Uni-Bayreuth

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Thermischer Tracertest in einem sedimentären Aquifer: Feldexperiment und numerische Simulation

Valentin Wagner1, Tao Li2, Peter Bayer3, Carsten Leven4, Peter Dietrich5, Philipp Blum1
1 Karlsruher Institut für Technologie (Institut für Angewandte Geowissenschaften)
2 Leibniz Universität Hannover (Institut für Geologie)
3 ETH Zürich (Geologisches Institut)
4 University Tübingen (Zentrum für Angewandte Geowissenschaften)
5 Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung (Departments für Monitoring- und Erkundungstechnologien)

P 8.2 in Geothermie und Geocooling

Ein aktiver thermischer Kurzzeit-Tracertest (TTT) wurde in einem flachen Sedimentaquifer am Versuchsstandort Lauswiesen in der Nähe von Tübingen durchgeführt. Durch die Injektion von 16 m³ warmem Wasser mit 22°C wurde eine thermische Anomalie erzeugt, die sich entlang der lokalen Grundwasserfließrichtung ausbreitete. Diese wurde umfassend von fünf Beobachtungsbrunnen in einigen Metern Abstand kontinuierlich überwacht (Abb. 1). Die Zielsetzung dieses Feldexperiments war die Überprüfung der Anwendbarkeit eines TTTs und seiner Eignung zur Untersuchung der hydraulischen Eigenschaften eines heterogenen Aquifers. Hierzu wurden zum einen die Tracerankunftszeiten des thermischen Maximums in den Beobachtungsbrunnen mit den Ergebnissen des Direct-Push Injection Loggings (DPIL) verglichen (Lessoff et al. 2010). Überdies wurde für weitergehende Interpretation ein numerisches Wärmetransportmodell erstellt.

Die Ergebnisse des Modells wurden für einen Vergleich der gemessenen und simulierten Ankunftszeiten der maximalen Temperatur des thermischen Tracers herangezogen, um die wichtigsten Wärmetransportvorgänge zu ergründen. Sowohl die Gegenüberstellung der TTT- und DPIL-Messungen, als auch die Gegenüberstellung des gemessenen und des simulierten TTTs, bestätigen die Zweiteilung des untersuchten Aquifers in einen hydraulisch leitfähigeren und einen hydraulisch weniger leitfähigen Bereich. Des Weiteren zeigen diese Ergebnisse, dass vertikal orientierte Strömungen fokussiert sein können. Dies kann auf bevorzugte Fließwege zurückgeführt werden, was typisch für sedimentäre Sand- und Kiesaquifere ist. Diese Erkenntnisse sind fundamental für die Weiterentwicklung von experimentellen Anordnungen von thermischen Kurzzeit-TTTs und stellen eine Grundlage für die Analyse von advektiven und konduktiven Transportprozessen in heterogenen Aquiferen dar.

Vertikaler Schnitt durch das konzeptuelle Modell des untersuchten Aquifers, der die Position des Injektionsbrunnen B2 und den fünf Beobachtungsbrunnen OW1-OW5 zeigt (nach Wagner et al. 2014).
Vertikaler Schnitt durch das konzeptuelle Modell des untersuchten Aquifers, der die Position des Injektionsbrunnen B2 und den fünf Beobachtungsbrunnen OW1-OW5 zeigt (nach Wagner et al. 2014).



Lessoff, S. C., Schneidewind, U., Leven, C., Blum, P., Dietrich, P., and Dagan, G., (2010) Spatial characterization of the hydraulic conductivity using direct-push injection logging. Water Resources Research 46 (12): 1-9.

 

Wagner, V., T. Li, P. Bayer, C. Leven, P. Dietrich, and P. Blum (2014), Thermal tracer testing in a sedimentary aquifer: field experiment (Lauswiesen, Germany) and numerical simulation, Hydrogeology Journal, akzeptiert.

Letzte Änderung 31.10.2013