Der Aachtopf, auch Aachquelle, bei Aach in Baden-Württemberg ist die wasserreichste Quelle Deutschlands. Aus der Karstquelle entspringt die Radolfzeller Aach (auch Hegauer Aach), die nach 32 km bei Radolfzell in den Bodensee mündet. Das in der Quelle zutage tretende Wasser stammt überwiegend aus der Donauversinkung. Zum Aachtopf führt ein System von Karstwassergerinnen, von denen zwei Teilabschnitte – die Aachhöhle und die Donauhöhle (auch als Schwarze Donau bezeichnet) – erforscht sind.
Geographie Quelltopf Der Aachtopf liegt im Osten von Aach, einer kleinen Stadt im Hegau, am Nordhang des Eisrandtals von Aach nach Eigeltingen. Das Tal entstand vor rund 16.000 bis 18.000 Jahren beim Abschmelzen des Rheingletschers am Ende der letzten Eiszeit; seitdem liegt die Karstquelle an diesem Ort.
Der Quelltopf ist rund 80 Meter lang und bis zu 30 Meter breit. Der Wasserspiegel liegt auf ; er wurde zur Energiegewinnung um rund 2 Meter aufgestaut, was aufwändige Abdichtungsarbeiten an angrenzenden Gebäuden notwendig machte. Die Quelle ist umgeben von einer parkartigen Anlage; die Ufer sind vollständig befestigt; kleine Felspartien im Norden sind meist von Efeu überrankt. Am Boden des Quelltopfs wächst abseits der Wasseraustritte ein dichter Rasen des Haken-Wassersterns aus der Gattung der Wassersterne. Im Südwesten des Quelltopfs liegen die beiden Abflüsse: Nach links die Radolfzeller Aach, nach rechts der Kanal zum oberen der beiden Wasserkraftwerke in Aach.
Der Aachtopf ist als Geotop ausgewiesen und seit Oktober 1939 als Naturdenkmal geschützt.
Die Hauptquelle sind zwei in Nord-Süd-Richtung verlaufende, ein bis zwei Meter breite Spalten im Norden des Quelltopfs. Bei niedriger Schüttung und klarem Wasser können die Spalten vom dortigen Steg aus beobachtet werden. Zudem stößt Wasser aus etlichen Nebenquellen auf, die zum Teil im Quelltopf, zum Teil am anschließenden, gut ein Kilometer langen Teilstück der Radolfzeller Aach liegen.
mini|Entnahme einer Wasserprobe an einer Nebenquelle des Aachtopfs beim Markierungsversuch 1971 (Foto: Werner Käß) Zu den bemerkenswerten Nebenquellen gehört der Waller, rund 50 Meter unterhalb der Hauptquelle im Quelltopf gelegen, aus dem zeitweise sprudelnd Wasser austritt. Rund 10 Meter westlich der Hauptquelle liegt eine Estavelle, in der bei niedriger Schüttung Wasser versinkt, bei hoher Schüttung hingegen Wasser austritt. Ein 1971 bei Niedrigwasser durchgeführter Markierungsversuch ergab, dass das dort versinkende Wasser zum Großteil in talwärts gelegenen Nebenquellen wieder zutage tritt, jedoch nur ein kleiner Teil der Gesamtschüttung dieser Quellen ist. Neben dem oberirdischen Abfluss fließt Wasser im bis zu 17 Meter mächtigen Talkies ab, wobei bei niedrigen Schüttungen der Grundwasserspiegel deutlich unter dem Wasserspiegel des Flusses liegt.
Aachhöhle Die an den Hauptaustritt im Aachtopf anschließende Aachhöhle ist von Höhlentauchern erkundet worden. Ein erster Tauchvorstoß 1886 gelangte bis zu einer Düse in 12 Metern Tiefe, an der die Strömung so heftig war, dass ein Fortkommen nicht möglich war. 1962 erkundete Jochen Hasenmayer die Höhle auf einer Länge von 110 Metern; 1969 gelangte er rund 500 Meter weit nach Norden. Höhlentauchen ist nur bei geringer Schüttung des Aachtopfs möglich; trübes Wasser und Abzweigungen machen das Tauchen gefährlich.
Von den Quellspalten geht es zunächst 17 Meter in die Tiefe, der Hauptgang hat eine Breite von 1 bis 3 Meter und eine Höhe von 3 bis 6 Meter. Ein Parallelgang führt ebenfalls nach Norden. Zudem existieren Abzweigungen nach Süden, die als Hinweis gelten, dass sich das Karstwassersystem früher nach Süden fortsetzte. Der Geologe Albert Schreiner geht davon aus, dass sich die Karstquelle vor der letzten Eiszeit rund 2 Kilometer weiter südlich bei Volkertshausen befand und von pleistozänen Sedimenten überdeckt wurde. Der heutige Aachtopf entstand als „Notausgang“, als das Schmelzwasser des Rheingletschers das Eisrandtal erodierte, so Schreiner. 1971 fand Jochen Hasenmayer in 17 Meter Tiefe Sinterbecken und Tropfsteinreste, die nur in einer lufterfüllten Höhle entstanden sein können. Die Funde sprechen ebenfalls dafür, dass die Karstquelle früher tiefer und weiter südlich lag.
Im Norden endet die Aachhöhle nach rund 500 Metern an einer Versturzmasse. Sie gehört zur Tiefen Grube, einer Doppeldoline mit jeweils etwa 40 Meter Durchmesser und rund 20 Meter Tiefe. Auf der Suche nach einer Fortsetzung der Aachhöhle grub eine Höhlenforschungsgruppe ab 1990 im Norden der Tiefen Grube einen Schacht. Im November 2003 fand man in über 100 Meter Tiefe die Donauhöhle, von der nach Angaben von 2024 rund 950 Meter bekannt sind.
2015 wurden in der Aachhöhle die ersten Höhlenfische Europas, eine Population der Bachschmerle, entdeckt. Die Tiere sind in Anpassung an das lichtlose Höhlengewässer pigmentlos und haben zurückgebildete Augen.
Donau-Aach-System Herkunft des Wassers Donauversinkung mini|Schluckloch der Donauversinkung am Brühl bei Immendingen
Rund zwei Drittel des im Aachtopf zutage tretenden Wassers stammt aus der Donauversinkung zwischen Immendingen und Fridingen. An drei Stellen liegen Schlucklöcher mit wahrnehmbaren Versinkungen: bei Immendingen oberhalb eines Wehrs, 13,5 Kilometer vom Aachtopf entfernt die Hauptversinkungsstelle Brühl im Mäander zwischen Immendingen und Möhringen, 12,0 Kilometer im Mäander südlich von Fridingen, 19,0 Kilometer
Die Abflussbahnen von Immendingen und der Hauptversinkungsstelle Brühl sind vermutlich weitgehend identisch. Die durchschnittliche Abstandsgeschwindigkeit liegt bei 188 m/h bei einem Gefälle von 14,5 Promille. Für die Versinkung bei Fridingen beträgt die mittlere Abstandsgeschwindigkeit 146 m/h, das Gefälle 7,7 Promille. Da für alle Versinkungsstellen an der Donau mehrere Markierungsversuche durchgeführt worden sind, lässt sich erkennen, dass bei hohen Abflüssen die Fließgeschwindigkeit in den Karstwassergerinnen zunimmt.
Für die Unterlieger an der Donau besonders problematisch sind die sogenannten Vollversickerungstage, bei denen der Donauabfluss unterhalb der Versickerung Brühl nur noch minimal ist. Der erste dokumentierte Vollversickerungstag war 1874, ein Maximum war zwischen 1942 und 1951 mit durchschnittlich 209 Tagen im Jahr erreicht. Danach ging die Zahl der Vollversickerungstage zurück, erreichte zwischen 1992 und 2001 mit durchschnittlich 109 Tagen ein Minimum und stieg dann wieder an. Die Menge des versickernden Wassers kann nicht direkt gemessen werden; möglich sind Berechnungen aus Pegeln oberhalb von Immendingen und unterhalb von Brühl. Demnach versickerten zwischen 1923 und 1944 im Durchschnitt 7,48 m³/s, zwischen 1950 und 1971 (ohne 1970) 5,81 m³/s und zwischen 1973 und 2002 4,68 m³/s.
Der Rückgang der Versickerung in der zweiten Hälfte des 20. Jahrhunderts ist überraschend, da bei fortschreitender Verkarstung eine stetige Zunahme zu erwarten ist. Als mögliche Ursachen werden Klimaveränderungen, zunehmende Versiegelung der Landschaft sowie die Verkrautung der Donau durch die damals erhebliche Gewässerverschmutzung, insbesondere den hohen Phosphatgehalt, genannt. Zudem könnte die Durchlässigkeit des unterirdischen Hohlraumsystems durch Sedimentation herabgesetzt worden sein.
Einzugsgebiet des Aachtopfs Etwa ein Drittel der Schüttung des Aachtopfs stammt aus einem karsthydrologischen Einzugsgebiet, das zwischen 240 und 280 km² groß ist. Es umfasst eine Fläche zwischen dem Aachtopf und der Donau, die durch zahlreiche Markierungsversuche abgegrenzt wurde. Die Grenze des Einzugsgebiets verläuft vom Aachtopf nach Nordwesten zum Neuhewen, biegt dann nach Nordosten ab, folgt ungefähr dem Donaulauf von Immendingen bis Fridingen, umschließt im Osten noch die Ortschaft Worndorf und kehrt dann zum Aachtopf zurück. Bei Markierungsversuchen nördlich der Donau wurden keine Verbindungen zum Aachtopf festgestellt.
Im größten Teil des Einzugsgebiets stehen Schichten des Weißen Juras an. Im Süden ist der Jura inselartig von Juranagelfluh und Unterer Süßwassermolasse überlagert, die ebenso wie die vor allem im Südosten angrenzenden Moränen wasserstauend sind. In diesen Gebieten können sich kleine Wasserläufe bilden, die versickern, wenn sie die Grenze zum Jura überschritten haben. Unterhalb der Versickerungen schließen sich Trockentäler an. Je nach Abflussverhältnissen sind die Versickerungsstrecken unterschiedlich lang; bei starkem Abfluss können die Wasserläufe auch ständig fließende Vorfluter erreichen.
Markierungsversuche mini|330px|Markierungsversuche im Donau-Aach-System und daraus abgeleitetes karsthydrologisches Einzugsgebiet des Aachtopfs. Markierungen wie A sind im Text erläutert.
Markierungsversuche werden in der Hydrogeologie durchgeführt, um den Verlauf einer unterirdischen Entwässerung zu bestimmen. Werner Käß listet in seiner Monographie über das Donau-Aach-System 41 Markierungsversuche auf. Nachfolgende Liste führt die Eingabestellen auf, von denen Verbindungen zum Aachtopf festgestellt wurden. Markierungen wie A verweisen auf die Skizze in diesem Abschnitt. Anschließend folgt eine Liste mit Quellen und Wasserfassungen, an denen Nebenaustritte von Markierungsmitteln in Mengen beobachtet wurden, die erheblich unter den Austritten am Aachtopf lagen.
A Donauversinkung Immendingen B Donauversinkung Brühl C Donauversinkung Fridingen D Doline nördlich des Aussichtspunkts Hegaublick E Versickerung im Oberlauf des Saubachs im Kriegertal südöstlich von Biesendorf F Versickernder Bach im Wasserburger Tal knapp 3 Kilometer nördlich des Aachtopfs G , Sickerschacht im Süden von Tuttlingen, in den Hochwasser des Seltenbachs entlastet wird H Versickerung des Seltenbachs östlich von Emmingen ab Egg I Sickerschacht für den Flugplatz Neuhausen ob Eck J Sickerschacht für die Kläranlage von Neuhausen ob Eck K Erdfall Harreser an der Bundesstraße 311 zwischen Neuhausen ob Eck und Worndorf mit Versinkung aus unbeständig durchflossenem Graben L Entwässerungsschacht einer stillgelegten Tongrube östlich von Liptingen M Steinbruch südlich von Buchheim, Klüfte in der Steinbruchsohle N Bach, der unterhalb von Worndorf versickert O Ponor Wasserfall mit Versinkung mehrerer unbeständig durchflossener Gräben
Der 1 Aachtopf war bei allen Markierungsversuchen der Hauptaustrittsort. Bei mehreren Versuchen an der Hauptstelle der Donauversinkung Brühl wurden Nebenaustritte an folgenden Quellen oder Wasserfassungen festgestellt:
2 Mühlenquelle Engen-Altdorf. Mehrere Quellen an der Gaugelmühle, die früher zur Wasserversorgung genutzt wurden 3 Tiefbrunnen der früheren Felsenbrauerei am Rand der Engener Altstadt 4 Welschingen: Die Bleichequelle mit einer mittleren Schüttung von 75 l/s (minimal 40, maximal 120 l/s) liegt in einem Quellteich. Das Wasser stammt zu etwa 60 Prozent aus dem Karst, der Rest aus dem Kieslager. Brächle: 1969/70 gebohrter Brunnen 150 Meter nördlich der Bleichequelle mit ähnlichen hydrogeologischen Verhältnissen 5 Quelle nordwestlich von Ehingen im Hegau beim Gewann Hegisbühl 6 Bitzenquelle bei Ehingen, frei auslaufende Quelle in Verlängerung des Wasserburger Tals nach Südwesten 7 Alter Brunnen bei Beuren an der Aach, artesischer Brunnen mit einer Schüttung von 6 bis 8 l/s, erhöhte Temperatur. Das Wasser steigt vermutlich aus Jurakalkstein in circa 80 Meter Tiefe auf. 8 Im Krebsbachtal oberhalb von Eigeltingen liegen vier Quellen: Die Alte Fassung Eigeltingen ist eine für die Eigeltinger Wasserversorgung gefasste Quelle, die stillgelegt wurde, nachdem festgestellt worden war, dass im Krebsbach unterhalb der Tudoburg versickerndes Wasser über die Quelle austritt. Die Obere Kessenlochquelle, die Untere Kessenlochquelle und die Lochmühlenquelle liegen am linken Hangfuß der Krebsbachtals und haben in ihrer Beschaffenheit viele Gemeinsamkeiten.