Characterization of the water flow regime in the upper vadose zone, Furtowischacht (Hochschwab, Austria)

Die Klafferquellen als groste Quellen im Norden des Hochschwab Karstmassivs spielen eine wichtige Rolle bei der Trinkwasserversorgung der Stadt Wien. Aufgrund der Anfalligkeit der Karstwasser sind Teile des Hochschwabmassivs 80 km sudwestlich von Wien als Schutz und Schongebiete deklariert. Der obere Teil des Karstaquifers ist die ungesattigte oder vadose Zone, einschlieslich des Epikarsts am Top. Deiser spielt eine wichtige Rolle fur die Grundwasserneubildung und Regulierung des Wasserfliesverhalten in die darunter liegende vadose Zone. Zur Qualitatssicherung des Trinkwassers werden Forschungen zum Prozessverstandnis des Karstaquifers betrieben. Ziel dieses Forschungsprojekts ist die Charakterisierung des Fliesverhaltens der oberen vadosen Zone. Die Grundlage dieser Analysen ist das hydrologische Monitoring in einem alpinen vadosen Schacht, dem Furtowischacht. Der 712 m tiefe storungsgebundene Furtowischacht liegt im westlichen Teil des Hochschwab und offnet sich in 1785 m Hohe. Die Hohle ist im mitteltriassischen Wettersteinkalk entlang markanter ostgerichteter Storungen entwickelt. In einen schmalen, permanent wasserfuhrenden Canyon 100 m unter dem Eingang wurde 2016 ein Thomson-Wehr und ein Datenlogger installiert, um Schuttung, elektrische Leitfahigkeit (EC) und Temperatur (T) des Wassers mindestens alle 10 Minuten zu messen. Die Schuttung kann als extrem variabel, mit einem Iv von 6367, klassifiziert werden und unterliegt Schwankungen zwischen 0,003 und 19 l/s bei einem Durchschnitt von 0,3 l/s. Mittels Salzmarkierungsversuchen konnte eine Durchflussgeschwindigkeit von mindestens 0.09 m/s ermittelt werden. Mit Hilfe der Hydrographen Analyse kann die Abflussdynamik nach einem Neubildungsereignis mit drei Komponenten und durchschnittlichen Auslaufkoeffizienten (α) beschrieben werden: (1) α1 mit 4 1/d als schneller Abfluss durch Canyons, Rohre und Grosklufte; (2) α3 mit 0,4 l/d langsamer Abfluss durch die Gesteinsmatrix, Feinklufte und Storungszonen; (3) α2 mit 1,4 l/d intermediarer Abfluss, welcher sich aus (1) und (2) variabel zusammensetzt. Schneeschmelze Ereignisse zeigen nur einen intermediaren und langsamen Abfluss. Eine Wasserspeicherung kann aus den folgenden Beobachtungen abgeleitet werden: (1) Die Reaktionen von T und EC nach dem Anstieg des Abflusses schwanken zwischen weniger als 2 min und 6 h. (2) Wahrend Regenereignisse steigt die elektrische Leitfahigkeit (nach einer kurzen Abnahme) an und bleibt fur langere Zeit auf einem erhohten Niveau. (3) Die langste Trockenperiode betrug 16 Tage im Sommer und im Winter konnte uber 89 Tage kein signifikantes Niederschlags- oder Schneeschmelzevent ermittelt werden. (4) Selbst nach langen Trockenperioden ist das Gerinne im Canyon nicht ausgetrocknet. Die Sommerperiode 2019 wurde mit einem Niederschlag-Abflussmodell mittelmasig gut simuliert (NSE von 0,54), allerdings ist die Dynamik gut im Modell dargestellt.