German Title: Umweltracer in Grundwasser als Werkzeug für hydrologische Fragestellungen in ariden Regionen

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Abstract

In der vorliegenden Arbeit werden Umwelttracer wie Edelgase, stabile Isotope, Tritium und SF6 verwendet um hydrologische Fragen in ariden Regionen zu studieren. Theoretische Modelle und numerische Methoden zur Behandlung des Phänomens von Luftüberschüssen in Grundwasser werden diskutiert. Das Potential dieser Ansätze zur Beschreibung des Phänomens der Entgasung, das in einigen Grundwasserleitern gefunden wird, wird ausgelotet. Diese Arbeit enthält zwei bedeutende Anwendungen von Umwelttracern um Grundwasser in Gebieten mit sehr aridem Klima zu studieren. Das Hauptziel dieser Studien war, den Ursprung und das Alter des Grundwassers an solchen Standorten zu bestimmen. Die erste Studie untersucht Aquifere welche neu entwickelte "reclamation areas" südwestlich des Nildeltas in Ägypten mit Wasser versorgen. In diesem Gebiet wird das Grundwasser hauptsächlich aus dem Nil erneuert, wenn auch mit einer niedrigen Rate. Die meisten Proben wurden vor der Fertigstellung des Assuan Staudamms im Jahre 1969 infiltriert und haben Alter > 50 a, nur wenige in der Nähe des Oberflächenwassers gelegene Brunnen liefern jüngeres Wasser. Die zweite Studie untersucht Quellen, welche Oasen in den Bergen des nördlichen Oman versorgen. Das Wasser dieser Quellen wird durch Niederschlag auf Zeitskalen von Jahren bis höchstens wenige Dekaden erneuert. Die meisten Proben haben junge Alter im Bereich von 2-10 a.

Translation of abstract (English)

Environmental tracers such as noble gases, stable isotopes, tritium, and SF6 are used in this work to study hydrological questions in arid regions. Theoretical models and numerical methods to treat the excess air phenomenon in groundwater are discussed. The potential of these approaches to describe the phenomenon of degassing, which is found in some aquifers, is explored. This work contains two major applications of environmental tracers to study groundwater in areas with very arid climate. The main goal of these studies was to determine the origin and age of groundwater in such locations. The first study investigates aquifers supplying water to new reclamation areas southwest of the Nile Delta in Egypt. In this area, the groundwater is mainly recharged from the Nile River, albeit at a low rate. Most of the samples were recharged before the completion of the Aswan High Dam in 1969 and have ages > 50 yr, only few wells located near to the surface water yield younger water. The second study investigates springs supplying oases in the mountains of Northern Oman. These springs are recharged by precipitation on time scales of years to at most a few decades. Most of the samples have young ages ranging between 2-10 yr.