Grafische Darstellung eines Brunnens mit den einzelnen Erdschichten.

Grundwasserleiter, Brunnen und Quellen – Ihre Eigenschaften und Besonderheiten

Um Wasservorkommen für die Eigenwasserversorgung zu erschließen, ist es entscheidend, die geologischen Verhältnisse des Gebiets zu verstehen. Nur mit diesem Wissen lassen sich geeignete Methoden zur Wassergewinnung auswählen. Je nach den Gegebenheiten bieten sich verschiedene Möglichkeiten an, um Wasser durch Brunnen oder Quellen zu fördern. Wir zeigen Ihnen in diesem Artikel die spezifischen Eigenschaften des Untergrunds sowie Ausbauarten für Brunnen und verschiedene Quelltypen.

✔️ Die Eigenschaften der verschiedenen Grundwasserleiter

✔️ Die Besonderheiten der Brunnenarten

✔️ Die Eigenschaften der verschiedenen Quelltypen

Inhalt

Welche Arten von Grundwasserleiter gibt es?

Niederschlagswasser versickert in den Untergrund und bildet das sogenannte echte Grundwasser, also das in Poren, Klüften und Spalten unterirdisch gesammelte Wasser. Je nach Grundwasserleiter kann unterschieden werden in:

Grafische Darstellung eines Poren-Grundwasserleiters.

1. Poren – Grundwasserleiter

Lockergesteine wie Sand und Kies mit hoher nutzbarer Porosität von 10-20 %: durch den großen Fließwiderstand im Untergrund ist die Fließgeschwindigkeit relativ langsam mit v= 0,5-20 m/d: meist Grundwasser in größerer Tiefe: mikrobiologisch einwandfrei mit gleichbleibender Beschaffenheit.

Grafische Darstellung eines Kluft-Grundwasserleiters.

2. Kluft – Grundwasserleiter

Geklüftetes Festgestein wie Sandgestein, Muschelkalk mit geringer Porosität von 1-2 % und entsprechend geringer spezifischer Ergiebigkeit; nicht immer einwandfrei, kann über viele km mit Verschmutzungsquellen in Verbindung stehen.

Grafische Darstellung eines Karst-Grundwasserleiters.

3. Karst – Grundwasserleiter

In Kalk-, Dolomit-, Gipsgesteinen, wo die im Grundwasser enthaltene überschüssige Kohlensäure bereits vorhandene Klüfte und Spalten durch Lösung so erweitert hat, dass zusammenhängende Hohlräume entstehen; stark wechselnde, oft hohe Geschwindigkeiten v_a= 15–400 m/d, bis 1000 m/d ¹.

Welche Brunnenarten gibt es?

Schachtbrunnen

Besonderheiten eines Schachtbrunnens

Schachtbrunnen entstehen durch das Ausheben eines Schachtes, der mit Mauerwerk, Beton, Stahlbeton oder vorgefertigten Betonschachtringen gesichert wird.
Dieser Schacht reicht bis in den ersten oberflächennahen Grundwasserkörper. Das Grundwasser, in das der Brunnen nur wenige Meter eintaucht, wird mithilfe einer Pumpe gefördert.
Es tritt entweder nur durch den Boden des Brunnens ein oder zusätzlich durch den unteren Teil der Schachtwand, falls dieser durchlässig ist.
Wenn der Boden betoniert ist, kann das Grundwasser auch ausschließlich durch die Wandung eintreten.
Schachtbrunnen mit größeren Durchmessern dienen oft zugleich als Wasserspeicher.
Bei sogenannten "unvollkommenen" Schachtbrunnen erfasst der Schacht nicht den gesamten Grundwasserleiter, und der
unterste Brunnenring endet oberhalb der undurchlässigen, Grundwasser stauenden Schicht.
Weitere Informationen zu Abschlussbauwerken für Brunnen, auch für Schachtbrunnen, sind im DVGW-Arbeitsblatt W 122 des
Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW) zu finden.

Grafische Darstellung eines Schachtbrunnens.

Bohrbrunnen

Besonderheiten eines Bohrbrunnens

Bohrbrunnen entstehen durch Bohrungen, die bis in den Grundwasserleiter geführt werden.
Diese Bohrungen können auch große Tiefen erreichen.
In der wasserführenden Schicht befindet sich das Filterrohr (oder die sogenannte Filterstrecke), durch welches das zu fördernde Wasser in den Brunnen eintritt.
Den unteren Abschluss des Brunnens bildet eine sogenannte Bodenkappe.
Die Brunnenpumpe ist auch bei abgesenktem Grundwasser von Wasser bedeckt.
Sie soll nicht im Bereich des Filterrohrs eingebaut werden, da dies durch die punktuelle Ansaugung verstopfen kann.
Bohrbrunnen können sowohl im Festgestein als auch im Lockergestein abgeteuft werden.
In der Regel sind Bohrbrunnen als "vollkommene" Brunnen angelegt, bei denen der gesamte Grundwasserleiter erschlossen
wird.
Weitere Informationen zu Bohrbrunnen finden Sie im DVGW-Arbeitsblatt W 123 und in der DIN 2001-1 des Deutschen Vereins des Gas- und Wasserfaches e. V. (DVGW). ^₂

Grafische Darstellung des Aufbaus eines Bohrbrunnens.

Bohrbrunnen können in vertikaler oder horizontaler Bauweise ausgeführt werden:

Vertikalbrunnen

Für die Grundwassergewinnung wird heute am häufigsten der Vertikalbrunnen eingesetzt.
Zum Bau eines solchen Brunnens wird ein Bohrloch niedergebracht, in das eine Verrohrung eingebaut wird. Diese Verrohrung besteht im oberen Teil aus einem Aufsatzrohr und in den wasserführenden Schichten aus geschlitzten oder gelochten Filterrohren.
Die Rohre bestehen überwiegend aus den Materialien: Kunststoff (PVC-U, PE-HD), Kunststoffbeschichtete Stahlrohre (Rilsam-Polyamid 11), Kunstharz, V2A, V4A-Stahl.

Horizontalbrunnen

Horizontalbrunnen bestehen in der Regel aus einem senkrechten Brunnenschacht und horizontalen Filtersträngen, die das Grundwasser fassen.
Sowohl beim Bau des senkrechten Schachtes als auch bei der Herstellung der horizontalen Fassungsstränge gibt es unterschiedliche Bauformen und Dimensionen, die nach dem jeweiligen Stand der Technik und dem örtlichen Bedarf angewendet werden. ^₃

Artesische Brunnen

Besonderheiten eines artesischen Brunnens

Ein artesischer Brunnen befindet sich in einer Senke unterhalb des Grundwasserspiegels, in der das Wasser
unter Überdruck steht.
Das „hydraulische Potential“ sorgt dafür, dass das Wasser ohne Pumpen von selbst bis zur Erdoberfläche oder höher aufsteigt.
Im Gegensatz zu einer artesischen Quelle ist ein artesischer Brunnen immer künstlich, da er durch eine Bohrung oder einen Schacht angelegt wurde.
Der Name des Brunnens leitet sich von der Landschaft Artesien (frz.: Artois) in Nordfrankreich ab, wo 1126 erstmals ein solcher Brunnen gebaut wurde.
Voraussetzung für einen artesischen Brunnen ist gespanntes Grundwasser.
Gespanntes Grundwasser entsteht, wenn eine wasserführende Gesteinsschicht durch eine wasserundurchlässige Schicht nach oben abgedichtet wird.
Die geologische Struktur muss den Aufbau von hydrostatischem Druck ermöglichen, z. B. in einer schüsselförmigen Senke oder zwischen schräg abfallenden Gesteinsschichten.
Wird der Grundwasserleiter mit gespanntem Grundwasser angebohrt oder freigelegt, steigt das Grundwasser nach dem Prinzip der kommunizierenden Gefäße bis zur Höhe der freien Grundwasseroberfläche in der wasserführenden Schicht.
Liegt dieses Niveau höher als die Erdoberfläche, tritt das Grundwasser unter Druck aus.
Artesische Brunnen sind nur in Landschaftssenken möglich. ⁴

Typische Probleme, welche bei Brunnen in der Eigenwasserversorgung auftreten, erklären wir Ihnen im Artikel Betrieb und Kontrolle von Kleinanlagen.

Grafische Darstellung eines artesischen Brunnens.

Welche Arten von Quelltypen gibt es?

Schichtquelle

Die Grundwassersohle eines Grundwasserleiters tritt an die freie Oberfläche.

Überlaufquelle

Durch Einschnürung des Grundwasserleiters wird das Grundwasser aufgestaut und tritt dadurch zutage.

Verengungsquelle

Die Grundwassersohle eines Grundwasserleiters tritt an die freie Oberfläche.

Artesische Quelle

Eine artesische Quelle bezieht sich auf den artesischen (gespannten) Zustand von Grundwasser, das infolge Überdrucks eigenständig oberflächennah ausfließt bzw. über das Gelände sprudelt. ⁵

Quellfassung zur Eigenwasserversorgung

Grafische Darstellung einer Quellfassung.

Quellfassungen sind künstliche Einfassungen einer Quelle zur Trinkwassergewinnung.
Das Quellwasser wird idealerweise an der Stelle gefasst, an der das Grundwasser an der Geländeoberfläche austritt.
Das Wasser fließt von der Quellfassung zum sogenannten Quellschacht (Abschlussbauwerk).
Der Quellschacht wird häufig aus Ortbeton oder Kunststoff gefertigt.
Der Quellschacht besteht in der Regel aus einem Absetzbecken, einem Entnahmebecken und einem Trockeneinstieg. ⁶

Typische Probleme, welche bei Quellfassungen in der eigenen Wasserversorgung auftreten, erklären wir Ihnen im Artikel Betrieb und Kontrolle von Kleinanlagen.

Wie kann ich eine Wasserprobe im Labor beauftragen?

Eigenkontrolle oder Probenermer:in: Was ist das Richtige in Ihrer Situation?

Untersuchung Ihres Brunnenwassers in Eigenkontrolle.

Buchung eines zertifizierten Probenehmers im geseztlich geregelten Bereich als Vorlage für das Gesundheitsamt.

Verweise

¹Vgl.: Merkl, Gerhard: Technik der Wasserversorgung: Praxisgrundlagen für Führungskräfte, Oldenburgischer Industrieverlag, München, 2008.

²Vgl.: Umweltbundesamt: Gesundes Trinkwasser aus eigenen Brunnen und Quellen – Empfehlungen für Betrieb und Nutzung, 2013, https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf [Stand: 20.02.2025].

³Vgl.: Karger, Rosemarie; Hoffmann, Frank: Wasserversorgung – Gewinnung, Aufbereitung, Speicherung, Verteilung, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2013.

⁴Vgl.: Bundesverband Geothermie: Artesischer Brunnen, 2020, https://www.geothermie.de/bibliothek/lexikon-der-geothermie/a/artesischer-brunnen [Stand: 20.02.2025].

⁵Vgl.: Karger, Rosemarie; Hoffmann, Frank: Wasserversorgung – Gewinnung, Aufbereitung, Speicherung, Verteilung, Springer Vieweg, Wiesbaden, 2013.

⁶Vgl.: Umweltbundesamt: Gesundes Trinkwasser aus eigenen Brunnen und Quellen – Empfehlungen für Betrieb und Nutzung, 2013, https://www.umweltbundesamt.de/sites/default/files/medien/378/publikationen/gesundes_trinkwasser_barrierefrei_mai_2013.pdf [Stand: 20.02.2025].