicherung von
Bachwasser ins Grundwasser mehr statt.
t
- 126 -
Tab. 12: Grunduasserübertritt ins Sisslefeld bei Mittelwasser
5500 l/min
3000 l/min
1. Durchfluss durch das Talquerprofil Uidematt
Eiken, gemäss Tab. 9, bei Mittelwasser
2. Infiltration der Sissle:
1,5 l/min . m1 über ca. 2000 m
gemäss Kap. 4.7.1.6.
3. Hanguasserabfluss aus Teilgebiet 5
gemäss Tab.8
Hanguasserabfluss aus dem Schottergebiet des
Eilez, geschätzt ca.
4. Grunduasserspende aus .Niederschlägen:
N = 105 cm (Kap. 3.1.)o
F = 1,125 km" (planimatriert)
\1 = 63 cm (= 60 %, aus Kap. 6.2. und Tab. 1) 1350 l/min
400 l/min
200 l/min
GRUNDUASSERUBERTRITT INS SISSLEFELD
BEI MITTELWASSER
10*450 l/min
- 127 -
3. Für das unterirdisch zufliessende Hangwasser aus dmn oberen
Muschelkalk des Teilgebiets 5 in Tab. 8 wurde als Rastglifid
der Gesamtwasserbilanz ein Abfluss von ca. 400 l/min ange¬
nommen. Aber auch vom Gegenhang des "höheren" Schotters aii
Eilez wurde derart zufliessendes Hangwasser mit. ca. 200 l/mir:
geschätzt.
Das Grundwassergebiet zwischen Uidematt Elken iml Grenze
"Duraschctter/Rheintalschotter beträgt ca. 1,13 km .Die Neubil¬
dung durch Miederschläge wurde zu ca. 1400 l/min errechnet.
SCHI»!ASSMANN (1972, S. 85) führte von dai Grämet Eiken aus
einen Mark:erungsversuch mit Kochsalz durch. Er ermittelte nach
dar Durchflussformel Q = F.v .n1 Abflussmengen von
ad
ca. ?1'300 l/min .Er wählte dabei eine nutzbare Porosität von
n1 = 25 %, während in der vorliegenden Arbeit eine solche von
19 % veranschlagt wurde. Aus den Konzentrationserhöhungen des
f'la ck ierungsstof f es errechnete er eine Abflussmenge von
ca. 20'700 l/min. Dieser wiederum hohe Wert wurde unter Umständen
durch natürliche Chloridkonzentrationsschwankungen im Grundwasser
beeinflusst.
Ein etwas zu geringer Abfluss in Tab. 12 könnte aus der
Extrapolation der Infiltrationsquote der Sissle unterhalb von
Eiken bei Niederwasser auf Mittelwasserverhältnisse, oder der
Schätzung der Hangwasserzuflüsse berechnet worden sein.
- 128 -
5^==D=E=r^===C=H=E=n=^=S=m=U=S===D=E=S===G=R= U=N==D==U=A=S==S=rE=R==S
5.1. DAS HYDROCHEMISCHE nESS PRDGRAPHW
Mit den hydrochemischen Untersuchungen soll der Einfluss
des Grundwasserleiters auf die Beschaffenheit des Grundwassers
tiestimmt werden. Das Messprogramm beschränkte sich auf eine ein¬
malige Untersuchung der verschiedenen Uässer. Dafür wurde ein
möglichst dichtes Netz von Probenahmestellen angestrebt. Nicht
alle in Kap. 5.3. besprochenen Komponenten wurden in allen Uas-
serproben bestimmt; an verschiedenen Stellen wurden Teilanalysen
ausgeführt.
Das hydrochemische Nessprogramm (Probenahme, Analytik und
Beurteilung der untersuchten Uässer) wurde vom November 1975 bis
Duni 1976 an der EAUAG durchgeführt.
5.2. DIE PROBENAHNE
Die Probenahmen fanden am 1. und 12.11., am 1., 2. und
16.12.1975, am 6. und 17.1 und am 29.6.1976 statt. Die Erhebung
von Uasserproben zur hydrochernischen Untersuchung wurde gemäss
den Vorschriften des Schweizerischen Lebensmittelbuches 19^2
(SLB 1972) ausgeführt. Zur Probenahme ist folgendes zu bemerken:
- Uährend der Kartierarbeit wurde als einzige Feldmessung Sulfat
mit BaCl„ nach HOLL (1968, S. 54) bestimmt, um die Gipsquellen
von den übrigen zu unterscheiden.
- An den 8 Probenahmetagen wurden zwischen November 1975 und Juni
1976 Quellwasser-, Grundwasser-, Niederschlagswassep- und Dber-
flächenwasserproben in Uli Serien untersucht.
- l/on der Probenahme bis zur Untersuchung der kritischen Kompo¬
nenten pH, freie Kohlensäure und Karbonathärte (KH) vergingen
maximal 48 Stunden. Spätestens 12 Stunden nach der Probenahme
wurden die Proben bei + 4 C. gelagert.
- 129 -
- Queilwasserprober wurden wenn möglich aus der Fassung ent¬
nommen. Teilweise musste das Wasser jedoch von Laufbrunnen
abgefüllt werden,
- Bei der Entnahme von Grundwasserprob^n aus Fassungen und Klein-
filterrühren wurde ca. 1 m" Wasser vorgepumpt. Die Zapfhahnen
waren während dieser Zeit geöffnet. Nachher war das Grundwasser
in allen Fällen farblos und klar. Geschöpft musste es nur aus
den 2"-Beobachtungsrohren Nr. RP 16, RP 17 und 23 KWS werden.
- Die Niederschlags-Wasserproben (d.h. Rügen und Staub)entspre¬
chen einer einmonatigen Sammelprobe (16,12.1975 - 17.1.1976),
wobei das Auffanggefass aus Plastic jeweils auf ebener Erde
stand.
- Aus den Bächen wurden die Proben vom Ufer aus geschöpft, unter
Annahma, dass die Konzentrationen homogen durch das gar/e Quer¬
profil des Baches verteilt seien.
5.3. AUSWAHL UND ANALYTIK DER UNTERSUCHTEN KOMPONENTENI III I IIMMI «I IM! 1-1 I —!! tili I — I..I- I !!
Sämtliche Wasserproben wurden nach den Bestimmungsmethoden
des SLB 1972 untersucht, mit Ausnahme derjenigen für Ca, Mg
und Mn .Im folgenden sollen die untersuchten Komponenten sowie
deren Bestimmungsmethoden erläutert werden:
Der pH-Wert wuide an der Glaselektrode gegen Puffer als
EichlösLngen gemessen. Diese Methode führt nur zu richtigen Re¬
sultaten, falls weder im Feld noch im Labor zusätzliches C0„ zu¬
dringen kann, welches die erwünschte Genauigkeit negativ beein-
flusst. Die Angabe geschieht auf 3,1 pH-Einheiten genau.
Die spezifische elektrische Leitfähigkeit des Wassers, ein
Summenparameter, beschreibt die Gesamtmineralisierung desselben.
Sie wurde mit einer automatisch tenperaturkorrigierten Leitfähig¬
keitsmessbrücke gegen eine 0,1 m - KCl-Uergleichslösung bestimmt
und in yuS/cm ohne Kommastellen angegeben.
- 130 -
Die Gesamthärte (GH) ist ein Mass für die Summe der Erd¬
alkaliionen und wird in französischen Härtegraden auf 0,2 fr^.
genau angegeben.
Die Karbonathärte (KH) wird in frz. auf 0,2 genau
angegeben und der HCO,,~-Ionenkonzeritration gleichge¬
setzt, unter der Annahme, dass sie im vorliegenden pH-Bereich
der Alkalinität entspricht,
5° prz. = 1 mval/l = 0,5 mmol/l HCO"
= 61 mg HC03~/l = 50 mg
CaC03/l.Die permanente Härte und die Calciumhärte uurden nach den
Formeln Permanente Härte = GH - KH und Ca]ciumhärte - GH - Mag¬
nesiumhärte rechnerisch ermittelt (Z0BRIST, pers. Mitt.)
Die drei Komponenten Magnesium, Natrium und Kalium uurden
(\2 4-
AAS) bestimmt. Bei Mg erfolg¬
te die Angabe als Härte in frz, (Genauigkeit wie
GH und KH) Die einwertigen Kationen Na und K uurden in mg/l
auf 0,1 mg/l genau angegeben.
Die freie Kohlensäure uurde mittels potentiometrischer
Titration auf pH = 8,2 mit n/]00 - NaOH bestimmt unter Zugabe
von K-Na-Tartrat als Puffer, Da die Uasserproben zu diesem
Zwecke im Becherglas etwas umgerührt werden mussten, erfolgte
durch allfällig entweichendes CO,-, eine Beschränkung der Genauig¬
keit. Diese wurde mit 1 mg/l angenommen. Die Gleichgewichts kohlen¬
saure ujurde nach ZEHENDER, STUMM & FISCHER (1956) berechnet.
Ueberschüssige Kohlensäure = Freie Kohlensäure - Gleichgeuichts-
kohlensäure> 0
Unterschüssige Kohlensäure: Freie Kohlensäure - Gleichgewichts¬
kohlensäure < 0
Als Spurenkomponente wurde in allen Uasserproben Fluorid
mit einer für F selektiven Elektrode analysiert. Nach Uorschrift
wurden Proben und Standardlösungen mit einem Puffer versetzt,
- 131 -
um einen konstante
Die Genauigkeit wi
grenze liegt bei c
Die drei Komp
den kolorimetrisch
(Genauigkeit: 0,01
und H.SiO, (Genaui
Nach STUMM & MORGA
pH ^ 7 als Gemisch
bis pH <~ 9 gelöst u
Zur Bestimmun
aufgeführten Metho
wässer uurde nur n
Bei den Mineralwäs
die gravimetrische
gestellt. Sulfat w
Eisen und Plan
nur als schwerlösliche Oxide und Hydroxide mit einer Löslichkeit
in der Grössenordnung von ca. 6 x 10 mg/1 vorhanden. Bei einer
analytischen Nachweisgrenze von 0,02 mg/l sind also primär ge¬
löste Eisen- und Manganverbindungen nur bei vollständig redu¬
ziertem Grundwasser möglich (STUMM & MORGAN, 1970, S. 544). Da
nun aber Eisen kolorimetrisch bei tiefem pH bestimmt uird, lösen
sich gewisse partikuläre Eisenverbindungen sekundär auf und wer¬
den dann vielfach auch in belüftetem Grundwasser oder zusammen
mit primär gelöstem Eisen bestimmt.
In der vorliegenden Arbeit wurde nur gepumptes Grundwasser
n Einfluss der ionalen Stärke zu erreichen,
rd mit 0,01 mg/l angegeben,und die Nachweis-
a. 0,01 mg/l.
onenten Nitrat, Phosghat und Kieselsäure uer-
als NO~
(Genauigkeit: 1 mg NO ~/l), PO3-
4
mg P043"/l, Nachweisgrenze 0,02 mg P043 /l)
gkeit: 0,5 mg H.SiO./l) in mg/l angegeben.
N, 1970, S. 395/522) liegt der Phosphor bei
von HP0, und H„P0,~, und die Kieselsäure
nd undissoziiert als H.SiO. vor.
g des Sulfats standen die beiden im SLB 1972
den zur Verfügung. Mit Ausnahme der Mineral¬
ach der massanalytischen Methode gearbeitet,
sern wurden beide, die massanalybische und
Methode verwendet und deren Mittelwerte dar-
urde in mg/l auf 1 mg/l genau angegeben,
gan sind in belüfteten Grundwässern mit pH~7
- 132 -
auf Eisen und Mangan analysiert (Ausnahme Probe Nr. IIl/lO). Die
Uasserproben wurden im Felde sofort membranfiltriert (Porenueite
0,45^111), um keine kolloidale Partikel mitzuschleppen.
Sauerstoffbestimmunqen wurden ebenfalls nur an gepumpten
Grundwassern ausgeführt. Der Sauerstoff wurde im Felde sofort mit
den "Uinkler-Lösungen" (siehe SLB 1972) fixiert und im Labor
nach dem SLB 1972 titriert. Die Genauigkeit wurde mit 0,1 mg/l
veranschlagt. Die SauerstoffSättigung wurde berechnet.
Die für geochemische Umsetzungen wichtige Kenntnis der iona-
len Stärke eines Uassers wurde rechnerisch nach folgender Formel
bestimmt:
I = -j2j(m . z ) I = Ionale Stärke
m = Konzentration in Mol/l
z = Wertigkeit
Die individuellen Aktivitätskoeffizienten hangen von ihr ab.
Mit ihrer Kenntnis können Gleichgewichte beurteilt werden. Die
ionale Stärke wurde in Tab. 13 für die Mittelwerte der Analysen
angegeben.
5.4. DER VERGLEICH MIT ALTEREN ANALYSEN
Von einer Anzahl von Fassungsstellen bestehen ältere Analy¬
sen, mehrheitlich ausgeführt durch das Laboratorium des Kantons¬
chemikers. Im Vergleich mit diesen älteren und über das ganze
Dahr verteilten Analysen zeigte es sich, dass die eigenen Unter¬
suchungen vom November 1975 bis 3anuar 1976 (VIl/l vom 29.6.76)
zu einem grossen Teil etwas niedrigere Konzentrationen aufwie¬
sen. In den Sondierbohrungen für das Kraftwerk Säckingen wurde
eine Analysenreihe mit Untersuchungen von 1961 - 1968 aufgestellt
(OACKLI 1970)
- 133 -
Dort wurden grössere Schwankungen des Grundwassers in seinem
Chemismus festgestellt, und zwar nicht nur bei den anthropoge-
nen Komponenten wie z.B. N0„,sondern auch bei den gesteins¬
abhängigen. In der Grundwasserfassung Uidematt Eiken schwankte
der S0,2"-Gehalt von 90 - 330 mg/l (vgl. Kap. 5.5.9.) Nur im
Bereich der Bluemet Oberfrick und in der Grundwasserfassung
Thalmatt Uegenstetten wiesen die eigenen Untersuchungen eher etwas
stärker konzentriertes Grundwasser nach als die Untersuchungen vom
24.4. 1969 resp. Oktober 1967.
Anhand der Summendiagramme der Niederschläge (Fig. 6) und
der Ganglinien der Grundwasserspiegel ( Anhang 5) ist ersichtlich,
dass die relative "Verdünnung" des Grundwassers Ende 1975/Anfang
1976 gegenüber verschiedenen älteren Untersuchungen mit den früh-
winterlichen Niederschlägen und Hochwässern erklärt werden kann.
5.5. ABHÄNGIGKEIT DES CHEMISMUS VON DER GEOLOGIE DES EINZUGSGEBIETS
5.5.1. Die Typisierung des Quellwassers nach dem Chemismus
Die Kenntnis der Geologie des Einzugsgebiets von Quellen
vereinfachte die Korrelation der hydrochemischen Analysen mit
den einzelnen Quellsammlern. In Tab. 13 wurden Mittelwerte und
Standardabweichungen für Analysen von Quellen der gleichen Quell¬
sammler dargestellt.
Die Mineralquellen des Gipskeupers - die Cipsjässer - und die
Salzbrunnenquelle Oschgen (von der die Analyse nur unvollständig
ist) wiesen einen prinzipiell anderen Chemismus als die übrigen
Quellwässer auf. Die Quellen der übrigen Einzugsgebiete - die
Karbonatwässer - unterschieden sich jeweils nur durch eine oder
zwei Komponenten.
I.&-
LJ
M
Frick
Glurhaldenquelle
Arietenkalk:
Oschgen
Salzbrunnenquelle
Anhydritgruppe:
III
12
2,8
1,6
3,4
1,7
3,4
Ca:Mg
0,0083
0,0152
0,0126
0,0665
0,0117
-I
0,02
0,6
0,9
0,03
1,0
0,06
2,7
2,5
0,05
0,2
1,9
0,03
0,9
1,1
0,09
3,6
K
0,02
0,6
1,5
0,15
3,5
0,07
0,6
1,7
0,17
0,3
3,9
0,09
0,5
2,0
2,07
47,5
Na
0,9
17
43
1,51
72
0,17
28
28,5
122
1367
1,10
38
53
--
4SO.
0,06
1,0
6,1
0,11
10,5
0,11
0,1
10,2
0,10
0,4
10,0
0,10
0,9
9,8
0,10
9,5
Si
0,11
0,9
3,9
0,43
15,0
0,34
2,7
12,0
0,15
3,5
5,3
0,27
2,2
9,5
2,68
95
Cl
0,23
514
--
0,45
26
28
0,16
910
0,32
621
0,32
20
NO,
0,01
0,03
0,08
0,01
0,20
0,01
0,07
0,21
0,01
0,22
0,28
0,02
0,20
0,38
0,01
0,20
F
0,32
10
14
0,8
35
0,61
13
27
0,95
442
0,7
52
32
0,66
29
co2
0,5
1,1
2,0
2,50
12,5
3,18
2,5
15,9
7,8
11
39
2,76
3,0
13,8
1,90
9,5
MgH
4,8
4,0
24,0
7,00
35,0
5,12
3,8
25,6
26,8
8134
4,58
6,4
22,9
6,46
32,3
CaH
3,82
4,6
19,1
7,66
38,3
7,30
1,5
36,5
6,24
2,1
31,2
5,74
2,4
28,7
5,36
26,8
KH
_
0,2
7,5
.
7,3
^m
0,2
7,3
.
0,1
7,1
_
0,2
7,5
_
7,2
pH
/lmval
X
6~
mg/l
X
mval
X
mg/l
X
/lmval
X
e-
mg/1
X
/imval
X
6^
mg/1
X
/lmval
X
6^
mg/1
X
/lmval
X
mg/l
7
DOGGER"
"UNT.
HAUPTROGENSTEIN
ARIETENKALK
GANSINGERDOLOMIT
GIPSKEUPER
MUSCHELKALK
OBERER
TE
DRIT¬
GRUP
ANHY
Analysen
hydrochemischen
der
Standardabueichungen
und
Mitteluarte
13:
Tab.
- 135 -
Das Wasser aus dem oberen Muschelkalk und dem Gansinger-Do¬
lomit zeichnete sich durch extrem niedrige Ca:Mg-Verhältnisse aus,
welche nur durch die Auflösung von Dolomit zustande kommen können.
Dasjenige aus dem Muschelkalk wies zudem den höchsten Fluorid-
gehalt, dasjenige aus dem Gansinger43olomit eine etwas höhere
Karbonathärte als die übrigen auf. Die Quellen aus dem Hauptrogen¬
stein und "unteren Dogger" waren am geringsten konzentriert.
Die Typisierung, welche FAST & SAUER (1958, S. 48) für süd-
badische Grundwässer vorgeschlagen hatten, kann auch im Fricktal
angewendet und teilweise etwas erweitert werden. Das südbadische
"Erdalkali-Sulfatwasser" des Gipskeupers und des mittleren Mu¬
schelkalks (Anhydritgruppe) stimmt mit dem fricktalischen im
allgemeinen überein. Nur wo eine Chlorid- gegenüber der Sulfat-
ii
vormacht auftritt, wie das z.B. bei der Salzbrunnenquelle Oschgen
der Fall ist, handelt es sich nicht mehr um den gleichen Typus.
Das "Muschelkalk-Karbonat-Grundwasser" aus Südbaden tritt im
Fricktal ebenfalls auf. Es bleibt anzufügen, dass es sich, wie
auch beim Quelluasser des Gansinger-Colomits, um ein Dolomit-
Karbonat-Grundwasser handelt, denn die Ca: Mg-l/erhältnisse sind
in beiden Uässern sehr gering. Die aus Südbaden nicht erwähnten
Quellen aus dem Arietenkalk, dem Hauptrogenstein und "unteren
Dogger" wären dann mit Calcium-Karbonat-Grundwasser zu bezeichnen.
Die in Tab. 13 nicht aufgeführten Grundwässer aus dem "Duraschotter"
der Talsohlen sind in ihrem Chemismus uneinheitlich und entspre¬
chen dem Typus "Infiltrationswässer" aus der Nomenklatur von
FAST & SAUER.
- 136 -
5.5.2. Das Niederschlaqsuasser
Bei der Beurteilung der hydrochemischen Beschaffenheit von
Grunduasser ist es notuendig, die Mineralisierung des Niederschlags
zu kennen. Es ist bekannt, dass in ihm Meersalze (KCl, NaCl)
und l/erbrennungsrückstände (t-LSG,, HCl) transportiert werden
(IMBODEN & STUMM, 1973, S. 156) Die Sammelproben von Frick-Neumet
(Vi/4), Thiersteinberg (Vi/6) und Sisslefeld (Vl/ll) wiesen Ge¬
halte von 0,3 - 1,5 mg/1 Na, 0,4 - 9,4 mg K/l, 4,0 - 15,2 mg Cl/l
und 0 - 8 mg SO, ~/l auf.
Daneben enthielten sie aber auch Gehalte an Fluorid; die
Probe aus dem Sisslefeld wies mit 0,52 mg F /l sogar einen deut¬
lich erhöhten auf. Vergleichbare Uerte der EAUAG waren viel ge¬
ringer (im Hydrographischen Jahrbuch der Schweiz, 1975)
Auch VON FELLENBERG (1948, S. 144) rapportierte mit 0,016 bzw.
0,026 mg F /l niedrigere Konzentrationen als jene der Probe Vl/ll.
Mit Ausnahme von Kalium sind die Ionen beweglich, d.h. sie
werden im Boden oder Gestein nicht adsorbiert. Sie gelangen durch
das Niederschlagswasser ins Grundwasser.
5.5.3. Gelöstes Steinsalz in der Subrosionszone der Anhydritqruppe
Die Chloridgehalte aller Uasserproben wurden in einer hydro¬
chemischen Karte dargestellt (Beilage 3a). Aus dieser ist ersicht-
lieh, dass im Grundwasser der Talsohle zwischen Frick und Oschgen
erhöhte Konzentrationen auftraten. Insbesondere die Salzbrunnen-
ii_
quelle Oschgen wies mit 95 mg Cl /l ein Maximum auf. HARTMANN (1937)
rapportierte vom selben Ort sogar 188 mg Cl~/l.
Während Na und Cl oft zivilisatorischen Ursprungs sind (im
Uinter ev. durch Strassensalzung, Kap. 6.2.3.) dürfte es sich im
Bereich der Mandacher Störung um Aufstösse aus einem Steinsalz-Ho¬
rizont in der Anhydritgruppe handeln, (HAUBER, pers. Mitt.) wo ein
tieferes Grundwasser-Stockwerk vorhanden ist.
- 137 -
5.5.4. Das Karbonat-Grund- und Quellwasser des oberen Muschelkalks
Im oberen Muschelkalk zirkuliert ein Schicht- und Grund¬
wasser mit einem Chemismus, welcher von UHITE, HEM & UARING (1963)
und HSU (1963) als "dolomitisch" bezeichnet worden war. Der Dolo¬
mitgehalt des Grundwassers zeigt sich auf Grund des Ca:Mg-\/er-
hältnisses. In Beilage 3e wurden diese Uerhältniszahlen für alle
selbst ausgeführten Analysen eingetragen.
Die Analysen von Quellen aus dem oberen Muschelkalk und das Grund¬
wasser im tiefen Karst von Schupfart und Uegenstetten wiesen ge¬
ringe Uerte auf.
Dieses Festkörper-Uasser-Gas-System wurde thermodynamisch
nach folgender Gleichung betrachtet (STUMM & MORGAN, 1970, S. 20/83)
G = RxTxln^ G = Gibbs'sche Energie
R = universelle Gaskonstante
T = absolute Temperatur in Kelvin
Q = Reaktionskoeffizient der analytischermittelten Aktivitäten
K = Gleichgewichtskonstante einer be¬
trachteten Reaktion
Für die betrachtete chemische Reaktion besteht bei K = Q ein
Gleichgewicht. Uenn rr <1, verläuft die Reaktion von links nach
rechts. Umgekehrt oder überhaupt nicht verläuft die Reaktion bei
äK> 1. Alle analytischen Konzentrationen und Gleichgewichtskonstan—
ten wurden mit Aktivitätskoeffizienten für eine ionale Stärke von
I = 0,01 Mol/1 (Tab.: 13) versehen.
Tabelle 14 gibt die für die Gleichgewichtsberechnungen not¬
wendigen Aktivitäten (für eine bestimmte ionale Stärke korrigier¬
ten Konzentrationen einzelner Komponenten) in negativen Logarith¬
men an:
- 138 -
Tab. 14: Karstuasserkonzentrationen im oberen Muschelkalk
Komponente analytisch gemes¬ individueller Ak¬ -log der Akti-
sene Konzentrati¬ tivitätskoeffizi¬ vität
onen in mval/l ent für 1=0,01
Ca2 +
4,58 0,68 2,81
n92+ 2,76 0,69 3,02
K+
0,03 0,90 4,57
HC03" 5,74 0,90 2,29
F~ 0,02 0,90 4,74
PH 0,91 7,5
H,SiO,1 4 ' 4—'
0,10
5.5.4.1. Reaktionen mit Karbonaten (kongruente Lösung)
Unter kongruenter Lösung uird eine echte Lösungsreaktion ver¬
standen, bei welcher als Produkt kein neuer Festkörper entsteht.
Alle Karbonatgleichgeuichtsreaktionen gehören dazu. Betrachtet
uurden Kohlensäuregleichgeuichte mit Calcit und Dolomit. De nach¬
dem, welche Messgrösse, pH oder C0^, besser bekannt ist, können
die Gleichgewichte verschieden berechnet uerden (ZEHENDER, STUMM
& FISCHER, 1956). Die folgenden Gleichgeuichtskonstanten uerden
aus STUMM & MORGAN entnommen:^
H CO
Kw (Henry's Konstante) 2^3= 10-1'27
VH pCO,
H„C0„ = gesamte Kohlensäure
pC0„ = Kohlensäurepartialdruck
Kx (1. Aziditätskonstante) 1H JtHC03 3 = 10~6'43
[h2co3*]* -7 7
Kl = KH x Ki = 10
K2 (2. Aziditätskonstante) lH i|C03 J= IQ-10'43
HC03-
(Löslichkeitsprodukt von Calcit) {ca2+j|C0 2~J = lO-8'15
(Löslichkeitsprodukt von Dolomit) {ca2+j lf\q2+] {tO^l2
= lO-16''
f ^ = Aktivitäten pK = - log K
- 139 -
Reaktion la:
Mit dem pH-Uert von 7,5 konnte in folgender Reaktionsglei¬
chung la die Gleichgewichtssituation für Calcit beurteilt werden
CaC03 + H+ = Ca2 +
+ HC03"
% ={HCD3_J iC*2+l(Gleächgewichtskonstante K„ )
{H+j
p Kg = pKs - pK2 = 6,15 - 10,43 = -2,28o
2 45Reaktionskoeffizient Q = 10 ' (pQ = -2,45). Daraus folgt:
TT = 1,48, d.h. nach dieser Berechnungsmethode ist das Grundwasser
an Calcit leicht übersättigt.
Reaktion_lb:
f'iit der freien Kohlensäure von 32 mg/l konnte in folgender
Reaktionsgleichung lb die Gleichgewichtssituation für Calcit
ebenfalls beurteilt werden:
CaC03 + H2C03 = 2 HC03~ + Ca2+
+
KS={ca2^{HC03-)2
[h2co3*]
(Gleichgewichtskonstante K~ )o
p L = pK„ + pK-. - pK? = 4,1500
-4 25Reaktionskoeffizient Q = 10
' (pQ = 4,25). Daraus folgt:
77= 1,02, d.h. nach dieser Berechnungsmethode ist das Grundwasser
mit Calcit im Gleichgewicht.
pC02 = {Ca2 + S + 2 (hC03~5 - +KS H
Es weist einen für Grundwasser eher geringen Kohlensäurepartial-
-2 0druck von 10 ' atm auf.
- 140 -
Die Reaktionen für das Dolomit-Kohlensäure-Gleichgeuicht
lauten prinzipiell gleich uie jene für das Calcitgleichgeuicht.
Dem System uurde lediglich die Komponente Magnesium zugeführt.
In Reaktionsgleichung 2a uurde die Gleichgeuichtssituation
für Dolomit mit dem pH bestimmt, unter Berücksichtigung von
Mg2+ =
13,8 °frz.:
CaNg(C0~)9+ 2 H+ = Ca2+ + Mg2* + 2 HCO
~
(Gleichgeuichtskon-'3'2
..
{hC03"J2 W+j{ca2istante: * )
KS
+ ?2{H*\
Ks = pKs - 2 pK2 = 16,4 - 20,9 = -4,5o
4 7Reaktionskoeffizient Q = 10 ' (pQ = -4,7). Daraus folgt:
77 = 1,6, d.h. nach dieser Berechnungsmethode ist das Grundwasser
auch an Dolomit leicht übersättigt.
Reaktion 2b:
In Reaktionsgleichung 2b uurde die Gleichgeuichtssituation
für Dolomit mit der freien Kohlensäure bestimmt:
CaMg(C0„)9+ 2 H9C0„
= Ca2+ + Mg2 +
+ 4 HCO~
(Gleichgeuichts-'3'2 '2^3
a(c«2iKitHco3-i
[h2co3*]2
-? 4
konstante: +v )
P+Ks
= pKs + 2 pK1 - 2 pK2 = 16,4 + 15,4 - 20,9 = 8,.
Reaktionskoeffizient Q = 10~8'7 (pQ = 8,7). Daraus folgt:
77= 1,0, d.h. nach dieser Berechnungsmethode ist das Grunduasser
mit Dolomit im Gleichgeuicht.
- 141 -
Vorausgesetzt die analytischen Messungen sind richtig,
führen grundsätzlich beide Rechenmethodien zu richtigen Ergeb-
nissen bezüglich Über- und Untersättigung. Es ist anzunehmen,
dass ein grosser Teil der analysierten Grundwasser mit den Kar¬
bonaten im Gleichgewicht sind, denn sie fallen grösstenteils in
den Stabilitätsbereich von Calcit und Dolomit (HSU, 1963, Fig. 5)
In MERKI (1961, S. 151) wurden sowohl Dolomitisierungser-
scheinungen in Kalken wie auch Entdolomitisierungen in Dolomiten
beschrieben. Wahrscheinlich fluktuierte die Stabilität von Cal¬
cit und Dolomit als Folge von zeitlich variablem pH und pC0„.
5.5.4.2. Reaktionen mit Silikaten (inkongruente Auflösung)
Unter inkongruenter Lösung wird eine chemische Reaktion
verstanden, bei welcher sich im Reaktionsprodukt ein neuer
Festkörper bildet. Als Hydrolyse werden inkongruente Lösungs¬
reaktionen unter Einfluss der Dissoziation des Uassers verstan¬
den. Die im folgenden beschriebenen l/erwitterungsprozesse von
Silikaten gehören dazu.
Der obere Muschelkalk besteht im wesentlichen aus Kalken
und Dolomiten. Untergeordnet wurden bei der Sedimentation auch
Silikate ins seichte Triasmeer ab¬
gelagert, welche in der Folge zu Tonmineralien, vor allem zu
Illit verwitterten. ( FREY 1969, S. 74, PETERS, 1964, S. 573)
Ferner befindet sich auch feindisperser Quarz in den "nodular
cherts" des Trigonodusdolomits (Kap. 2.2.3.), welcher sich
prinzipiell auch löst: Si02 + H20 = Si(0H)4; Ks = 10~3'7.o
Nach STUMM & MORGAN, 1970, S. 395, ist diese Reaktion jedoch der-
massen träge, dass sie ausser acht gelassen werden kann.
- 142 -
Im Keuper des Tafeljura wurde Illit von PETERS (1964, S. 567)
in der Tongrube Frick als dominantes Tonmineral mit der Formel
^Kl,34Na0,14Ca0,13^I,61^Fe0,65[V,90,68A12,77^4,l^S:L6,6A1l,4^8,G022^(OH), nl»-^ H~0 bestimmt, Irn Buntsandstein der Uogesen uurde von
MOSSER, GALL & TARDY (1972) Illit mit einem relativ geringen
Kaliumgehalt bestimmt. GARRELS & McKENZIE (1972) beschrieben einen
"auerage illite" mit der Zusammensetzung:
lK0,6ho,3Al1>7][si3>5Al0)5]oio(OH)2J.Die chemische Untersuchung des filtrierten Rückstands in
der l/olliweidquelle Gschgen nach Niederschlägen ergab 4 % Kalium.
Nach GARRELS & CHRIST (1965) fallen die meisten Grundwasser,
auch jene des oberen Muschelkalks, in den Stabilitätsbereich von
Kaolinit. Nach STICHER & BACH (1966) findet als basenkatalyti-
+ +"
sehe Hydrolyse ein Austausch von K gegen H statt. Über ver¬
schiedene Zwischenstufen - z,B. Bildung von Silanolgruppen (SiOH)
- sind die Endprodukte der Verwitterung von Kalisilikaten Kie¬
selsäure und Kaolinit. Kalium ist im Grundwasser nicht gut beweg¬
lich. Sein Ionenradius von 1,33°
passt in die Höhlungen der
Sauerstoff schichten von Hüten. Es ist daher stark gebunden,
und es sind im wesentlichen die K -Ionen an den Aussenflachen
der Minerale, welche besser ersetzt werden können. Diese schlech¬
te Beweglichkeit ist der Grund, warum K in den Grundwasser-
Analysen meist nur geringe Uerte aufweist (MATTHESS, 1973, S. 183)
In TARDY & GARRELS (1974) wurden Gibbs'sche freie Bildungs¬
energien (Gf=H -TS) für Illite berechnet. Der Wert für
den sog. "end-member illite", welcher in seiner Zusammensetzung
etwa demjenigen von PETERS entspricht, lautet G° = -1299 kcal/mol.
Für die folgenden stöchiometrischen Betrachtungen wird die
Zusammensetzung etwas vereinfacht:
(K0,8[n9G,3A1l,7JCSi3,5A10,5]°10(GH)2l-
- 143 -
Reaktionen werden beschrieben, welche beim Kontakt des Grundwasse
mit Illit ablaufen können. Reaktionen mit Na und Ca wurden auss
Betracht gelassen, da bei diesen Ionen der Einfluss von Karbona
ten und Evaporiten dominierte. Auch für die Reaktionen mit Sili
katen wurden Gleichgewichtskonstanten K mit Reaktionsprodukten
uerglichen, um Hinweise für den Ablauf von Reaktionen zu erhalt
Reaktion 3a:
Die Reaktionsgleichung 3a wägt die Stabilität des Illits
von PETERS (seine Eormel wurde etwas vereinfacht) gegenüber
Kaolinit ab. Die Reaktion ish exotherm. Mit den vorliegenden
Analysenresultaten und nach dem Konzept von GARRELS & CHRIST
verwittert gemäss dieser Reaktion Illit zu Kaolinit.
Reaktion 3b:
Die Reaktionsgleichung 3b wägt die Stabilität des
"average illite" von GARRELS & McKLNZIE gegenüber Kaolinit ab.
Die Reaktion ist endotherm. Nur kleine Energien werden umge¬
setzt. Hier ist Illit entweder die thermodynamisch stabile
Phase, oder aber die Reaktion läuft in dieser Form gar nicht
ah.
4^
4>
(Q>K)
ab
nicht
läuft
Reaktion
die
ODER
Kaolinit
gegenüber
stabil
ist
Illit
B§§k.tA0.Q_.5b_i
K)(Q<
Illit
gegenüber
stabil
ist
Kaolinit
BSähJiiSLL^äi.
8,9
-=
pQ
9,5
=pK
12,9
=
fG
/L10
=I
bei
b'y
10
-9
98
bzu.
0=
Ibei
1010'1
=
(p[c
o21)
M13
=Q
HCO.
+Mg2+
3+
K+
6+
H4Si04
13
+
H"13
+
[H4S
i04]13
[HC03-][Mg2+]3[Kf
{Al2Si205(0H)4J
11
CO
+H2
032
+{K0,
6[^0
,3A1
1,7H
S13)5A10>5]010(0H)25
10
3b:
Reaktion
36,4
-=
pQ
261.4
-=
pK
356,6
-=
fG
-2
10
=I
ei
b1036»4
bzu.
0=
Ibei
1041»3
=
(P[C0,J)
l»F
=Q
HC03"
+Mg^+
6+
K+
16
+,4
[HC0
3-]f
Mg2+
]6[K
f6[H
4Si0
4]22
h^SiG,
22
+J
{Al2
Si905(0H)4
23
H+
29
+C02
+H20
55
+{K
0,8Ln9G>3Al1>7l[Si3>
4A]ü
>6]0
la(0
H)25
20
3a:
Reaktion
- 145 -
5.5,4.3. Zur Chemie des Fluors im Grundwasser
3asis von Betrachtungen über Fluor in Sedimenten bilden
Reaktionen der schwer löslichen Fluormineralien Fluorapatit
und Fluorit mit dem Grundwasser.
Auf Grund der Gleichgewichtskonstanten von NRIAGU & DELL
(1974) für Apatite zeigte sich, dass bei Anwesenheit von Phos¬
phationen Fluorapatit im System mit Hydroxylapatit und Fluorit
die stabile Phase bildet. Im Grundwasser des oberen Muschel¬
kalks sind deren Konzentrationen zu klein für die Anwesenheit
von Apatit ( 0,02 mg P043~/l).Die eigenen Fluoridmessungen sind in der hydrochemischen
Karte Beilage 3b dargestellt. Die Grund- und Quellwässer im
oberen Muschelkalk wiesen gegenüber den übrigen Grundwässern
signifikant höhere Konzentrationen auf. Der höchste gemessene
Wert stammt aus dem tiefen Karst von Uegenstetten und erreichte
mit 1,02 mg F /l bei 524 mg Ca und pH = 7,2 nahezu das Lös-
lichkeitsprodukt von Fluorit. Nach MATTHESS (1972, S. 216) be¬
trägt dieses: K- = 10 ' bei 25 C. und soll die Fluoridkon-
0
zentration im Grundwasser bestimmen. BAUD (1975) beschrieb
Fluorit makroskopisch und in Dünnschliffen in der mittleren Trias
der Prealpes Medianes. Nach ihm wäre Fluorit in einem reduzieren¬
den Milieu in sehr seichtem Meer ausgefallen.
Nach Untersuchungen von KORITNIG (1951) kommen in den Karbo¬
naten des Muschelkalks als Fluorträger einerseits feindisperser
Fluorit in Kalkschalen von Fossilien, anderseits aber auch Tonmi¬
neralien, in welchen OH teilweise durch F ersetzt ist, in Frage.
Es wäre in weiteren mineralogischen Untersuchungen des Gesteins
und der Quellwassertrübe nachzuweisen, welche dieser Annahmen im
oberen Muschelkalk des Fricktals zutrifft.
- 146
Mittlere bis hohe Fluoridkonzentrationen in Niederschlags¬
und Bachwasser deuten darauf hin, dass nehst geochemisch beding¬
tem auch ein Anteil von anthropogen eingeführtem Fluorid zu
superponieren ist.
In der Untersuchung von FELLENBErtG (1948, S. 153) uurden eine
grosse Anzahl von Quellen im Muschelkalk und Keuper des Dura auf
ihren Fluoridgehalt untersucht. Es uurden Spitzenuerte bis 1,5 mg
Fluorid pro Liter erreicht (Kaisten/AG), uährend die kleinsten
Werte der Untersuchung von den Mineralquellen des Gipskeupers
herrührten. Im Vergleich mit den Werten der vorliegenden Arbeit
von 1975/1976 rargab sich kein Hinueis auf einen Trend; die Werte
streifen innerhalb der Messgenauigkeit und zeigten auch keine Ab¬
hängigkeit vom Quellertrag.
5.5.5. Das Erdalkalisulfat-Mineraluasser des Gipskeupers
An der Basis des Gipskeupers, uahrscheinlich an der Basis des
Zellendolomits der Lettenkohle, treten Quellen mit einem Chemis¬
mus auf, der sich etua mit demjenigen von Magdener- oder S:issacher-
Mineraluasser vergleichen lässt. (DACKLI & KEMPF, 1972, Tab. 13/14)
Es handelt sich auch bei den Gipsquellen im Untersuchungsgebiet
durchuegs um Mineralwässer im Sinne des SLB 1972 mit einer Ge¬
samtmineralisation von ueit über 1 g/l. Aus dem Vergleich der
hydrochemischen Karte für das Sulfat, Beilage 3c, mit der geolo¬
gischen Karte, Beilage 1, geht hervor, uie die hohen Sulfat¬
gehalte dem Aushiss der Basis des Gipskeupers folgen.
Die Löslichkeit von Gips in reinem Uasser (Ionale Stärke = Q)
uird von l/QGEL (1956) folgendermassen angegeben:
Löslichkeit von CaSO,
1 Mol CaS04
LöslichkeiLaprodukt K„
Die Gipsuässer ze
von 0,05 Mol/1 entspre
ca. 70 mval/l aus. Bei
Stimmung der Aktivität
welche auf Grund der T
gestellt uorden Mar, b
Diese wurden aber in d
(1973, S. 31) sinkt di
artverwandter Salze wi
Sulfatokompiexe wie z.
freien Ionen Ca und
sind die für die Gleichgewichtsberechnungen notwendigen Aktivi¬
täten im negativen Logarithmus angegeben.
Tabelle 15; Mineraluasserkonzentrationen im Gipskeuper
Komponente an?lytisch gemes¬ individueller Ak¬ -log der Akti-
sene Konzentrati¬ tivitätskoeffizi¬ vi tat
onen in mval/l ent für 1=0,05
r2 +
Ca 26,8 0,48 2,2
9_
Sü4 28,5 0,44 2,2
HC03" 6,2 0,81. 2,3
PH (V,D 0,86 7,2
Löslichkeibsprodukt von Gips: siehe oben
Löslichkeitsprodukt von Calcit: siehe Kap. 5,5.4.1.
Reaktion la
- 147
x 2 H90 (10 °C.) i= 1,925 g/l
x 2 H20 = 154,C g
Löslichkeit = 1,925 : 154 = 10-1'9 |V|°1/1
= J0-3,8
ichnen sich durch eine hohe ionale Stärke
chend einer Gesamtmineralisation v-jn
so hohen Konzentrationen kann die Be-
skoeffizienten für die einzelnen Ionen,
heorie der "unendlichen Verdünnung" auf-
ereits rnit kleinen Fehlern behaftet sein,
er Folge vernachlässigt. Nach MATTHESS
e Löslichkeit von Gips in Anwesenheit
e CaCOr, oder MgSO,, und es bilden sich
B. CaSO.,welche die Konzentration der
SO merklich herabsetzen. In Tabelle 16
- 148 -
Die Reaktionskoeffizienten dieser Gleichgeuichtsreaktionen lau¬
ten :
für Gips: Q = 10~ '; r? = 0,25; (Ziemliche Untersättigung,
d.h. Lösung von Gips)
2 4 Q /"für Calcit: Q = 10 '
; ^= 3,16; (Übersättigung, d.h. Fällung
von Kalk)K
In der zur Reaktion 1b in Kap. 5,5.4.1. analogen Reaktion
liegt hier der Kohlensäure-Partialdruck zwischen 10 ' und 10 '
Atmosphären; er ist also wesentlich höher als im Muschelkalk-
Grundwasser. Diese Daten geben einen weiteren Hinweis für ein
tiefgründiges Austreten dieser Quellen. Am Kontakt mit der Atmo¬
sphäre ist das Uasser an Kalk erst recht übersättigt. Darum bilden
sich am Quellmund grosse Sinterablagerungen, z.B. bei der Secke-
bergquelle Fr:ick.
Die rechnerisch ermittelte Übersättigung an Calcit fügt sich
in die Beobachtungen von BRÜCKNER (1941, S. 118) ein, wonach bei
der Genese von Rauhwacken, im Endstadium der Verwitterung und Aus¬
laugung von Dolomit und Gips, ein Netzwerk von Calcit entsteht.
Die gegenüber den Karbonaten erhöhte Calciumkonzentration führt
zur Ausfällung von Kalk. Tatsächlich besteht der Grenzdolomit
der Lettenkohle örtlich aus Rauhwacken. Für die von MERKI be¬
schriebenen Rauhwacken im Dach der Anhydritgruppe müsste ein
fossiler Karstwasserspiegel oder kapillares Steigen nngenommen
werden, da heute auf Grund der Lage der Quellen kaum grössere
Mengen an Grundwasser durch den Anhydritdolomit fliessen.
Die Gipsquellen enthalten gegenüber den Karbonaten überschüs-
sige Mg und SO. -Ionen, also eine gewisse Menge an Bitterwasser,
- 149 -
Ihr Chemismus ist im übrigen ziemlich einheitlich: Relativ
niedriges pH (H950,), hohe PHg - und im allgemeinen niedrige
Cl~-Gehalte. In der Analyse vom 28.10.1947 resultierte
für die Ausserdorfquelle Untergrab Wege, ns tetten ein sehr gerin¬
gen Gauerstoffgehalt von 3,3 mg 02/l (SCHMASSMANN,
1947, S. 532) Eisen, welches Mg im Dolomitgitter ersetzen kann,wird
bei dessen Zersetzung frei. Das oxidierende zweiwertige Eisen aus
dem Dolomit würde den vorhandenen Sauerstoff aufbrauchen. Er
weist darauf hin, dass BRÜCKNER "rostig überzogene Calcitsepten"
1 eobachtet hatte. Ein langer Aufenthalt im Erdinnern bei wenig
Luftzufuhr wegen der Überlagerung von mächtigen undurchlässigen
Deckschichten könnte die Sauerstoffarmut jedoch auch erklären.
In diesem Fall wäre die Reduktion auf bakterielle Tätigkeit zu¬
rückzuführen.
In der Analyse vom 7.7.1955 des artesischen Mineralwassers
aus der Bohrung "Laufenburg 5" der Vereinigten Schweizerischen
Rheinsalinen wies SCHMA3SMANN (in 3ACKLI & KEMPF, 1972) bei
pH = 7,05 einen Sulfatgehalt von 1482 mg/l mit gleichzeitig
1985 mg Cl~/l nach. Der Uasserzutritt fand in 151,5m Tiefe an der
Basis der Lettenkohle statt. Die Mineralisierung dürfte jedoch
nicht aus dem Gipskeuper, sondern aus einem Auslaugungshorizont
der Anhydritgruppe stammen.
5.5.6. Das Karbonat-Quellwasser des Gansinqer-Dolomits
Bei der Beurteilung der Analysen von Quellen aus dem Gan¬
singerdolomit anhand der Tabelle der mittleren Konzentrationen
(Tab. 14) und der hydrochemischen Karten fiel auf, dass das
Quellwasser in seinem Chemismus ähnlich wie dasjenige des oberen
Muschelkalks aufgebaut ist. Im Vergleich mit jenem ist die KH
- 150 -
mit 35,5 frz. grösser, dafür das pH mit 7,3 und die Sulfatkon-
zentration mit 8 mg SO. /l niedriger. Das CatMg-Verhältnis ist
soyar eher noch etwas kleiner.
Bei diesen Bedingungen hat sich das Kalk-Kohlensäure-Gleich-
gewicht eingestellt (Reaktionskoeffizient •jt= 1,0). Auch das
Dolomit-Kohlensäure-Gleichgewicht ist nahezu erreicht (Reaktions¬
koeffizient -r = 0,8). Damit ist anzunehmen, dass auch dieses
Grundwasser nahezu im Calcit-Dolomit-Gleichgeuicht ist. Es re-
-1 9sultierte ein Kohlensäure-Partialdruck von ca. 10 '
atrii, was
bei der geringen Mächtigkeit des Gansi nger-Dolomits fast etwas er¬
st aunt.
Aus den Analysenblättern ist weiter ersichtlich, dass die
Kieselsäure etwas höhere uJerte als in den übrigen Karbonat-Grund¬
wassern annahm. Es wäre zu prüfen, ob diese von einem höheren
Gehalt an Silikaten oder an Quarz des Gesteins herrührten.
5.5.7. Das Karbonat-Quellwasser des Arietenkalks
Vom Quellwasser des Arietenkalks wurden nur wenige Proben
gesammelt, Von der Glurhaldenquelle Frick, Analyse !\!r. I\i/3,
besteht eine \jollständige Analyse. Diese Quelle unterschied sich
von jenen des Gansinger-Dolornits durch ein grösseres Ca tMg-Ver-
hältnis, welches darauf hinweist, dass es sich hier um ein Cal-
cium-KarbonEt-Quellwasser handelt. Ueiter snfchieit die Glurhalden-
quelle einen relativ hohen Sulfatgehalt von 72 mg SO. ~/l auf
und'führtemit 47,5 fr/, ein sehr hartes Uasser. Der höhere Chlo¬
ridgehalt ist wahrscheinlich anthropogen bedingt, weil das Ein¬
zugsgebiet dieser Quelle bewirtschaftet wird.
- 151 -
5,5.8. Das Karbonat-Quellwasser des Hauptroqensteins und
"unteren Doggers"
In Tabelle Nr. 13 wurden Schicht- und Schuthquellen zusam-
mengefasst, welche teilweise durch den Hauptrogenstein und teil¬
weise auch durch Kalke des "unteren Doggers" fliessen. Die ersteren
unterscheiden sich von den letzteren nichb prinzipiell, sondern
nur durch eine geringere Mineralisierung.
In allen hydrochemischen Karten (Beilagen 3) wiesen diese
Quellen die geringsten Gehalte auf. Als Folge davon ist die ionali1
Stärke,und damit auch die Gesamtmineialisation, mit 0,GQ83 Mol/l
sehr klein. Das Ca: Mg-Verhältnis ist ausgesprochen gross, was
ebenfalls auf ein Ca lei urn-Carbona t-Quellwasser hindeutet. Der
vorhandene Magnesiumgehalt von 2,0 frz. stammt vom Austausch von
Ca gegen Mg im Calcitgitter her.
Der Gehalt an gelöster Kieselsäure ist mit 6,1 mg/l signi¬
fikant kleiner als jener der übrigen Grund- und Quellwässer. Die
geringen Halogenidmengen Cl und F entsprechen etwa denjenigen des
Niederschlagswassers. Aus den Gleichgeuichtskonstanten in Kap.
5.5.4.1. wurde wiederum ein Kohlensäurepartialdruck berechnet.
-2 5Dieser ist mit ca. 10 ' atm sehr niedrig, was aber verständlich
wird, wenn die hydrogeologischen Befunde mit berücksichtigt
werden: Starke Zerklüftung des Gesteins und gute Belüftung des
Grundwassers dank fehlender Deckschichten. Aus diesen Gründen
scheint der Kohlensäuredruck im Erdinnern nicht stark anzustei¬
gen. Trotzdem sind Sinterablagerungen am Quellmund festzustellen.
Es wurde bereits früher erwähnt, dass das Quellwasser gegenüber
der Atmosphäre an Kalk stark übersättigt ist.
Ausser der oben erwähnten stärkeren Mineralisierung sind
die Quellen, welche durch Gesteine des "unteren Doggers" fliessen,
n
örtlich auch etwas eisenhaltig. Im MUHLBiERG'schen Quellenkataster
- 152 -
von 1896 wurde die Chaltenbrunnenquelle Gipf-Oberfrick (Analyse
IIl/lO), eine Quelle aus dem "unteren Dogger", erwähnt: "Soll
eisenhaltig sein, roten Schlamm führen, gilt als schlechtes
Trinkwasser". Die membranfiltrierte Uasserprobe IIl/lO enthielt
0,04 - 0,06 mg Fe/l, Das Quellwasser fliesst wahrscheinlich durch
eisenschüssige Kalke des "unteren Doggers".
5.5.9. Das Oberflächenuasser
Die Oberflächengewässer, Sissle, Bruggbach und Fischingerbach,
sind grosse Quellbäche und widerspiegeln daher den Chemismus der
Quellen ihres Einzugsgebiets. Die Analysen der Sissle vor Frick
(U/l und Ul/2) unterscheiden sich nur unwesentlich von der einer
Quelle aus dem Hauptrogenstein bzw. "unteren Dogger". Die Analyse
Nr. U/7 des Bruggbachs zeigte wie das nachfolgend besprochene
Grundwasser dieses Talastes einen Mischtyp der besprochenen Wäs¬
ser an. Bei den Betrachtungen über die Infiltration von Ober¬
flächenwasser ins Grundwasser (Kap. 4.7.1.4.) muss berücksichtigt
werden, dass sich die Bäche in der Zusammensetzung der wichtigeren
Ionen kaum vom Grundwasser in der Talsohle unterscheiden und Mi¬
schungsrechnungen daher nicht in Frage kommen.
Insbesondere wiesen die Bäche nicht etwa geringere KH auf.
Das pH pendelte sich entsprechend der Bedingungen an der Atmo¬
sphäre um ca. 8,2 ein, und die SauerstoffSättigung belief sich
auf ca. 100 %.
- 153
5.5.10, Das "Infiltrations"-Grunduasser im " Juraschottef' der
Talsohle
Der Chemismus des Grundwassers im " ZJuraschotter" der Tal¬
sohle und seine Veränderungen talabwärts ist für das Haupttal
aus dem hydrochemischen Längsprofil, Fig. 15, ersichtlich.
Das von Bozen her gegen Frick fliessende Grundwasser ähnelt
in seinem Chemismus dem der Hauptrogensteinquellen, weist aber
einen deutlich erhöhten Chlorid -Gehalt auf, welcher talabwärts
abnimmt. Dieser Gehalt war auch in älteren Analysen feststellbar.
Ein zivilisatorischer Einfluss ist zu vermuten (Kap. 6.2.).
Ein Teil des Einzugsgebiets besteht aus den von l/AN UINGEN (1923)
beschriebenen Malmkalken. Die Quellen aus dem Malmkalk enthalten
wie jene aus dem Dogger nur wenig Chlorid.
Die KH und der Sulfatgehalt nehmen bis Frick Stieracker zu,
das Grundwasser verändert sich im Haupttal von ziemlich hart in
Bozen bis hart in Frick. Anscheinend wird es im Sissletal min¬
destens ab Hornussen durch solches beeinflusst, welches aus der
Trias des Kettenjura stammt und grosse Mengen Gips in Richtung
Rhein abführt (Zeiher, Herznacher und Oberfricker Taläste).
Der Grundwasserchemismus aus Richtung Bozen unterscheidet
sich ziemlich von jenem des Seitentals von Qberfrick. Das Grund¬
wasser aus diesem Seitental war härter und enthielt mehr Magne¬
sium und Sulfat als jenes von Bozen bis Frick. Ein Hinweis, dass
es auf seinem Weg talabwärts durch den Lias von Gipf beeinflusst
werden könnte, lag nicht vor.
Die ersten Messstellen nach dem Zusammenfluss von Sissle und
Bruggbach waren die Grundwasserfassungen Neumet Frick (\//3) und
der Schacht der ÄRA Frick (Vi/5). Dort war eine Zunahme aller
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- 155 -
Parameter mit Ausnahme der Karbonathärte festzustellen. Offen¬
bar spielte dort der Zufluss von tieferem Grundwasser aus leicht
löslichen Evaporiten eine Rolle. Aus der Chloridkarte (Beilage 3a)
ist ersichtlich, dass beim Talquerschnitt Neumet Frick nachweis¬
lich Steinsalz im Grundwasser auftritt, welches wohl nicht nur
menschlicher Aktivität zugeschrieben werden kann (Kap. 5.5.3.)
Zwischen Frick und Eiken durchfliesst das Grundwasser eine
Zone, in welcher es mit hochmineralisiertem Hangwasser und im Tal
versickernden Mineral-Quellbächen aus dem Gipskeuper angereichert
tt
wird. Der Chemismus in der Grundwasserfassung Langenfeld Oschgen
mit 360 mg SO. /l dürfte von einem solchen unterirdischen Zu¬
fluss aus Richtung Langenfeld Frick geprägt sein (Beilage 4)
tt
unterhalb von Oschgen beginnt der obere Nuschelkalk den Che¬
mismus des Grundwassers zu beeinflussen. Vorausgesetzt, der ge¬
samte Magnesiumgehalt rühre von der Dolomitauflösung her, ist
dieser Einfluss an der Grösse Ca:Mg messbar. Mit dem Fluorid hin¬
gegen konnte die Beeinflussung weniger gut belegt werden; der höchste
Uert im Grundwasser des "Duraschotters" der Talsohle wurde in
»_ .
der Grundwasserfassung Langenfeld Oschgen mit 0,35 mg F /l gemes¬
sen .
In der Grundwasserfassung Uidematt Eiken wurden zwischen 1961
und 1968 Schwankungen in der Sulfatkonzentration des Uassers von
90 - 220 mg/l festgestellt. Auch andere Komponenten änderten sich
relativ in der gleichen Grössenordnung. Diese Schwankungen
rühren von der etwa ab Frick wirksamen Infiltration von Sissle-
wasser ins Grundwasser her (Kap. 4.7.1.4.). Mit der stark schwan¬
kenden Wasserführung (Niederschlagsanteil) variiert auch der
Chemismus des Bachwassers viel stärker.
- 156 -
Beim Grundwasserübertritt ins Sisslefeld (Rohr l\lr. 23, KUS)
fällt eine l/ergrösserung des Ca: Mg-Verhältnisses von 2,8 auf 5,6
auf. Gegenüber den Stationen oberstrom ist auch der Sulfatgehalt
stark zurückgegangen (79 mg/l). Da die Analyse aus dem Rohr Nr. II
(Sondierprogramm Grundwasserfassung Hard Eiken) vom 29.4.1968
sogar nur 48 mg SO, /l aufwies, muss mit sulfatarmem Hangwasser-
zufluss vom "höheren" Schotter des Eilez gerechnet werden. Auch
die Uerte für die GH, die KH und Cl waren an dieser Stelle klei¬
ner. Die Grundwasserfassung Hard wird eher von Grundwasser aus
dem Tal der Sissle gespeist. (SO, = 92 mg/l; Ca:Mg = 3,8)
In westlicher Richtung blieb der Sulfatgehalt etwa gleich: Grund¬
wasserfassung "Schmid" Eiken: 90 - 170 mg/l zwischen 1961 und
1968, und Grundwasserfassung Bäumliacker Stein: 120 mg/l (\/l/9)
Das Ca^g-Verhältnis nahm etwas zu, was eigentlich nicht zum
grossen Anteil von Grundwasser aus dem Einzugsgebiet des Muschel¬
kalks passt.
- 157 -
5.6. DIE KARTE DER HYDRDCHEniSCHEN GRUNDUASSERPROVINZEN (Beilage 4)
Auf der Karte der hydrochemischen Grundwasserprovinzen
wurde versucht, aus einer Anzahl Analysenergebnissen und Berech¬
nungen geologische Schlussfolgerungen zu ziehen. Die gesteins¬
abhängigen Parameter Ca:Mg, Sulfat und IMa bzw. Cl wurden flächen-
haft dargestellt.
Eür die flächenhafte Darstellung des Quellwasserchemismus
wurde das theoretische Einzugsgebiet nach Kap. 3.2. gewählt.
Dieses gibt zugleich einen Hinweis auf die Stärke der Schüttung.
Uo der Quellwasserchemismus nicht bekannt oder bei bekanntem Che¬
mismus ein Gebiet nicht einer bestimmten Quelle zugeordnet werden
konnte, wurden spezielle Darstellungen für "Chemismus erwartet"
oder "Chemismus vermutet" gewählt.
Es wurde angenommen, dass das Grundwasser im "Juraschotter"
der Talsohle homogen konzentriert ist. Auch Hangwasser, wo es in
seinem Chemismus bekannt war, wurde in dieser Eorm dargestellt.
Die Karte gestattet es, den Einfluss des Chemismus von Quellen
aus den höher gelegenen Kluft- und Karstwasserleitern auf das
Grundwasser des "Duraschotters" der Talsohle zu erklären. Mit
der Darstellung der Earbstärke wurde ein Hinweis auf die Stärke
der Mineralisierung gegeben.
Niedrige Ca: Mg-\ierhältnisse kennzeichnen das Grundwasser aus
dem oberen Muschelkalk und aus dem Gansinger-Dolomit. Hohe Sul¬
fatgehalte kennzeichnen die Mineralquellen des Gipskeupers. Eine
niedrige Mineralisierung ist den Quellen aus dem Hauptrogenstein
und dem "unteren Dogger" eigen.
- 158 -
5.7. DAS AU5MAS5 DER GEQCHEMISCHEN EROSION AN DEN OURATAFELN
In Tabelle 16 wurden anhand der KH und der Sulfatgehalte
vom Dezember 1975/Danuar 1976 von repräsentativen Quellen,
uelche in einem bestimmten Teilgebiet liegen, das Ausmass der
geochemischen Erosion von Kalk bzw. Dolomit und Gips bestimmt.
Die Menge der gelösten Komponente in mg/l Quellwasser wurde
umgerechnet in Tonnen/jahr, uelche dem versickerten Niederschlags-
uasser im Teilgebiet entsprachen. Mit den bekannten Molekular¬
gewichten und Dichten von Kalk, Dolomit und Gips wurde das Ge-
uicht in Gesteinsvolumen umgerechnet, uelches sich pro Hahr löst.
Dieses wurde durch die Fläche des Einzugsgebiets geteilt, was
einen Uert für die geochemische Erosionsrate in mm/3ahr ergab.
Die Werte betrugen ca. 0,03 mm Kalk/Dahr und ca. 0,006 mm
Gips/jahr im Hauptrogenstein. Im Hauptmuschelkalk betrugen sie
ca. 0,05 - 0,06 mm Kalk/3ahr bzw., als Dolomit berechnet, etwas
weniger, und ca. 0,003 - 0,016 mm Gips/Dahr.
ZJACKLI >v1957, Tab. 24) berechnete aus Rheinwasser chemische
Erosionsraten von 0,04 mm Kalk/jahr und 0,012 mm Gips/Oahr für
das bündnerische Rheingebiet. BURGER (1959, Sf 261) errechnete aus
dem Quellwasser der Areuse eine Erosion von weniger als 0,09 mm
Kalk/Oahr. LI & ERNI (1975) bestimmten im Rhein bei Kernbs 0,091
mm ol Kalk/cm und Jahr (entsprechend ca. 0,033 mm Kalk/jahr für
Teilgebiet l) und 0,032 mmol/cm und Oahr für CaSO, (entspre¬
chend ca. 0,022 mm Gips/3ahr für Teilgebiet l). In BINGGELI
(1974, S. 125 und Fig. 88) wurden Zahlenwerte anderer Autoren
für den "mittleren Landesabtrag durch Lösungsführung von Flüssen"
angegeben, uelche teilweise viel höher liegen.
UD
cn
Uidematt
Talquerprofil
bis
Langenfeld
Talquerprofil
Seckeberg:
4
Eikerberg
7
Eich
5
Schupferterberg
und
(Rest)
Seckeberg
5
Looberg
bis
3ättetal
Uabrig:
3
Oättetal
bis
Tägertli
Uabrig:
2
Homberg
und
Thiersteinberg
1Gebiete:
0,006
0,053
0,055
13
106
110
32
298
36
3390,88
1,6
0,014
0,057
0,059
27
108
112
67
04
3
B0
3520,84
1,4
0,0037
0,05
0,059
12
260
269
31
733
16
3R41,91
2,9
0,016
0,049
0,050
30
94
97
76
265
1013
35
0,75
1,7
3,014
0,054
0,056
16
135
140
41
380
37
3421,11
2,5
0,C14
0,058
0,060
62
257
265
156
724
76
3532,05
4,5
0,006
0,032
7,2
39
18
107
39
2330,46
1,2
76
54
32
1
Gips
Dolomit
eher
Muschelkalk
im
oder
Kalk
mm/Oahr:
in
Erosionsrate
Ceocheniische
min
),g/cm
2,5
=(j°
Gips
Volumen
33
min
),g/cm
2,82
=(j°
Dolomit
bzu.
33
min
),g/cm
2,72
=(f
Kalk
Volumen
31
Tonnen
in
Sulfaten,
an
Menge
gelöste
Tonnen
in
Karbonaten,
an
Menge
gelöste
"Quellen,
d.
Sulfatgehalt
durchschn.
mg/l
in
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der
KH
durchschnittliche
/3
mMio.
in
Sickeruasser,
=N-l/
km
in
Einzugsgebiets
des
Fläche
planimetrierte
Sulfaten
und
Karbonaten
an
Erosion
qeochemische
jährliche
Durchschnittliche
16:
Tab.
- 160 -
6i===Q=U=A=L=I=T=A=T=I=U=E===B=E=F=y=N=D=E
lGRUNDyASSER_ALS=TRINKUASSERl
6.1. INTERPRETATION VON BAKTERIOLOGISCHEN ANALYSEN DER
VERSCHIEDENEN GRUNDLOSER
6.1.1. Zur Verfügung stehende Untersuchungsberichte
Die in der folgenden Tabelle aufgeführten bakteriologischen
Analysen, uelche durch das Laboratorium des aargauischen Kan¬
tonschemikers, oder durch die Firma BACHEMA in Zürich, ausge¬
führt worden uaren, standen zur l/erfügung. Drei LJasserproben
(II1/15, IV/9 und II//15) uurden durch die EAUAG auf coliforme
Bakterien untersucht. Sonst uurden in dieser Arbeit keine bak¬
teriologischen Analysen ausgeführt. Die Kriterien der bakterio¬
logischen Uasserqualitätsbeurteilung uurden Kap. 56 des SLB 1972
und den Analysenberichten entnommen.
In geologischer Hinsicht uurden die Quellen nach dem Quell¬
sammler getrennt und in der Folge gleichermassen nach Quelltygen
unterteilt uie in Kap. 4.5.2., nämlich in "verdeckte" und "un-
verdeckte" Karstquellen souie Schuttquellen. Bei den letzteren
uurde in Tabelle 17 mit der Angabe "Quellsammler" die in den Ge¬
rollen des Schutts vorherrschende Formation bezeichnet. In
Kap. 4.6.1. uurde dargelegt, uelchen Einfluss die Gerolle der
verschiedenen Formationen auf die Quelle ausüben können. Ferner
uurde die Beualdung des Einzugsgebiets in Zehnteln geschätzt.
Zusätzlich stand die Broschüre "Wasserversorgung im Rayon
Dura A" des Oberfeldarztes der Schueizer Armee (Mai 1940) zur
l/erfügung. Anhand der aufgeführten Untersuchungsberichte, in uel¬
chen das Grunduasser in hygienischer Hinsicht beurteilt uorden
uar, sollen nun die Grunduasserleiter souie die auf ihnen auf¬
tretenden l/erschmutzungsherde bezüglich Auswirkungen auf die
Uasserqualität heuertet werden.
- 161 -
Legende zu den geologischen Angaben vont
Tab. 17
Anhang 1
Anhang 3
Grundwasserleiter bzw_1_Quellsammler£
1 Anhydritgruppe
2 oberer Muschelkalk sowie Gehängeschutt, welcher vorwiegend
aus Gesteinen dieser Serien besteht
3 Gipskeuper
4 Gansinger-Cblornit
5 Arietenkalk
6 Hauptrogenstein, 'unterer Dogger" sowie Gehängeschutt, welcher
vorwiegend aus Gesteinen dieser Serien besteht
7 "Höherer" Schotter
8 "Ouraschotter" der Talsohlen
9 Rheintalschotter
Quellty_p_
A "unverdeckte" Karstquelle
B "verdeckte'' Karstquelle
C Schuttquelle
D gepumptes oder geschöpftes Grundwässer
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75
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Hutbrunnenquelle
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kokkenErtero-Coli
EscherichiaKeimeColiforme
KeimzahlTemperatur
Entnahme ErgussDatum
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Gemeinde
(Fortsetzung)
Untersuchunqsberichte
Bakterioloqische
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Tab.
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20
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2—
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7.73
26.
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9.72
25.
20
B2
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Obermattquelle
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__
5.66
2.
70
A2
Rothmättliquelle
MUNCHUILEN
0-
04
11,0
1000
15.10.73
0D
8ii
ii
0—
00
9,9
1000
4.74
2.
0D
8ii
ti
0—
011
10,1
1000
2.74
11.
0D
8ii
tt
0—
02
12,2
1000
14.10.74
0D
8Bluemet
Grundwasserfassung
1—
16
8,1
—8.75
23.
100
A6
iiii
023
23
74
7,9
20
6.75
23.
100
A6
tiii
29
43
130
8,5
40
14.10.74
ICO
A6
ii11
0—
00
8,5
86.74
11.
100
A6
tiii
(Fortsetzung)
0_
00
7,3
20
2.74
11.
100
A6
unten
Strickbrunnenquelle
GIPF-OBERFRICK
kokkenEntero-ColiEschericüa
KeimeColiformeKeimzahl
TemperaturEntnahme Erguss
Datum
% inBewaldung QuelltypCD3tCD
•H
-p00
IH
Probenahmestelle
Gemeinde
(Fortsetzung)
Untersuchunqsberichte
Bakterioloqische
17:
Tab.
——
012
9,4
—21.11.74
40
B2
iiti
--
0100
10
-5.66
12.
40
B2
unten
"
—-
073
9,5
—21.11.74
40
B2
ttti
——
0120
lo
—5.66
12.
40
B2
oben
"
-—
073
9,8
—21.11.74
40
B2
titi
——
0120
10
—5.66
12.
40
B2
Südwest
Frauenholzquelle
—-
430
11
—5.66
12.
15
B2
Affelooquelle
——
0—
10,1
109
16.12.75
70
A2
Zollbrunnenquelle
STEIN
--
0-
7,7
26
16.12.75
100
C6
2tt
——
03
5,6
—3.75
24.
100
C6
ttti
——
03
6,3
—3.72
9.
100
C6
ttii
—-
05
——
2.65
17.
100
C6
Berg
am
Quellen
5-
0273
10,7
—3.75
24.
10
A2
iiii
--
0108
10,7
—3.72
9.
10
A2
iin
——
05
11,2
—2.69
10.
10
A2
iiit
——
8155
——
2.65
17.
10
A2
1111
—_
616
__
4.64
22.
10
A2
Oltig
im
Quelle
SCHUPFART
0-
01
10,9
-9.12.74
0c
8
0-
050
13,0
-9.74
17.
0c
8
0—
058
11,4
—6.74
11.
0c
8
0—
011
11,1
-3.74
18.
0c
8
0—
058
11,0
—10.12.73
0'
C8
I_
046
11,4
_5.73
22.
0C
8Langenfeld
Gr.U.Fassung
OSCHGEN
kokkenErtero-ColiEscherii
KeimeColifo:Keimzal
TemperaEntnahi Erguss
% inBewaldui QuelltyiGr.w.leu
JZ
•rH
-co-
rmefM
JJ3fH
CD
Datum
cn
CL
•H
-pto
Probenahmestelle
Gemeinde
(Fortsetzung)
Untersuchunqsberichte
Bakterioloqische
17:
Tab.
——
4425
11,2
23.10.67
0A
2Thalmatt
Grundwasserfassung
--
10
57
12,0
-9.47
9.
0A
3
(Ausserdorfbrunnen)
'Untergrab"
Quelle
UEGENSTETTEN
0-
210
9,7
150
1.76
13.
35
B2
iiii
--
055
9,6
85
6.71
21.
35
B2
titt
--
37
285
9,7
83
2.12.70
35
B2
itii
--
0196
10
94
22.12.69
35
B2
Nordwest
"
0—
227
9,8
100
1.76
13.
35
B2
iiii
——
042
9,6
55
6.71
21.
35
B2
itii
-—
58
364
9,8
57
2.12.70
35
B2
ii
ii
--
0220
10
57
22.12.69
35
B2
Süd
»
1—
49
8,4
1,5
1.76
13.
35
B2
iiii
——
060
9,4
12
6.71
21.
35
B2
iiii
-—
345
1440
8,4
0,6
2.12.70
35
B2
iiii
(Fortsetzung)
__
0584
91,5
22.12.69
35
B2
Tonrühre
Richtbrunnenquelle
STEIN
kokkenEntero-ColiEscherichiej
KeimeColiformeKeimzahl
TemperaturEntnahme Erguss
Datum
t inBewaldungQuelltypGrw-leiterProbenahmestelle
Gemeinde
(Fortsetzung)
Untersuchunqsberichte
Bakterioloqische
17:
Tab.
- 167 -
6.1.2. Qualität des Karstwassers
Unter Karstwasser wurden in diesem Zusammenhang die "un-
verdeckten" wie die "verdeckten" Karstquellen, und seichter
wie tiefer Karst zusammengefasst. Die Qualität des Karstwas-
sers wird wesentlich durch den Filtrationsvorgang im Grundwas-
serleiter bestimmt. Die "unverdeckten" Karstquellen, z.B. die
l/olliweidquelle Oschgen oder die Quelle "Berger" Eiken, flössen
jeweils nach starken Niederschlägen trüb. Beim Dauerpumpversuch
vom Herbst 1967 im tiefen Karst von Uegenstetten verschwand
die Trübe im Karstwasser erst nach 46 Tagen. Uenn Partikel
nicht zurückgehalten werden, ist anzunehmen, dass das Uasser
nicht keimfrei ist.
Das Auftreten trüben Quellwassers in den "unverdeckten''
Karstquellen ging jeweils mit hohen Quellerträgen einher. In
Kap. 4.5.3.1. wurde erklärt, dass ein starker und kurzfristiger
Abfall des Quellertrages mit einem hohen Retentionskoeffizienten
und damit mit einer kleinen Aufenthaltszeit des Quellwassers im
Erdinnern einhergeht. Diese ist oft für eine Filtration und für
einen Keimabbau zu kurz. MISEREZ & SINEDNI (1976, S. 28) wiesen
an der Areusequelle nach, dass die Aufenthaltszeit nur bei
Trockenwetterabflüssen manchmal genügend gross für Keimarmut sei.
Auch einige "verdeckte" Karstquellen wiesen zu hohe Keimzah¬
len und zu hohe Werte an coliformen Bakterien auf, obwohl sie
nie trüb flössen und ihre Erträge nicht im gleichen Masse
schwankten wie jene der "unverdeckten", z.B. Frauenholzquelle
Stein, Obermattquelle Obermumpf). Die Suenerliquelle Frick hin¬
gegen war bisher in allen Untersuchungen einwandfrei. uie die
Analysen der Strickbrunnenquellen Gipf-Oberfrick oder der Frauen¬
holzquelle Stein zeigen, spielt der Standort der Quelle im Uald
- 168 -
und die Bewaldung im Einzugsgebiet der Quelle nicht jene domi¬
nante Rolle für die Keimarmut, die man auf Grund der bekannten
Auswirkungen der Düngung erwarten würde.
In "unverdeckten" Quellen wie im tiefen Karst ist die natür¬
liche Filtration zu wenig wirksam, um das Karstwasser dauernd
einwandfrei aufzubereiten. Die Anforderungen des SLB 1972 bezüg¬
lich bakteriologischer Beschaffenheit des Trinkwassers sind hier
kaum über Schutzzonen zu realisieren.
Bei "werdeckten" Karstquellen spielt das Ausmass und die
Art der Abdeckung mit Schutt eine Rolle.
6.1.3. Qualität der Schuttquellen
Die Zirkulation im Schutt findet nicht nur
in Poren, sondern teilweise auch in breiteren Fugen statt. Dem¬
entsprechend unterschiedlich waren die Ergebnisse der zitierten
Untersuchungen.
Die Quellen am Berg Schupfart, welche im Uald aus Berg¬
sturz- und Sackungsschutt von Hauptrogenstein und "unterem Dog¬
ger" entspringen, waren in vier aufeinanderfolgenden Probenahmen
einwandfrei. Offensichtlich wird dieses Quellwasser durch einen
hohen Sandanteil von einzelnen Ooiden gut filtriert.
Demgegenüber wiesen beispielsweise die Thalhof- und die
Hutbrunnenquelle Gipf-Oberfrick - beide entspringen in bewirtschaf¬
tetem Land aus Bergsturz- und Gehängeschutt von Hauptrogenstein und
"unterem Dogger" - ungleich schlechtere Uasserqualitäten auf.
Am Beispiel der Hutbrunnenquelle in der 2. Hälfte 1975 soll ge¬
zeigt werden, warum eine Verschmutzung des Quellwassers eintritt
und in welchem Zeitraum sie ablaufen kann. Das Beispiel gibt ei¬
nen Hinweis auf die geringe Selbstreinigungswirkung des Bodens
bei Düngung am Ende der Vegetationsperiode (Fig. 16).
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Il
1975
Hälfte
2.
Cipf-Oberfrick,
Hulbrunnenquelle
der
sse
in
trhäl
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sehe
iog
1o
iisch-bakter
log
Hydrogeo
16:
Fig.
- 170 -
Während bei den Probenahmen vom 9., 13. und 21.10.1975 bei
massiger Bodenfeuchte gutes Quelluasser gefasst worden uar, ent¬
hielt die Probe vom 12.11. nach drei Uochen trockenem Wetter,
trockenem Boden und bei geringem Quellertrag von 120 l/min
223 Keime, 2 coliforme Keime und 7 Enterokokken. Am 18.11. uar
das Quelluasser nach 6-j Regentagen stark verschmutzt (Keimzahl:
1100, Coliforme Keime: 17, Enterokokken: 21), obuohl der Quell¬
ertrag erst unbedeutend auf 150 l/min angestiegen uar. Am 1.12.1975
hatten sich die hygienischen Verhältnisse etuas gebessert
(Keimzahl: 70, Coliforme Keime: 1, Enterokokken: 8), der Quell¬
ertrag stieg in der Zuischenzeit stark auf 400 l/min an. Nach An¬
gaben von Landuirten uurde im Einzugsgebiet der Quelle in der er¬
sten Hälfte November stark gedüngt. Aus Fig. 16 ist ersichtlich,
dass Gauche auf dem Sickerueg durch Boden und Gestein ins Quell¬
uasser gelangte, und nicht etua oberflächlich abgeschuemmt uurde.
Bei den Schuttquellen aus Karbonatgesteinen ist die Selbst¬
reinigung nur teilueise abhängig von der Beschaffenheit des
Schutts. Wo dieser splittrig, ungerundet und mit relativ breiten
Hohlräumen versehen ist, uird das Wasser nicht mehr einuandfrei
filtriert, uenn im Einzugsgebiet stark gedüngt uird. Uo der
Schutt jedoch etua einem sandigen Kies entspricht, ist eine
Filtration bei Düngebeschränkungen eher möglich. Die Anforderungen
des SLB 1972 für die bakteriologische Wasserqualität uären in der
Regel durch Schutzzonen realisierbar.
- 171 -
6.1.4, Qualität des Grundwassers im "Juraschotter" der Talsohle
Sickerwasser wird bei intaktem Boden durch Bodenbakterier,
Filtrations- und Adsorptionsmechanismen natürlicherweise weit¬
gehend gereinigt (RICHTER & LILLICH, 1975, S. 251). Der sandige
und lehmige Kies des "Duraschotters" der Talsohle wirkt als guter
mechanischer Filter. Grundwasser wird durch lehmige Oberflächen¬
schichten gut geschützt. Solche sind im Untersuchungsgebiet aber
nur geringmächtig oder fehlen ganz. Der Flurabstand, d.h. die
Sickerwasserpassage durch den wasserungesättigten Kies, welche
mit dem Grundwasserspiegel schwankt, bildet einen weiteren Schutz
vor oberflächlichen Verschmutzungen, wenn er mehr als 2 - 3 m
beträgt. Nur Uferzonen längs infiltrierenden Oberflächengewässern
sind eher schlecht geschützt.
Die meisten Untersuchungen im Grundwasser des "Duraschotters"
der Talsohle wiesen ein einwandfreies Grundwasser nach. Mit den
65 m bzw. 45 m von der Sissle entfernten Fassungen Stieracker
Frick und Uidematt Eiken standen zwei Beobachtungsstellen zur
Verfügung, die beide Flurabstände von weniger als 5 m, aber un¬
terschiedliche Qualitätsverhältnisse aufwiesen.
Im Dahre 1974 wurden in der Grundwasserfassung Stieracker
Frick 41 Uasserproben entnommen und bakteriologisch untersucht.
Zwei ungenügende Befunde - am 25.6. 23 coliforme Keime und am
27.8. eine Keimzahl von 1310 - schienen zufällig zu sein. Am
18.4.1972 wurde in der Fasung hygienisch einwandfreies Grund¬
wasser gepumpt, während zwischen Sissle und Fassung in einer
Baugrube Entwässerungsarbeiten für die Autobahn N 3 vorgenommen
wurden. In den Ganglinien des Grundwasserspiegels konnten diese
Bauarbeiten verfolgt werden, jedoch war kein Durchbruch einer
bakteriellen Verschmutzung festzustellen. Offenbar infiltrierte
die Sissle damals an dieser Stelle nicht oder kaum.
- 172 -
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«•e
I W| I Sl IM II l«.|.n|-.|r.|r I Rl gl
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- 173 -
In der Grundwasserfassung Uidematt Eiken wurden zwischen
Februar 1973 und März 1974 11 Uasserproben entnommen und bakte¬
riologisch untersucht. In Fig. 17 wurden Ganglinien der bakterio¬
logischen Verhältnisse, der Grundwasserspiegel und -temperaturen
und des Sisslepegels, zusammen mit den Niederschlägen aufgetragen.
In 6 dieser Proben wies das Grundwasser coliforme Keime auf. Hohe
Sisslewasserstände korrelierten mit hohen Grundwasserspiegeln,
und diese gingen parallel zu hochen Keimzahlen und hohen Werten
für coliforme Keime. Die Fassung wird durch Grundwasser gespeist,
welches mit ungenügend filtriertem Oberflächenwasser der Sissle
angereichert ist. Insbesondere die Probe vom 11.12. war deutlich
verschmutzt, bei gleichzeitig hohem Grundwasserspiegel.
Offenbar ist im "Duraschotter" der Talsohle nicht nur der
Flurabstand ein wichtiger Faktor bei der Filtration von Sicherwas¬
ser, sondern auch der Abstand zum infiltrierenden Oberflächengewäs-
ser, in Fliessrichtung gemessen.
6.2. DIE VERUNREINIGUNGEN DES GRUNDWASSERS
6.2.1. Die Düngung
6.2.1.1. Bakteriologische Verunreinigung
Die gravierendste Verunreinigung des Grundwassers im Unter¬
suchungsgebiet wurde durch die Düngung hervorgerufen. Bakterio¬
logische Verunreinigungen entstehen durch Naturdünger wie z.B.
Mist und Gauche. Während beim Mist bekanntlich nur wenig Flüssig¬
keit versickert, fallen bei der modernen Ausbringung von Gauche
(Druchkfass, Verschlauchung, Verregnung) bis zu 6 mm Flüssigkeit
an pro Güllengabe (Eidg. landw. Forschungsanst., EAUAG und
Eidg. AfU, 1974, S. 136).
- 174 -
In den Boden versickerter Naturdünger machte sich insbe¬
sondere in den Karst- und Schuttquellen, weniger im Grundwasser
des "Duraschotters" der Talsohle durch das Auftreten coliformer
Keime, Enterokokken und durch erhöhte Keimzahlen bemerkbar. Bei
den Karstquellen erwiesen sich Dolinen und Verwerfungen als Orte
bevorzugter Zirkulation. Im Karst ist jedoch das ganze Einzugs¬
gebiet potentiell gefährdet, wo es nicht von mächtigen wasserun¬
durchlässigen Schichten abgeschirmt ist.
Damit ist zu befürchten, dass Schutzzonen bei den "unverdeck-
ten" Karstquellen unwirksam bleiben werden, ebenso bei "verdeckten"
Karstquellen, bei welchen das Material des Quellsammlers blockig
und splittrig ausgebildet ist. Uo der Quellsammler hingegen ge¬
nügend sandig ausgebildet ist, wäre anzunehmen, dass über Schutz¬
zonen (Düngebeschränkung) eine bakterielle Verunreinigung elimi¬
niert werden könnte. Insbesondere die Düngung ausserhalb der Ve¬
getationsperiode, z.B. im November gemäss Fiq. 16,
und die Düng¬
ung auf gefrorenen Boden wäre zu unterlassen.
6.2.1.2. Chemische Belastung
Eine chemische Belastung des Grundwassers wird vor allem
durch die Düngung mit Kunstdünger (Ammoniumnitrat) hervorgerufen.
Stickstoffdünger wird als Festkörper ausgebracht. Mit den Nieder¬
schlägen löst er sich auf, und mit dem Sickerwasser gelangt er
als Nitrat ins Grundwasser. Nitrat ist ein leicht lösliches Ion,
welches sich im Grundwasser nicht abbaut. Der natürliche Gehalt
des Grundwassers an Nitrat wurde anhand jener Analysen bestimmt,
welche von Quellen stammen, die vollständig im Uald liegen und
von denen angenommen wurde, dass sie von der Düngung unbeein-
flusst sind. Der Gehalt beträgt 8 - 15 mg N03~/l. (Gipsquellenii
wiesen aus anderen Gründen kleine Gehalte an Nitrat auf; dieses
ist dort möglicherweise durch Sauerstoffarmut zu Nitrit und
- 175 -
Ammonium reduziert.) In den meisten Analysen wurde die natürliche
Nitratzufuhr durch Niederschlagswasser bei weitem durch die
Düngung überlagert.
Von dieser Nitratbelastung ist in erster Linie das stark
genutzte Grundwasser im "Duraschotter" der Talsohle betroffen,
jedoch auch einzelne Quellen enthielten Ende 1975 stark erhöhte
Nitratgehalte, z.B. Eiletenquelle Frick 161 mg U0„ /l. In Fig.18
wurden die Nitratkonzentrationen in verschiedenen Grundwasser¬
fassungen des Untersuchungsgebiets in Funktion der Zeit aufge¬
tragen. Dabei zeigte es sich, dass die Fassungen Stieracker
Frick und Uidematt Eiken zwischen 1956 und 1963 zwischen 14 und
20 mg Nur, /l enthielten. Ein stärkeres Ansteigen des Nitrats in
allen untersuchten Fassungen des Diagramms machte sich erst ab
ca. 1972 bemerkbar, was auf eine damals intensivierte Bewirt¬
schaftung des Einzugsgebiets schliessen lässt. Insbesondere in
der Fassung Mühlematt Bozen stiegen sie ab 1973 über den Tole¬
ranzwert des SLB 1972 von 40 mg NO-, /l bis auf ein Maximum von
67 mg NO,, /l im Februar 1975. Dann sanken sie wieder stetig bis
im Oktober 1976, als noch 27 mg/l gemessen wurden. Der Befund in
dieser Fassung ist wichtig und bedarf einer Erklärung:
Die Grundwasserfassung Mühlematt Bozen liegt in intensiv
bewirtschaftetem Gelände zwischen Bozen und Hornussen. Nitrat¬
gehalte stammen nicht nur von der Düngung in der Umgebung der
Fassung, sondern auch von der Düngung im gesamten Einzugsgebiet.
Insbesondere soll auch der betriebene Rebbau grosse Mengen an
Kunstdünger erfordern (SCHUILLE 1962). Es wäre nun anzunehmen,
dass aus diesem Grund eine Düngebeschränkung in der "engeren"
cn
-<1
1975
1970
1965
1960
©
•
—
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9-
/
20
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l-
40
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50
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Frick
Stieracker
Fassung
5
Eiken
Uidematt
Fassung
460_
Frick
Neumet
Fassung
3/
(Sisslefeld)
Eiken
Hard
Fassung
2
Bozen
^ühlematt
Fassung
1
..
Legende:
NOjf
/lmg
lalsohle
der
"Juraschotters"
des
Grundwasser
im
Nitratgehalte
18:
Fig.
- 177 -
Schutzzone keinen Einfluss auf die
da sich dieses Ion, wie gesagt, nie
aber der Fall. Durch das Talquerpro
durchschnittlich ca. 6G0 l/min Grün
Pumpenleistung beträgt 800 l/min. U
der Fassung überdüngt, erfolgt eine
nutzten Grundwassers, uird es nur n
folgt eine ebensolche Verdünnung. D
ratkonzentration eruies sich als Fo
kung in der "engeren" Schutzzone. D
ren Fassungen des Diagramms ist mit
zugsgebiet zu erklären. Dieser ist
lieh zu senken.
6.2.1.3. Uasserbeschaffenheit von D
Mit den Uasserproben l/5 und l/6 erfolgten Untersuchungen
über die Beschaffenheit von Drainageausläufen im Lias am LJoll-
berg bei Frick. Sie ähnelten in hydrochemischer Hinsicht dem
Quellwasser aus dem Arietenkalk (l\//3), wiesen aber Nitratgehal¬
te von 53 bzu. 49 mg NO,, /l auf. Das Drainagewasser war bräun¬
lich bis gelblich gefärbt, trüb, schäumte und wies den ätzenden
Geruch von Gülle auf. Scheinbar wurde der Boden kurz vorher in
der ersten Hälfte November 1975, also am Ende der Vegetationspe¬
riode gedüngt, (vgl. Kap. 6.1.3.) Der Boden konnte kaum Flüssig¬
dünger aufnehmen, und ein Teil davon floss in den Drainagen ab.
Da ein Teil der Drainagen auch einen gewissen Anteil Quell¬
wasser führen, muss vermutet werden, dass das Quellwasser aus
dem ArietnnkaJk ebenfalls auf Düngeverschrnutzungen anfällig ist.
Nitratkonzentration hätte,
ht abbaut. Das Gegenteil war
fil Mühlematt Bozen fliessen
dwasser. Die installierte
ird das Gebiet in der Umgebung
massive Anreicherung des ge-
och beschränkt gedüngt, er-
er sinkende Trend in der Nit-
lge einer solchen Düngebeschrä
er steigende Trend in den ande
der Düngung im gesamten Ein¬
über Schutzzonen kaum wesent-
rainageausläufen
- 178 -
6.2.2, Belastung mit Abwasser
Belastungen des Grundwassers mit häuslichen Abwässern wer¬
den z.B. durch Sickergruben hervorgerufen, oder durch undichte
Abwasserleitungen und ins Grundwasser infiltrierende Bäche, in
welche geklärte und ungeklärte Abwässer eingeleitet werden. Sie
wirken sich bakteriologisch wie die Düngung aus, von der sie kaum
unterschieden werden können. Chemisch ergeben z.B. Phosphate
(Waschmittel) einen Nachweis für Belastungen mit Abwässern. Die¬
se sind im Grundwasser nur über eine gewisse Distanz nachweisbar,
da sie relativ rasch an Tonminerale gebunden werden (MATTHE5S,
1973, S. 214).
Abwasserbelastungen aus Sickergruben oder undichten Kanalisa¬
tionen wurden in den Gipferquellen mit 0,74 bzw. 0,12 mg PO./l
festgestellt. Im Grundwasserschacht der ÄRA Frick wurden 0,06 mg/l
nachgewiesen. Die Verschmutzung der Hohlewegquelle Frick mit
0,66 mg PO./l hing eventuell mit der Düngung zusammen.
Im Grundwasser ist eine Sanierung der Verhältnisse meist über
die Realisierung von Schutzzonen möglich, jedoch nicht die Verbes¬
serung des Zustands von Oberflächengewässern.
6.2.3. Einfluss der Strassen
Die Strassen gelten aus zwei Gründen als mögliche Verschmut-
zungsherde: Erstens besteht die Möglichkeit von Olunfällen an Tank¬
wagen, und zweitens werden die Strassen im Uinter mit Steinsalz
aufgetaut.
Auf den wichtigeren Landstrassen, insbesondere auf der Auto¬
bahn N 3, werden grosse Mengen organischer Flüssigkeiten transpor¬
tiert. Da das obere Fricktal schmal ist und sein Grundwasserstrom
t!
stark genutzt wird, würde sich ein Olunfall verheerend auswirken.
Die am meisten gefährdeten Grundwasserfassungen liegen in folgender
Distanz zu den Autostrassen:
- 179 -
Mühlematt Bozen ca, 26 m von der projektierten N 3 entfernt
Ob Dorf Frick, ca, 10 m von der Staatsstrasse entfernt
(Fassung stillgelegt)
Stieracker Frick ca, 45 m von der Staatsstrasse entfernt
Neumet Frick ca, 65 m von der Autobahn N 3 entfernt
Langenfeld Oschgen ca. 10 m von der Staatsstrasse entfernt
Uidematt Eiken ;a. 55 m von dor Autobahn N 3 entfernt
(Fassung stillgelegt)
Der Einfluss der Strassensalzuno, manifestiert sich im un¬
vermittelten Auftreten von Chlorid im Grundwasser. Der Einfluss
der Strasse uar nicht gut abschätzbar,, weil Chlorid im Grunduas
ser von der natürlichen Subrosion bei Frick, Kap. 5.5.3., von
den Niederschlägen, Kap. 5,5.2, und eventuell auch von der Düng
ung im Einzugsgebiet herrührt. Lediglich in der Probe Vi/3,
welche aus einem Grundwasserbeobachtungsrohr RP 17 in der Mühle
matt Bozen in ca. 4 m neben der Staatsstrasss entnommen worden
war, wurde mit 25 mg Cl /l ein gegenüber der Umgetung höherer
Gehalt nachgewiesen. In den Tagen vor der Probenahme wurde die St
se gesalzen. Dieser erhöhte Gehalt an Chloriden ist nicht gesun
heitsschädlich, aber er ist ein Anzeichen für den Einfluss der
Strasse, welcher auch aus anderen gesundheitsschädigenden Kompo
nenten bestehen könnte.
Der Grundwasserstrom im "Ouraschotter" der Talsohle im obe
Fricktal ist sehr stark durch Strassen und den Verkehr gefährde
und benötigt daher besondere Schutzmassnahmen für das Grundwass
Es wären an Stellsteine an der Strassenrändern mit vollständige
Ableitung des Meteorwassers innerhalb der Schutzzonen zu denken
und an die Schaffung einer regionalen Olwehr,
- 180 -
6.2.4. Deponien
Deponien bilden l/erschmutzungsherde für das Grundwasser,
wenn sie über undichtem Untergrund liegen und grunduassergafähr-
dende auslaugbare Materialien enthalten. Je nach Deponiegut kann
die l/erschmutzung bakterieller, chemischer oder geschmacklicher
Art sein. Als besonders ungünstige Deponieplätze bieten sich im
Untersuchungsgebiet Dolinen, aufgelassene Steinbrüche und Kies¬
gruben an. An diesen Stellen fehlt der schützende Humus. Dolinen
entstehen an Orten bevorzugter Zirkulation - oft auf l/erwerfun-
gen, uo die Fliessgeschwindigkeit stark vergrössert ist und
Karstgerinne entstehen. (Kap. 4.4.3.)
Mit der Sondermülldeponie "Schlauen" Oschgen (Koo.: 642'EOG/
263'500) wurde 1975 das bisher grösste Deponieprojekt des Unter¬
suchungsgebiets realisiert. Sie wurde im Hauptmuschelkalk ange¬
legt, da in diesem Gestein die Stabilität gewährleistet ist. Als
Schutzmassnahmen für das Grundwasser erfolgte eine zweifache Ab¬
dichtung. (URSPRUNC et al. 1974, S. 317). Ebenfalls über durch¬
lässigem Gestein des Hauptmuschelkalks wurden Kehrichtdeponien
erstellt, z.3. jene der Gemeinden Schupfart und Obermumpf. In
einigen Dolinen des Trigonodus-Dolomit wurde etwas Schutt abge¬
lagert .
Die Kehrichtdeponien der Gemeinde Prick wurde im "höheren"
Schotter U des Langenfelds, jene von Eiken im "Duraschotter"
und jene von Gipf-Oberfrick im Gehängeschutt angelegt.
Mit Ausnahme der erwähnten Sondermülldeponie wurden nirgends
Schutzmassnahmen für das Grundwasser unternommen. Der Hauptmu-
schelkalk mit dem Trigonodus-Dolomit und die kiesigen Schotter¬
und Gehängeschuttmassen bilden Gesteine, welche wegen ihrer gros¬
sen Durchlässigkeit im Hinblick auf den Grundwasserschutz beson¬
derer Schutzmassnahmen bedürfen. Formationen dichter und nicht
- 181 -
auslaugbarer Gesteine an Plätzen, die nicht von RuJ:schungen
bedroht sind, wären eher zu berücksichtigen.
6.2.5. Niederschläge
Verschmutzungen, welche durch das Niederschlagswasser ins
Grundwasser gelangen, bilden eine flächenhafte chemische
Einwirkung. Voraussetzung dazu ist eine industrielle Emission
von Schadstoffen in die Luft. Diese Stoffe lösen sich im Nieder¬
schlag und gelangen als gelöste Bestandteile, die nicht abgebaut,
werden, mit dem Sickerwasser in die Tiefe.
Das Niederschlagswasser vom Thiersteinberg (Analyse Vi/6),
von der Neumet Frick (Vi/4) und vom Sisslefeld (VI/ll) wurde vom
16.12.1975 bis am 17.1.1976 gesammelt und untersucht. Die Probe
vom Thiersteinberg enthielt Minimalkonzentrationen vr.n J mg K+/l,
4 mg Cl~/l, 1 mg SG4""/l. Der Gehalt von 0,1 mg F"/l lag hin¬
gegen über dem geringsten gemessenen von 0,04 mg/l an der Chal-
tenbrunnenquelle Gipf-Oberfrick. Die Probe von der Noumat Frick
wies mit 9,4 mg K /l und 15 mg Gl /l Spuren der Strassensalzung
auf der Autobahn N 3 auf (Aerosol). Die Fluoridkonzentration be¬
trug dort 0,12 mg/l. Die Probe von Sisslefeld enthielt mit
2— —
8 mg SO, /l und 0,52 mg F /l ebenfalls deutlich höhere Werte
gegenüber der Probe vom Thiersteinberg; diese sind als Anzeichen
einer industriellen Emission von Schadstoffen in die Luft zu
werten und sollten eliminiert werden.
- 182 -
ZUR GRUND WASSERBEWIRTSCHAFTU
7.]. EHEMALIGE UND BESTEHENDE ANLAGEN
7.1.1. Ehemalige Wasserbezuqsorte
In den Dörfern sind die Bäche die ursprünglichsten, heute
nur noch in trockenen Sommern (1976) für Bewässerungszwecke ge¬
nutzten Wasserbezugsorte. Die Bewohner der Looberghöfe auf dem
Wabrig deckten bis etwa zum 1. Weltkrieg ihren Wasserbedarf
aus Niederschlagszisternen. Auch Sodbrunnen sind sehr alt. Im
?t
MUHLBERG'sehen Quellenkataster von 1896 sind noch eine ganze
Anzahl von ihnen beschrieben. Heute sind fast alle aufgefüllt
und ausser Betrieb. Doch bereits die Kenntnis der Standorte
von Zisternen und Sodbrunnen sowie die Tiefe der letzteren
geben Anhaltspunkte über die Beschaffenheit des Untergrundes
und seine Wasserführung. Uo Zisternen standen, konnte kein Grund¬
wasser ergraben werden. Wo Sodbrunnen standen, ist Grundwasser
in ergrabbarer Tiefe und in grabbarem Material zu erwarten.
7.1.2. Bestehende Quellfassunqen und ihre Nutzung
Die älteste, heute noch im Betrieb stehende Quellfassmg
von Eiken, die Thalquelle, wird nach alt-Bezirksverwalter
A. ROHRER (pers. Mitt.) um 1672 zum ersten Mal erwähnt. Der
Quellwassertransport fand früher in sog. "Tücheln" (durchbohrten
Holzstämmen) statt, welche keinen starken Druck aushielten. 3ede
Gemeinde im Untersuchungsgebiet besitzt eigene Quellfassungen,
aber nur Hellikon, Obermumpf, Schupfart und Wittnau nutzen aus¬
schliesslich Quellen für die Trinkwasserversorgung. In diesen
Gemeinden werden die Quellen voll genutzt, und es bestehen Aus¬
baupläne infolge Wassermangels.
- 183 -
ti
In Stein, Münchwilen, Eiken« Oschgen und Gipf-Oberfrick
wurden samtliche gemeindeeigenen Quellen zugunsten von Grunduas-
serfassungen vom Netz abgehängt. Dafür werden in diesen Gemein¬
den ein teilweise grosser Teil der Laufbrunnen von gemeindeei¬
genen Quellen gespeist. In Frick wird die Suenerliquelle ge¬
nutzt; die Setz iholdenquelle ist jedoch abgehängt. Die Quellen
Ob Dorf speisen drei Laufbrunnen. In Eiken uird zur Speisung des
alten Reservoirs für die Löschreserve die Brieglibrunnenquslle -
eine längst abgehängte "unverdeckte" Karstquelle - genutzt, eine
empfehlenswerte Massnahme. In Uegenstetten werden nebst der
Karsbwasserfassung noch Quellen genutzt.
Viele Häuser, insbesondere höhergelegene Höfe, besitzen
"eigenes Wasser", private, meist kleinere Quellfassungen. Die
l/ersorgung dieser Höfe ist häufig etwas problematisch, so dass in
den letzten Jahren viele von ihnen an die Gemeindewasserversorgung
angeschlossen wurden (z.B. Seckeberghöf Eiken, Brochmet Frick).
Eine private Quellwasser-Korporation mit eigenem Netz besteht in
Stein (Richtbrunnenge.nossenschaft)
7.1.3. Bestehende Sodbrunnen, Grundwasserfassunqen
Der einzige, heute noch bestehende und genutzte Sodbrunnen
steht in Schupfart. Er wurde ca. 7 m in den Trigonodus-Dolomit
gegraben und wird zur Bewässerung eines Gartens verwendet. Ge¬
nutzt wird ziemlich sicher Hangwasser vom Uollberg, d.^nn der
Wasserspiegel ist fast 30 m höher als in den Fassungen des
tiefen Karsts.
Bei den Grundwasserfassungen im "Duraschotter" der Tal-
sohle können zwei Generationen unterschieden werden: Altere,
in der Zwischenkriegszeit erstellte Anlagen, welche ohne Son¬
dierbohrungen erbaut worden waren: Ob Dorf Frick 1924, Im Dorf
Gipf 1934, Langenfeld Oschgen 1938, Uidematt ELken 1945. Da alle
- 184 -
nicht sehr leistungsfähig waren, wurden sie mit Ausnahme der
n
Fassung von Oschgen im Laufe der Zeit ausgeschaltet. Jüngere,
in den letzten paar Jahren auf Grund der Ergebnisse von Bohr¬
kampagnen in günstigerer Lage erstellte Fassungen, weisen meist
eine ziemlich hohe Brunnenergiebigkeit auf: Stieracker Frick 1958,
Bäumliacker Stein 1962, Mühlematt Bozen 1962, Bluemet Oberfrick
1969, Hard Eiken 1972 und Neumet Frick 1973.
Im Karstwasseraufstoss Gltig Schupfart wurde 1947 bis in
ca. 6 m Tiefe nachgegraben und eine Pumpe installiert. Im hiefen
Karst des Muschelkalks von Uegenstetten wurde 1967 die Fassung
Thalmatt erstellt.
Einige dieser Fassungen wurden im Hinblick auf Verbundnetze
für Gruppenwasserversorgungen ausgebaut. Solche Gruppen entstan¬
den vor wenigen Jahren für die Grundwasserfassung Mühlematt
Bozen (Gemeinden Bozen, Hornussen, Effingen und Elfingen) und
für die Fassung Bäumliacker Stein im Sisslefeld (Gemeinden Stein
und Münchwilen). Geplant sind weitere Verbundnetze.
7.2. HEUTIGE NUTZUNG DES GRUNDUASSERSTROOTS IN "JURASCHOTTER"
DER TALSOHLE
Zur Beurteilung der heutigen Nutzung des gepumpten Grund¬
wassers wurden die konzessionierten und effektiven Entnahmemen¬
gen mit der Durcnflussmenge durch die Talquerprofile verglichen
(Anhang 2, Tab. 9 ). Dabei war die Brunnenergiebigkeit als Rand¬
bedingung einzubeziehen. Beim Studium dieser Zahlen für die heute
im Betrieb stehenden Fassungen ergaben sich folgende Zusammen¬
hänge :
- 185 -
Für den Horizontalfilterbrunnen M,ühlematt Bozen wurde ei¬
ne Konzession über 800 l/min erteilt. Die heute effektiv ent¬
nommene Grundwascermenge beträgt normalerweise 300 - 500 l/min.,
im Spitzenverbrauch aber bis 800 l/min|. Die Durchflussmenge im
Talquerprofil Mühlematt Bozen betrug a|tn 17.1.1976 bei Mittel¬
wasser ca. 600 l/min, am 30.8.1974 und am 31.10.197C bei Nieder-
wasser etwas über 500 l/min. Bei Mittql- und Niederwasser und
bei gleichzeitig längere Zeit anhaltendem Spitzen verbrauch
würde das Grundwasser vorkommen an jener Stelle bereits heute
übernutzt.
Für die Fassung Bluemet Oberfrick der Gemeinde Gipf-Ober-
frick wurde eine Konzession über 1100 l/min erteilt. Der Normal¬
verbrauch, beträgt 400 - 500 l/min, der Spitzenverbrauch
ca. 700 l/min. Durch das Talquerprofil flössen am "7.1.1976 bei
Mittelwasser knapp 1100 l/min, in den beiden Spätsommern 1974
und 1976 bei Niederwasser ca. 920 l/min. Beim heutigen Spitzen-
verbrauch besteht keine Gefahr der Ubernutzung des Grundwassers,
wohl aber im Falle einer vollen Ausnutzung der Konzession.
In Frick beträgt der Verbrauch aus allen Uasserhezugsorten
zusammen normalerweise ca. 2000 l/min, im Spitzenverbrauch
ca. 2700 l/min. Der Niederwasser-Durohfluss im Talquerprofil
Stieracker Frick betrug in den Spätsommern 1974 und 1976
ca. 1500 l/min, was der konzessionierten Lntnahmemenge für diu
Horizontalfassung Stieracker entspricht. Diu Konzession ent¬
spricht also etwa der Feldergiebigkeit.
Durch das Talquerprofil Neumet Frick flössen am 17.1,1976
bei Mittelwasser ca. 2400 l/min, am 30.9.1974 und am 3],10.1976
bei Niederwasser ca. 2200 l/min. Die Konzession für die Fassungen
Neumet I und II ist noch nicht erteilt.
- 186 -
Mit Ausnahme der Fassung Neumet I Frick sind im oberen
Fricktal bis in die Neumet Frick die Brunnenergiebigkeiten
aller Fasajngen grösser als die Feldergiebigkeit im jeueiligen
Talquerprofil.
Für die Grundwasserfassung Langenfeld wurde eine Konzession
üher 300 l/min erteilt. Beim heutigen Bedarf von 170 - 250 l/min
entnimmt die Gemeinde Oschgen keinen Zehntel der minimalen
Durchflussmenge von ca. 2700 l/min (Spätsommer 1974 und 1976).
Auch könnte dieser Brunnen den Grundwasserstrom kaum übernutzen,
denn seine 3runnenergiebigkeit beträgt ca, 2400 - 2600 l/min.
7.3. ZUKÜNFTIGE NUTZUNG DES GRUNDWASSERS UND DER QUELLEN
7.3.1. Das Grundwasser im "Juraschotter" der Talsohle
7.3.1.1. Erhöhung von Konzessionen
Ein Ausblick auf die zukünftige Nutzung des Grundwassers
im "Juraschotter" der Talsohle beginnt mit der Beurteilung der
bis heute erteilten Konzessionen: Uas geschieht, wenn die kon¬
zedierte Grunduassermenge aus allen Fassungen dauernd gefördert
wird? Es uurde erwähnt, dass in der Fassung Mühlematt Bozen
schon heute in Spitzenzeiten die Konzession ganz ausgenutzt
wird, was, im Dauerbetrieb, unter Umständen zeitweise zur Uber-
nutzung des Grundwasserstroms führen könnte. Bei der Fassung
Stieracker Frick liegt die Konzession in der Grössenordnung
der errechneten minimalen Durchflussmenge durch das Talquer¬
profil.
Bei der Fassung Bluemet Oberfrick liegen die Verhältnisse
ähnlich wie bei der Fassung Stieracker Frick: Konzession so hoch
wie Feldergiebigkeit. Uenn die Entnahmemenge von 1100 l/min in
Gipf-Oberfrick voll genutzt wird, reduziert sich zunächst die
Schüttung der Gipferquellen als natürliche Austritte des Grund¬
wassers in den Bruggbach. Fehlt diese Uassermenge im Bruggbach,
- 187 -
wird dieser das Grundwasser unterhalb von Frick entsprechend
weniger mit Infiltrat anreichern.
Wenn alle Fassungen bis zum Zusammenfluss von Sissle und
Bruggbach in Frick mit der konzedierten Cntnahmemenge im Dauer¬
betrieb stehen, uirri die Feldergiebigkeit von heute ca. 22ÜÜ ]/min
in der Neumet Frick sinken, da dann theoretisch nur noch der Nie¬
derschlag und eine durch Spiegelabsenkungen hervorgerufent-j Uer-
grösserung der künstlichen Infiltration von Ba:huasser das Grund¬
wasser speisen würden. Infiltration ist aber nur dann möglich,
wenn die Bachsohle nicht kolmatiert ist. [s wäre also zu be¬
fürchten, dass dann evtl, aus den Fassungen Neumet Frick dauRrnd
keine 220G l/min gefördert werden könnten.
Eine weitergehende Nutzung als die heute vorgesehene würde
nicht nur in Bozen, sondern auch in Qberfrick und Frick die
Feldergiebigkeit überschreiten und einen sinkenden Trend im
Grundwasserspiegel hervorrufen.
Zwischen Neumet Frick und dem Grundwasserübertritt ins
Sisslefeld besteht heute nur noch die kleine Fassung von Ckschgen.
In diesem Abschnitt kann zusätzlich ?ur Neubildung vo,_i Grund¬
wasser durch die Niederschläge und durch Hangwasserzuflüsse
mit der dauernden natürlichen Infiltration von Sisslewasser ins
Grundwasser gecechnet werden (Kap. 4.7,1.5.). Der Übertritt von
Grundwasser ins Sisslefeld bestünde bB.i voller Nutzung des Grund¬
wassers im oberen Teil des Fricktals im wesentlichen aus Nieder¬
schlagswasser, Sissleinfiltrat und Hangwasserzufluss aus dem
oberen Fluschelkalk von Frick bis Eiken.
Aus hydrogeologischen Gründen sollten bis zur Fassung von
n
Oschgen ke"ine Konzessionserhöhungen bewilligt werden.
- 188 -
7.3.1.2. Erstellung zusätzlicher Grundwasserfassungen
Die Erstellung zusätzlicher Grunduasserfassungen ist unter
dem Aspekt der in jeder Hinsicht kleinräumigen Verhältnisse zu
betrachten. Uenn die heute bestehenden Anlagen im "Duraschotter"
der Talsohle im mittleren und oberen Fricktal voll genutzt uer-
den, besteht dort kaum mehr eine nennenswerte Grunduasserreser-
ve, Zusätzliche Anlagen könnten nur als Ersatz bestehender Fa¬
sungen oder für kurzfristigen Spitzenbedarf geplant werden. Am
ehesten wäre eine solche Realisierung zwischen Oschgen und Eiken
denkbar, unter Vermeidung der ufernahen Zonen mit Uferinfiltrat.
7.3.1.3. KUnstliche Grundwasseranreicherunq
Aus Kap. 4.7.1.3. ist bekannt, dass in der Gegend von Eiken
im einheitlich aufgebauten "Duraschotter" der Talsohle teilweise
Flurabstände von 15 m und mehr zu erwarten sind. (Fig. 16. Ver¬
mutlich nimmt die Durchlässigkeit im Fricktal zwischen Bozen und
Eiken etuas zu; im Talquerprofil Uidematt Eiken wurde eine solche
von k = 2,0 mm/sec bestimmt. Mächtige lehmige Deckschichten feh¬
len. Diese geologischen Voraussetzungen genügen für eine künstli¬
che Grundwasseranreicherung.
Auf dler anderen Sei te stellt sich das Problem des Rohwasse
bezugs. Die Sissle a ls t ypisches Ouragewässer weist sehr hohe A
flussschwankungen au f. I nsbesondere im Hochsommer, wenn die Gru
wasserspie gel tief sind, herrschen Niederwasserverh ältnisse. Im
Falle des vollständi gen Versickerns der Sissle bei Eiken könnte
Rohwasser nur durch die ergiebigen Karstquellen des Eiker Dorf-
bachs mit 300 - 2000 l/min und der Bueschtelbachque lle mit 100
1000 1/min nachgelie fert werden, deren Uasser heute weitgehend
ungenutzt abfliesst, ausser es würde ein Rohwasserp umpwerk einbe
Als A nreicherunssys tem käme, wie im Falle der Versickerung
anläge von Aesch/BL, wo übrigens ähnliche geologische und hydro
- 189 -
logische l/erhältnisse herrschen, wohl am ehesten die Anreicherung
des Grundwassers über offene Versickerungsbecken in Frage.
7.3.2. Tiefer Karst des Nuschelkalks
Die weitergehende Erschliessung des tiefen Karsts im oberen
Muschelkalk scheint im Untersuchungsgebiet möglich. Es wäre an
einen Ausbau der Wasserversorgungen von Schupfart, Hellikon
und Obermumpf zu denken, da diese drei Gemeinden bisher ausschliess¬
lich Quelluasser nutzten.
In Uegenstetten uurde das Karstuasser subartesisch gespannt
auf 429 m.ü.M. in einer Verwerfung erschlossen. Die Basis des
Hauptmuschelkalks fällt dort nach SSU, das Grunduasser bleibt in
dieser Richtung gespannt. Das Karstuasservorkommen
ist nach NNU von der flachen Antiklinale des Uabrig und nach
U durch den Ausbiss der Basis des Trochitenkalks nach wenigen
100 m begrenzt.
In Schupfart uurde das Karstuasser, artesisch auf 432 m.ü.M.
gespannt, im Quellaufstoss Oltig angetroffen, ebenfalls an einer
Veruerfung. Im Fischingertal besteht dort eine Synform oder
Strukturterrasse, Fig. 4, und das Vorkommen ist allseitig stark
begrenzt: Nach SU durch den Uabrig, nach SE durch den im Keuper
sicher abdichtenden "Eichbühlgraben", nach IM durch die flache
Antiklinale des Eich und nach U durch den Ausbiss des Trochiten¬
kalks an der Oberfläche.
Die zu eruartende Karstuasserneubildung spiegelt sich in
Tab. 8 uider, uo der gesamte unterirdische Hanguasserabfluss
uom Uabrig in den tiefen Karst mit ca. 2900 l/min geschätzt uurde.
Diese Uassermenge verteilt sich uohl auf beide Flanken der Tafel.
- 190 -
In Uegenstetten dürfte mit der Fassung Thalmatt - im Pumpversuch
wurden 600 l/min bei einer Absenkung von 9 m gefördert - das
Karstwasser fast vollständig genutzt sein. Hingegen besteht in
Schupfart die Möglichkeit eines Ausbaus. Die Quelle Oltig wird
heute nur mit 300 l/min genutzt. Vom Eich her wären zusätzlich
mit ca. 300 l/min Hangwasser zu rechnen, wobei jedoch der Anteil
dieses Hangwassers, der nach N abfliesst, nicht abgeschätzt wer¬
den konnte.
Nach dem in Kap. 6.1.2. Gesagten ist die bakteriologische
Karstwasserqualität wegen der mangelnden Filterwirkung des Ge¬
steins problematisch. Die in der Fassung Thalmatt Uegenstetten
nachgewiesene, relativ geringe SauerstoffSättigung von 47 %n
dürfte Folge der abdichtenden Uberdeckung eines grossen Teils
des Karstwasservorkommens mit Keupermergeln sein.
7.3.3. Quellen
Ertragreiche gemeindeeigene Quellfassungen, z.B. die Frauen-
holzquellen Stein, die Oberdorfquelle Münchwilen, die Hutbrunnen¬
quelle Gipf-Oberfrick und die Betzihaldenquelle Frick, bilden
eine heute ungenutzte Trinkwasser-Reserve, weil sie früher in
bakteriologischer Hinsicht den Qualitätsanforderungen nicht ge¬
nügt hatten. Es ist zu prüfen, ob diese Quellen durch einen bes¬
seren Schutz nicht wieder nutzbar gemacht werden könnten. Uo die
Druckhöhe gross genug ist, kann die Nutzung als Notreserve beim
Ausfall von Pumpaggregaten in Erwägung gezogen werden.
Uenn bei "unverdeckten" Karstquellen, welche gefasst sind,
auch bei besserem Schutz der Quellen die Trinkwasserqualität
nicht wieder hergestellt werden kann, besteht die Möglichkeit
der Nutzung als Löschreserve (Brieglibrunnenquelle Eiken) oder
zur Speisung von Fischweihern (Bueschtelbachquelle Eiken). Auch
zu Tränke- oder Bewässerungszwecken in Trockenzeiten (1976) ist
- 191 -
Quellwasser besser als Bachwasser und billiger als gepumptes
Grundwasser.
Die ungefassten Quellwasserreserven sind beschränkt; die mei¬
sten Quellen sind gefasst. In mengenmässiger Hinsicht nutzbare
Quellen bestehen in den "unverdeckten" Karstquellen des Eiker
Dorfbachs, der Bueschtelbachquelle Eiken und der Wasserfalle^ in
Uittnau souie in den Gipskeuper-Mineralquellen. Die "unverdeckten"
Karstquellen werden im Erdinnern nicht ausreichend filtriert,
und weisen daher oft zuviele Keime auf.
In Oschgen wird eine Gipsquelle zur Speisung eines Teils der
Laufbrunnen genutzt. Es ist bekannt, dass diese Quelle in Leitun¬
gen stark sintert. Zum Uaschen brauchen die Gipsquellen infolge
ihrer hohen Härte zuviel Seife; als Trinkwasser in grösseren Men¬
gen genossen, rufen sie infolge ihres Gehalts an Bitterwasser
l/erdauungsbeschwerden hervor. Bei der Quelle "Untergrab" (Ausser¬
dorfquelle Uegenstetten) bestanden 1947 Pläne zur Nutzung als
Tafelwasser. Diese mussten aber infolge zu schlechter bakterio¬
logischer Qualität und Sauerstoffarmut wieder fallengelassen
werden.
7.4. VERFAHRENSTECHNISCHE MASSNAHMEN
l/on den vielen möglichen verfahrenstechnischen Massnahmen
werden drei kurz gestreift: Die Entkeimung, die Enthärtung und
die Fluoridierung des Grundwassers.
Das Grundwasser im "Duraschotter" der Talsohle benötigt na¬
türlicherweise keine Entkeimung mit Ausnahme der Uferzonen in¬
filtrierender Bäche (z.B. Uidematt Eiken). Schutt- und "verdeckte"
Karstquellen werden im Untergrund genügend filtriert, voraus¬
gesetzt, der Schutt besitzt genügend viel Feinanteil (Suenerli-
quelle Frick, Schönenbrunnenquelle Uittnau). Die "unverdeckten"
- 192 -
Karstquellen, der tiefe Karst und Schutt- und "verdeckte" Karst¬
quellen aus blockigem und splittrigem Schutt sind nicht dauernd
keimarm, da sie nicht genügend filtriert werden. Die Realisierung
von Schutzzonen um solche Quell- und Grundwasserfassungen kann
die Sicherheitsentkeimung nicht ersetzen. Im Karst ist es heute
aus Gründen der Bewirtschaftung des Bodens nicht möglich, das
ganze Einzugsgebiet mit den Nutzungsbeschränkungen von Schutzzonen
zu belegen, wie dies eigentlich notwendig wäre.
Entkeimungsanlagen bestehen im untersuchten Abschnitt des
Fricktals heute in Gipf-Oberfrick, wo die Quellen chloriert wer¬
den, in Schupfart, wo der Quellaufstoss Oltig chloriert wird und
in LJegenstetten, wo das Karstwasser ozonisiert wird.
Infolge Auslaugung von Gips war das Grundwasser im Januar 1976
in den Fassungen Neumet Frick, Langenfeld Oschgen (ca. 55 frz.),
Bäumliacker Stein, Thalmatt Uegenstetten und Oltig Schupfart
sowie in einigen Quellen sehr hart. Heute bestehen Möglichkeiten
einer Enthärtung durch Ionentauscherharze. Dadurch wird aber das
natürliche Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht zerstört und das Uachs-
tum von Bakterien begünstigt (Witt, des Aargauischen Kantonsche¬
mikers an die Tagespresse, vom 23.7.1970). Enthärtungsanlagen
sind heute nur in einzelnen Haushaltungen installiert.
Im Grundwasser des Muschelkalks wurden Fluoridgehalte bis
zu 1,5 mg F /l nachgewiesen (Kap. 5.5.4.3., Beilage 3b ).
Anfangs 1976 wurde in der Fassung Thalmatt Uegenstetten der hohe
Uert von 1,02 mg/l festgestellt. Die zeitlichen Schwankungen sind
aber nicht genau bekannt. Die natürlichen Konzentrationen liegen
- 193 -
damit im Untersuchungsgebiet örtlich in der gleichen Grössen-
ordnung uie jene, welche bei der künstlichen Fluoridierunq.
des Trinkwassers in Basel, nämlich 1,5 mg F /l, zur Karies¬
prophylaxe zugegeben uerden. In Trinkuasserfassungen im oberen
Muschelkalk ist demzufolge eine Fluoridierung des Grunduassers
uneruünscht.
- 194 -
8. ZUSAMMENFASSUNG
Im Gebiet westlich von Frick im Aargauer Tafeljura wurde
zwischen 1974 und März 1977 nachgewiesen, wie stark das Grund¬
wasser von den geologischen Verhältnisse in seinem Einzugsge¬
biet abhängig ist. Als Grundwasserleiter treten mesozoische Se¬
dimente vom Muschelkalk (Trias) bis zum mittleren Dogger (3ura)
sowie quartäre Bildungen auf.
Die Grundwasserleiter im Fels bestehen aus Karbonatgestei¬
nen: in erster Linie die Kalke und Dolomite des oberen Muschel¬
kalks, ferner der Gansinger-Dolomit, der Arietenkalk und die
Kalke des Hauptrogensteins. Ortlich, vor allem in Sackungen und
entlang von Verwerfungen ist auch der "untere" Dogger wasser¬
durchlässig. In den Evaporiten der Anhydritgruppe und des Gips-
keupers wurde eine bescheidene Zirkulation hochmineralisierter
Grundwässer festgestellt. Die übrigen untersuchten Serien sind
mergelig-tonig ausgebildet und daher grundwasserstauend.
Die Zirkulation des Grundwassers erfolgt vorwiegend in
Klüften, entlang von Verwerfungen und Bruchzonen. Das Kluftvo¬
lumen wurde mit K = G,8 bzw. 1,0 % veranschlagt. Die Bevorzugung
von Brüchen des "rheinischen" Systems (SSU - NNE) und der Manda-
cher Störung (USU - ENE) zeigt sich dadurch, dass Schichtquellen
in der Regel auch Verwerfungsquellen sind.
Aus den Ergebnissen eines Markierungsversuchs wurde fest¬
gestellt, dass Grundwasser untergeordnet auch in Karstgerinnen
zirkuliert. Sowohl seichter als auch tiefer Karst existiert.
Das niederschlagsarme Dahr 1976 mit seinen Trockenwetter¬
abflüssen erlaubte durch die Erfassung der exponentiellen Schüt-
tungsabnahme die Unterscheidung von Retentionskoeffizienten.
- 195 -
Diese bewegten sich zwischen
oc = 0,004/Tag und 0,048/Tag. Die jährlichen Temperaturamplitu¬
den überschritten teilweise 3 C. "Unverdeck te" Karstquellen
sind im Hinblick auf Trinkwasser ungenügend, "verdeckte'' Karst¬
quellen nur teilweise und Schuttquellen häufig genügend filtriert.
Mit Uasserbilanzen einzelner Gebietsabschnitte (Juratafeln)
wurde festgestellt, dass mit einem gewissen Hangwasserabfluss in
die Talsohle oder in den tiefen Karst von max. 2900 l/min am
Uabrig (Dättetal bis Tägertli) gerechnet werden kann.
Von den Lockergesteinen sind in erster Linie die sandig¬
kiesigen "Duraschotter" der Talsohlen grundwasserleitend, ferner
die "höheren" Schotter, der Rheintalschotter sowie Gehänge-,
Sackungs- und Bergsturzschutt an den Flanken der Duratafeln.
Die übrigen Lockergesteine sind vorwiegend lehmig beschaffen und
daher grundwasserstauend.
Die Ganglinien des Grundwasserspiegels im Grundwasserstrom
des "Duraschotters" der Talsohlen zeigen das Bild eines auf
Bachinfiltration und Niederschläge nahezu sofort und stark reagie¬
renden Grundwassers. In Eiken beträgt die Infiltrationsquote der
Sissle ca. 1,6 l/min pro Lauf.neter Bachbett. Flurabstände über
ca. 2m und Entfernungen vom infiltrierenden Bach von mehr als
ca. 50 m sind Vorbedingungen für qualitativ gutes Grundwasser.
Die Auswertung älterer Pumpversuche gestattete die Ermitt¬
lung des Durchlässigkeitsbeiwerts k von 0,8 bis 2,0 mm/sec und
der Porosität n' von 14 bis 18 % für Teilgebiete. Mit der Durch¬
flussformel wurden Grundwasserabflüsse durch Talquerprofile er¬
rechnet (Minimum für Frick/Neumet ca. 2200 l/min und für Eiken/
Uidematt ca. 3700 l/min). Der Grundwasserübertritt ins Sissle-
feld dürfte im Mittel ca. 10'40G l/min betragen.
- 196 -
Der Chemismus der Felsgrundwässer weist klar auf die
Petrographie der grunduasserleitenden Formationen: Chloridge¬
halte ab ca. 100 mg/l für die steinsalzführende Anhydritgruppe,
Ca/Mg-Verhältnisse uon weniger als 2 und Fluoridgehalte uon über
\ mg/l für den oberen Muschelkalk, Sulfatgehalte uon über 1 g/l
für den Gipskeuper, Ca/Mg-Verhältnisse uon weniger als 2 für den
Gansinger-Dolomit und solche uon über 10 für den Arietenkalk und
den Hauptrogenstein. Diese Grundwasserprouinzen lassen sich im
Grundwasser des "Duraschotters" der Talsohlen als "Vorflut" der
Felsgrundwässer uerfolgen.
Die chemische Verschmutzung des Grundwassers durch die
Düngung (Nitratgehalte uon mehr als 40 mg/l) bildet im kleinen
Grundwassergebiet des Fricktals lokal ein Problem.
Das Grundwasser muss aus qualitatiuen und aus quantitati-
uen Gründen bewirtschaftet werden: Quellwasser stünde heute mit
ca. 6000 l/min zur Verfügung; es genügt jedoch oft den Trinkwas¬
seranforderungen nicht, und sollte teilweise besser geschützt
werden. Beim keimarmen gepumpten Grundwasser aus dem "Ouraschot-
ter" der Talsohlen könnten bei gesteigerten Entnahmen in der Zu-
n
kunft gelegentlich Engpässe in der Versorgung infolge Ubernut-
zung der relatiu geringen Feldergiebigkeit uon z.B. 2200 l/min in
Frick/Neumet oder 3700 l/min in Eiken/Uidematt entstehen.
- 197 -
9. ABSTRACT
Research carried out betueen 1974 and 1977, a hydrogeologic
suruey in the Frick Valley, Canton Aargau, north-uestern Suitzer-
land, has shoun that there exists tuo main Systems of aquifers.
The first System of aquifers comprises fissured and karstic
carbonate and evaporite Sediments from Germanio-Triassic (Muschel¬
kalk) to Middle Dogger äge. Recession segments of Springs ränge
from U = 0,004/d to ot = 0,048/d.
The second aquifer, consisting of Quaternary periglacial
gravels, acquires most of its uater from the topographical ly
higher situated Mesozoic aquifer system. This has been v/erified
by chemical analysis. A comparison of uater chemistry (Ca/Pig ratio,
sulphate and fluoride content, in connection uith ionic strength)
uith the geology of the aquifers proved adequate to distinguish
ground-uater source patterns. At Eiken uater from the Sissle riv/er
bed filters into the embankment at a rate of 1,6 l/min per meter.
Springs from the Mesozoic aquifers yield about 6000 l/min
uhich is much more than is presently consumed. Houever, they are
not of an acceptable Standard as drinking uater. The Quaternary
aquifer, ont the other hand, could only supply local needs if
demand does not exceed present grouth predictions. Future regional
development of the region is limited by the aquifer Output:
2200 l/min uater are available for human consumption at Frick and
3700 l/min at Eiken. Quaternary deriued ground-uater is usually
drinkable in spite of the short filtration path.
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(Keuper), vom 6.3.65
Geologisches Gutachten: Obtususton,
Keupermergel und Keupertone, Frick,
vom 14.3.69
Geologisches Gutachten: Beurteilung
des Gebiets Guul-Glurhalde im Hinblick
auf eine Ausdehnung der Keupergrube
Frick, vom 6.2.1970.
Geoelektrische Sondierungen OSCHGEN :
Bericht mit Brief vom 22.9.1937.
Geologisch-chemisches Gutachten:
Grundwasserverhältnisse der Gemeinde
Gipf-Oberfrick, vom 11.11.1932.
Gutachten über eine Trinkwasserversorgung
der Gemeinde Oeschgen, vom 13.7.1937
Geologisches Gutachten betreffend Quell¬
fassung Oltig Schupfart, vom 27.11.1947.
Die Grundwasserverhältnisse im Gebiet
des projektierten Kraftwerkes Säckingen,
vom 20.3. 195 8.
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Geologisch-hydrologische Untersuchungen
Grunduasserfassung Neumet, Frick/AG,
vom 30.1.1974
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der ROCHE AG, Sisseln/AG, vom 20.6.1975
Nationalstrasse K3/05, Gemeinde Hornussen/AG
- Hydrogeologische,Untersuchungen
für die Erstellung eines Notbrunnens,
vom 9.9.1975.
Nationalstrasse N3/05, Gemeinden Bozen
und Hornussen/AG: Sisselnkorrektion,
vom 3.10.1975.
SCHMASSMANN, H.3. : Bericht über die Felsbohrung bei der
Mühleueiherquelle Wegenstetten/AG, vom
25.1.1968.
~
Gutachten über die beim Bau des Kanali-
sationshauptsammelkanals zum Schutze
der Trinkuasserfassung Oltig Schupfart/AG
zu treffenden Massnahmen, vom 2.8.1972.
\/orbericht über die Ausscheidung von
Schutzzonen der öffentlichen Trinkuasser-
fassungen der Gemeinde Obermumpf/AG,
vom 26.3.1974.
VON P100S,A. + SCHINDLER,C. : Nationalstrasse N3, Basel-Zürich:
Geotechnische Untersuchungen 1968/1969,
Einschnitt bei Frick, September 1969.
Diss ETH Hr. 6101, BÖEHN, Eduard Heinrich
Anhang und Beilagen k&men eingesehen werden bei»
Anhang t Das Pflichtexemplar mit dem beigebundenen Anhangbefindet sich in der Bibliothek des GeologiechenInstitutes der ETH2.
Beilage 1 t Schweizerische Geologische Kommission, Bernoullianum,Basel.
7V11»^*n 2 - 4t Kartensammlung des Geologischen Institutes der
EHE.
BEILAGEN
jeilage 1 Geologische Karte 1:10*000 des Gebiets westlich
von Frick
' 2 Hydrogeologische Karte 1:10'000 des Gebiets
westlich von Frick
' 3 Hydrochemische Karten 1:25*000 des Gebiets
westlich von Frick;
a) Chlorid
b) Fluorid
c) Sulfat
d) Karbonathärte
e) Calcium : Magnesium - Verhältnis
' 4 Karte der hydrochemischen Grundwasserprovinzen
und Quelleinzugsgebieten 1:10*000 des Gebiets
westlich von Frick
ANHANG
Anhang 1 Quellenkataster
" 2 Hydrogeologische und technische Angaben der
Grundwasserfassungen und übrigen Grundwasseraufschlüsse
" 3 Hydrochemische Untersuchungsergebnisse
" 4 Hydrogeologische Profile durch die Talsohle,
4-fach überhöht, Massstab 1:10'000:2500
" 5 Ganglinien der Quellerträge und -temperaturen,
März 1975 - März 1977;
Ganglinien der Grundwasserspiegel, 1974 - März 1977
BEILAGEN und ANHANG wurden nicht mitgedruckt. Sie sind an der
bibliothek der ETH deponiert, wo sie einaesehen werden können
ABRISS DES LEBENS- UND BILDUNGSGANGS
1. Februar 1946 geboren in Zürich, als Sohn des Eduard Hoehn,
Optikermeisters, und der Madeleine, geb. Denzler
1952 - 1961
1961 - 1965
1965 - 1968
1966
1967 - 1969
1969 - 1973
1972
1973 - 1975
1975 - 1977
1974 - 1971
Primär- und Sekundärschule in Zürich
Kantonale Handelsschule in Zürich
Abschluss 1965 mit dem Kantonalen Handelsdiplom
Reiseagent im Reisebureau A. Kuoni AG, Zürich
Rekrutenschule
Maturitätsvorbereitung an der Akademikergemein¬
schaft AG, Zürich
Abschluss 1969 mit der Eidgenössischen Maturität
Studium an der ETH, Abteilung für Naturwissen¬
schaften (Erdwissenschaftliche Teilrichtung)
Abschluss als dipl. sc. nat. ETH, Geologe, 1973,
mit einer Diplomarbeit unter der Leitung von
Herrn Prof. Dr. K.3. Hsü
Vermählung mit Fräulein Danine Tschudin, von
Muttenz/BL
Hydrogeologisches Praktikum
im Büro Dr. H. Jäckli, Zürich-Höngg
Hydrochemisch-geochemisches Praktikum an der
EAUAG unter der Leitung von Herrn Prof.
Dr. U. Stumm
Dissertation zur Erlangung des Titels eines
Doktors der Naturwissenschaften unter der
Leitung von Herrn Prof. Dr. H. Däckli
