Transmissivität (Hydrogeologie)

Die Transmissivität, gelegentlich auch als Transmissibilität bezeichnet,[1] ist ein Begriff aus der Hydrogeologie. Sie ist ein Maß für die Fähigkeit eines Grundwasserleiters, Wasser zu transportieren und eng mit dem Durchlässigkeitsbeiwert (dem sogenannten $k_{f}$ -Wert) verbunden. Im Gegensatz zu diesem ist sie eine Eigenschaft des gesamten Grundwasserleiters und nicht nur eine Materialeigenschaft des Untergrunds.

Das Konzept der Transmissivität wurde 1935 von Charles Vernon Theis unter der Bezeichnung Transmissibilitätskoeffizient eingeführt[2][3] und kann beispielsweise über Pumpversuche bestimmt werden.

Definition

Für einen horizontal liegenden Grundwasserleiter aus einem isotropen, porösen Medium mit konstanter Mächtigkeit $M$ ist die Transmissivität $T$ definiert als [4]

T=k_{f}\cdot M

Hierbei bezeichnet $k_{f}$ den Durchlässigkeitsbeiwert des Mediums in Meter pro Sekunde.

Ist der Grundwasserleiter schichtig aufgebaut, so ergibt sich die Transmissivität des gesamten Grundwasserleiters als die Summe der Transmissivitäten der einzelnen Schichten.[2] Besteht der Leiter also aus $n$ Schichten, jeweils mit Mächtigkeiten $M^{(1)},M^{(2)},\dots ,M^{(n)}$ und Durchlässigkeitsbeiwerten $k_{f}^{(1)},k_{f}^{(2)},\dots ,k_{f}^{(n)}$ , so ist

T=\sum _{i=1}^{n}T^{(i)}=\sum _{i=1}^{n}k_{f}^{(i)}\cdot M^{(i)}

Die Einheit der Transmissivität ist Quadratmeter pro Sekunde. Als Kürzel findet sich neben $T$ auch noch $T_{GW}$ .[1]

Bestimmung der Transmissivität

Neben der direkten Berechnung der Transmissivität über die Bestimmung der Mächtigkeit des Grundwasserleiters und des $k_{f}$ -Wertes des Gesteins bestehen unter anderem folgende Möglichkeiten:

Für gespannten Grundwasserleitern über die Brunnenformel nach Dupuit-Thiem.
Für ungespannte Grundwasserleiter existiert das darauf aufbauende Korrekturverfahren nach Jacob.[5]
Über das Einschwingverfahren. Dabei wird der Wasserpegel im Brunnen per Druckluft abgesenkt. Nach lösen des Druckes kann aus dem Schwingverhalten des Wasserpegels auf die Transmissivität geschlossen werden.[6]
Für instationären Strömungsverhältnissen existiert das Theis-Verfahren[5] und das Geradlinienverfahren von Cooper und Jacob.

Einzelnachweise

Bernward Hölting, Wilhelm Georg Coldewey: Hydrogeologie. Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie. 8. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-8274-2353-5, S. 33, doi:10.1007/978-3-8274-2354-2.
Helmut Prinz, Roland Strauß: Ingenieurgeologie. 5., bearbeitete und erweiterte Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2011, ISBN 978-3-8274-2472-3, S. 90–91.
Horst-Robert Langguth, Rudolf Voigt: Hydrogeologische Methoden. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2004, ISBN 3-540-21126-8, S. 206.
Gunnar Nützmann, Hans Moser: Elemente einer analytischen Hydrologie. Prozesse – Wechselwirkungen – Modelle. Springer Spektrum, Wiesbaden 2016, ISBN 978-3-658-00310-4, S. 91–92, doi:10.1007/978-3-658-00311-1.
Bernward Hölting, Wilhelm Georg Coldewey: Hydrogeologie. Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie. 8. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-8274-2353-5, S. 290, doi:10.1007/978-3-8274-2354-2.
Helmut Prinz, Roland Strauß: Ingenieurgeologie. 5., bearbeitete und erweiterte Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2011, ISBN 978-3-8274-2472-3, S. 96.

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[Hoelting33-1] Bernward Hölting, Wilhelm Georg Coldewey: Hydrogeologie. Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie. 8. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-8274-2353-5, S. 33, doi:10.1007/978-3-8274-2354-2.

[Prinz91-2] Helmut Prinz, Roland Strauß: Ingenieurgeologie. 5., bearbeitete und erweiterte Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2011, ISBN 978-3-8274-2472-3, S. 90–91.

[Langguth106-3] Horst-Robert Langguth, Rudolf Voigt: Hydrogeologische Methoden. 2. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2004, ISBN 3-540-21126-8, S. 206.

[Moser91-4] Gunnar Nützmann, Hans Moser: Elemente einer analytischen Hydrologie. Prozesse – Wechselwirkungen – Modelle. Springer Spektrum, Wiesbaden 2016, ISBN 978-3-658-00310-4, S. 91–92, doi:10.1007/978-3-658-00311-1.

[Hoelting290-5] Bernward Hölting, Wilhelm Georg Coldewey: Hydrogeologie. Einführung in die Allgemeine und Angewandte Hydrogeologie. 8. Auflage. Springer-Verlag, Berlin/Heidelberg 2013, ISBN 978-3-8274-2353-5, S. 290, doi:10.1007/978-3-8274-2354-2.

[Prinz96-6] Helmut Prinz, Roland Strauß: Ingenieurgeologie. 5., bearbeitete und erweiterte Auflage. Spektrum Akademischer Verlag, Heidelberg 2011, ISBN 978-3-8274-2472-3, S. 96.