Quellen

Quellen sind örtlich eng begrenzte, natürliche Grundwasseraustritte. Durch bauliche Anlagen werden die Quellen gefasst und zur Wasserversorgung genutzt. Dabei wird das Quellwasser, in der Regel beschränkt auf Teilmengen der Quellschüttung, abgeleitet und dem Versorgungsnetz zugeführt.

Quellfassungen haben den Vorteil, dass sie einen Grundwasserleiter nicht überlasten können, da nur das selbständig austretende Wasser genutzt werden kann. Quellen reagieren dabei in den meisten Fällen direkt auf die Witterungsbedingungen der vorangegangen Stunden bis Monate, und somit auch auf längere Trockenperioden. Viele Quellen haben die höchste Schüttung im Frühjahr und die niedrigste Schüttung im Spätherbst. Die Qualität des Wassers ist vor allem von der Mächtigkeit und der Beschaffenheit der Deckschichten im Einzugsgebiet, den Fließwegen und der Verweilzeit des Grundwassers im Boden abhängig. Viele Quellen im Festgestein neigen nach Starkniederschlägen zur kurzzeitigen Eintrübung durch den Eintrag von Bodenpartikeln im Einzugsgebiet.

Quellentypen

Bei Quellen bestehen unterschiedliche Klassifikationen, je nachdem, ob biologische und ökologische, hydraulische und wasserwirtschaftliche Aspekte oder balneologische Nutzungen (Heilquellen) betrachtet werden.

Einteilung nach Biologie und Ökologie

Im Allgemeinen werden Quellen nach dem Austrittsverhalten des Wassers in drei Grundtypen eingeteilt:

• Fließquellen (Rheokrene),
• Sicker-/Sumpfquellen (Helokrene) und
• Tümpelquellen (Limnokrene).

Einteilung nach hydraulischen Kriterien

• Absteigende Quellen (Gravitationsquellen).

Bei absteigenden Quellen fließt das Grundwasser der Morphologie folgend und bei freiem (ungespannten) Grundwasserspiegel in Richtung eines Tiefpunktes. Es tritt an die Oberfläche, wenn sich Grundwasserspiegel und Geländeoberkante treffen, oft im Grenzbereich zu einer gering wasserdurchlässigen Schicht (Grundwasserstauer).

Die folgenden Abbildungen sollen einige typische Gravitationsquellen erläutern: Schichtquelle, Schuttquelle (= Schichtquelle, deren Austritt im Schutt/Geröll hangabwärts verlegt ist), Überlaufquelle (tritt oft am Rand von lehmigen Talfüllungen auf) und Überfallquelle (Sonderform der Schichtquelle, bei dem das Grundwasser entgegen dem Einfallen der grundwasserstauenden Schichten austritt ("überläuft"), wie dies auch in geologischen Muldenstrukturen auftreten kann), Verengungsquelle (hier ist der Durchflussquerschnitt des Grundwasserleiters so weit verringert, dass das Grundwasser zum Austritt gezwungen wird).

• Artesische/Aufsteigende Quellen

Artesische oder aufsteigende Quellen werden durch Grundwasserleiter gespeist, deren Druckpotential (hydraulisches Potential) und damit die Grundwasserdruckfläche über der Geländeoberfläche liegt. Grund hierfür sind grundwasserstauende Schichten, die das Erreichen des freien Wasserspiegels nach oben begrenzen. Das Grundwasser ist hier artesisch gespannt.

An geologischen Verwerfungszonen kann sich Wasser aus einem solchen Grundwasserleiter über tektonisch entstandene Wegsamkeiten im Gestein den Weg zur Oberfläche bahnen. Derartige Quellen werden als Stau- oder Verwerfungsquellen bezeichnet.

Der Grundwasserleiter ist durch die Überdeckung mit gering wasserdurchlässigen Schichten meist gut vor Verunreinigungen geschützt.

Schema einer Schichtquelle

Schema einer Schuttquelle

Schema einer Überlaufquelle

Schema einer Überfallquelle

Schema einer Verengungsquelle

Schema einer artesischen Stau-/Verwerfungsquelle

Quellenausbau

Absteigende Quellen

Beim Ausbau einer Quelle zu einer Quellfassung folgt man dem zutage tretenden Wasser bergwärts. Bei absteigenden Quellen (Schichtquellenfassung) wird der Quellaustritt durch einen Schurf in den Hang freigelegt. In dieser Phase ist besonders darauf zu achten, den Grundwasserstauer unversehrt zu belassen, da Beschädigungen der Stauschicht dazu führen können, dass das Wasser versickert und nicht mehr über die Quelle gefördert werden kann.

Um die freigelegte Quelle wird ein Fassungsbauwerk errichtet. Dieses Bauwerk soll die Quellfassung vor direkten Umwelteinflüssen von oben (z.B. versickernde Niederschläge, Kleintiere, Laub) schützen, das unterirdisch gefasste Wasser sammeln und dem Versorgungssystem zur Verfügung stellen.

Das Fassungsbauwerk muss immer an die örtlichen Gegebenheiten angepasst sein. Es besteht im Wesentlichen aus Sickerleitungen, Kiesschüttung, Beton- und Ton-/Schluffababdeckung, Staumauer (Herdmauer), Quell-/Sammelschacht, Entnahmeleitung (Quellableitung), Überlauf (Übereich) und Grundablass. Ein Regelschnitt findet sich im DVGW-Arbeitsblatt W 127. Die nachfolgenden Bilder zeigen eine im Bau befindliche Quellfassung nach Errichtung der Herdmauer und des Quellschachtes sowie beim Einbau der Kiesschüttung.

Bau einer Quellfassung (Schichtquelle) für die öffentliche Trinkwasserversorgung einer Gemeinde im Buntsandstein-Spessart, zu sehen ist der Schurf im Hang, die Herdmauer aus Beton und der Quellschacht, vor der Herdmauer staut sich das Grundwasser, das aus den Klüften und Fugen des Gesteins zutritt

Hier ist bereits die Kiesschüttung mit den darin liegenden Sickerleitungen (nicht sichtbar) eingebaut, gerade wird mit dem Gießen der wasserundurchlässigen Betondecke auf der Kiesschüttung begonnen

Aufsteigende Quellen

Bei aufsteigenden Quellen (Stauquellenfassung) wird der im Talbereich liegende Quellaustritt durch eine Baugrube ausgeräumt. In der Mitte des Quellaustrittes werden dann meist Betonschachtringe eingebaut, die nach unten offen und unterhalb des Wasserspiegels seitlich perforiert sind. Außerhalb des Schachtes wird die Baugrube mit Filterkies aufgefüllt und mit einer Beton- und Ton-/Schluffabdeckung versehen. Darüber wird dann der Quellschacht errichtet. Ein Regelschnitt findet sich im DVGW-Arbeitsblatt W 127.