Uni-Bayreuth

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Numerische Modellierung der saisonalen Redox-Dynamik in einer Uferfiltrationstransekte, Tegel, Berlin

Aline Henzler1, Janek Greskowiak1, Gudrun Massmann1
1 Uni Oldenburg IBU-Institut für Biologie und Umweltwissenschaften

O 1.7 in Numerische Simulation von Strömungs- und Transportprozessen in Grundwasserleitern und angrenzenden Kompartimenten

30.05.2014, 14:00-14:20, H17, NW II

 

Als Uferfiltration wird der Prozess der Infiltration von Oberflächenwasser durch ein hydraulisches Gefälle in den Grundwasserraum beschrieben. Dieses hydraulische Gefälle kann sowohl ein Resultat von natürlich entstandenen Gegebenheiten sein, als auch künstlich, durch die Absenkung des Grundwasserspiegels durch Entnahmebrunnen in Ufernähe herbeigeführt werden (Hiscock and Grischek, 2001).

Verschiede Studien haben in der Vergangenheit schon auf den bedeutenden Einfluss von Redoxbedingen in Bezug auf die Grundwasserqualität, insbesondere während der Uferfiltration, hingewiesen (Bourg et al., 1989, Dousson et al., 1997). Das vorherrschende Redoxmilieu in der  Uferfiltrationszone ist z.B. verantwortlich für das Auftreten oder die Elimination von Eisen und Mangan, Schwermetallen, Nitrat und Ammonium, sowie für den Abbau von organischen Spurenstoffen in der aquatischen Umwelt.

Das Ziel der vorliegenden Studie ist es, die saisonal bedingten Temperaturänderungen und die davon abhängigen Redoxzonierungen, insbesondere die Übergänge von aerober und die anaerober Zone einer Uferfiltrationsanlage  zu simulieren. Hierzu wurde ein zweidimensionales, reaktives Transportmodell in MODFLOW und PHT3D (Prommer, 2002) aufgesetzt.

Die Studie stützt sich dabei auf eine umfassende Datenlage aus vorangegangenen Untersuchungen die im Rahmen des NASRI Projektes (Natural System for Recharge and Infiltration) stattgefunden haben.

Der Untersuchungstandort befindet sich an der urbanen Uferfiltrationsanlage am Tegeler See in Berlin. Die Redoxzonierung  im Uferbereich des Tegeler Sees ist eher vertikal ausgerichtet, d.h. das Grundwasser wird mit der Tiefe reduzierender. Die Redoxbedingungen hängen von einer ganzen Reihe von Faktoren, wie den Gehalten von organischem Kohlenstoff in der Gewässersohle, den saisonalen Temperatur-änderungen und nicht zuletzt von den durch das Förderregime bedingten variablen Fließzeiten des Grundwassers (Massmann et al., 2009) ab.

Unter Berücksichtigung dieser Faktoren konnten die Übergangsbereiche zwischen aerober und anaerober Zone zufriedenstellend simuliert werden und bieten nunmehr die Grundlage für die Simulation von weiteren geochemischen Prozessen wie z.B. dem redox-abhängigen Abbau von organischen Spurenstoffen an der Uferfiltrationstransekte.



Bourg et al. (1989): Impact of temperature on biodegradation of bulk and trace organics during soil passage in an indirect reuse system. Water Science & Technology (1989) 57.7: 987-994.

Dousson et al. (1997): River Bank Filtration: Modeling of the Changes in Water Chemistry with Emphasis on Nitrogen Species. J. o. Contam. Hydrology (1997) 25: 129-156.

Hiscock and Grischek (2001): Attenuation of Groundwater Pollution by Bank Filtration. J. o. Hydrology (2002) 266: 136-144.

Massmann et al. (2009): Hydrodynamische und hydrochemische Aspekte der anthropogenen und natürlich induzierten Uferfiltration am Beispiel von Berlin/Brandenburg. Grundwasser (2009) 14:163-177.

Prommer (2002): A Reactive Multicomponent Transport Model for Saturated Porous Media. Users Manual Version 1.0.

 



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Letzte Änderung 31.10.2013