Schweizerisches Institut für Speläologie und Karstforschung

KARSYS

Karst System Characterization ist ein Ansatz, der vom SISKA im Rahmen des Swisskarst-Projektes für die Charakterisierung der Karstaquifere entwickelt wurde. Die Anwendung von KARSYS erlaubt die Erstellung eines 3D-Modells des Aquifers und der unterirdischen Zirkulationen.

Prinzipien

KARSYS ist ein ableitender 3D-Ansatz; er erstellt ein explizites Modell auf der Basis der geologischen Kenntnisse sowie der hydraulischen Bedingungen, die die Verkarstung steuern (und somit auch die Karsthydrogeologie). Der Ansatz fusst auf vier Schritten: 1) Identifizierung der Karsteigenschaften der Aquifere; 2) Erstellung eines geologischen 3D-Modells der Aquifere; 3) Erstellung eines hydrogeologischen 3D-Modells der Aquifere durch Integration der hydrologischen Daten; und 4) Identifizierung und Abgrenzung der Fliesssysteme.

Etappe 1: Karsteigenschaften der Aquifere

Die erste Etappe besteht darin, auf Grundlage der existierenden Daten und Feldbeobachtungen die verkarstungsfähigen geologischen Formationen zu identifizieren, die als durchlässige Karstaquifere gelten, im Unterschied zu den unlöslichen (undurchlässigen) Formationen. Diese Informationen erlauben das Erstellen eines hydrostratigraphischen Profils.

Etappe 2: Geologisches 3D-Modell des Aquifers

Aufgrund des hydrostratigraphischen Profils wird ein geologisches 3D-Modell des vermuteten Einzugsgebietes erstellt. Die Auflösung des Modells ist ein Kompromiss zwischen Einzugsgebietsgrösse, Qualität der existierenden geologischen Daten und der gewünschten Präzision des Endmodells.

Etappe 3: Hydrogeologisches 3D-Modell des Aquifers

Hinzufügen der karsthydrologischen Daten (Quellen, Ponore, Wasserniveaus) ins geologische 3D-Modell. Das Volumen des Aquifers unter den permanent aktiven Quellen gibt die minimale Ausdehnung der gesättigten Zone bei Niederwasser an. Die untenstehende Figur illustriert die hydraulischen Prinzipien des Fliessens im Karstaquifer. Die Fliesswege der gesättigten Zone (blaue Pfeile) zeigen gegen die Quelle hin. In der vadosen Zone sind die Fliesswege (gelbe Pfeile) entweder vertikal oder durch die Topographie der undurchlässigen Aquiferbasis gegeben.

Die Methode erlaubt es auch, die Fliesswege bei Hochwässer abzuschätzen.

Etappe 4: Abgrenzung der Fliesssysteme

Die Fläche, die in Etappe 3 skizziert wurde, entspricht dem Einzugsgebiet. Dessen Grenze ändert sich in der Regel mit zunehmendem Hochwasser.

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