Uni-Bayreuth

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3D-Modellierung eines Multi-Tracerversuchs an einem PAK-kontaminierten Standort mit hohen Grundwasserfließgeschwindigkeiten

Lukas Knoll1, Kai Zosseder1, Arno Rein1
1 Lehrstuhl für Hydrogeologie, Technische Universität München (TUM)

P 9.5 in Urbane Hydrogeologie

 

 

Voraussetzung für eine Prognose der Schadstoffausbreitung im Grundwasser sind genaue Kenntnisse der hydraulischen Eigenschaften und transportspezifischen Parameter sowie deren räumliche Verteilung im Untergrund. Gegenstand dieser Arbeit ist ein PAK-kontaminierter Standort mit hohen Grundwasserfließgeschwindigkeiten, an dem ein Multi-Tracerversuch durchgeführt wurde. An einer Vielzahl von Messstellen wurden Tracerdurchbruchskurven bestimmt, so dass detaillierte Informationen über die Verteilung von Tracerkonzentrationen als Funktion der Zeit (und der Tiefe an einer Multilevel-Messstelle), sowie Grundwasserganglinien vorliegen. Dieser Datensatz wurde verwendet um ein dreidimensionales Grundwasserströmungs- und Transportmodell aufzubauen und zu kalibrieren. Ziel hierbei war, den Einfluss der unterschiedlichen Prozesse zu untersuchen und durch inverse Modellierung die Modellparameter abzuschätzen.

 

Beim Standort handelt es sich um eine ehemalige chemische Fabrik in München-Pasing, wobei das Schadstoffinventar von Polyzyklischen Aromatischen Kohlenwasserstoffen (PAK) dominiert ist. Unsere Untersuchungen konzentrierten sich auf den oberen (quartären) Grundwasserleiter, der sich aus glazifluviatilen Ablagerungen der Münchner Schotterebene zusammensetzt und eine hohe Heterogenität aufweist. Die in Rinnenstrukturen auftretenden Kiese zeigen sehr hohe hydraulische Leitfähigkeiten, und es bestehen vereinzelte hydraulische Verbindungen zur tertiären Basis (Geringleiter der Oberen Süßwassermolasse).

Eine hohe Unsicherheit besteht hinsichtlich der räumlichen Verteilung der hydraulischen Leitfähigkeit (Kf) im Untergrund. So konnten die beobachteten Grundwasserganglinien, und teilweise die beobachteten Tracerdurchbrüche, plausibel durch eine Veränderung des heterogenen Kf-Feldes im Modell erklärt werden. Diese Anpassung orientierte sich am konzeptionellen Modell eines Braided-River-Systems, gestützt auf Informationen aus dem Luftbild eines Nebenflusses der Isar.

 

Die Ausbreitung des Tracers Natrium-Naphthionat ließ sich für kürzere Entfernungen vom Eingabepunkt (bis etwa 75 m) sehr gut durch die Berechnungen abbilden. In größerer Entfernung gab es allerdings Abweichungen, was sowohl die Höhe des Peaks als auch das Abklingen (Tailing) der Durchbruchskurven betrifft. Die Untersuchung der Parametersensitivitäten zeigte hierbei einen deutlichen Einfluss der Dispersivität und deren räumliche Verteilung. Ein Problem stellte hierbei die Betrachtung der transveralen Dispersivitäten im Modellalgorithmus dar, d.h. die Approximation der vertikalen Komponente, was derzeit weiter untersucht wird. Im nächsten Schritt wird das Modell mit den Daten zur Ausbreitung und Durchbruchskurven des Uranin/Pyranin-Tracers validiert werden. Weitere geplante Arbeiten umfassen die Untersuchung und modellhafte Betrachtung heterogen verteilter Dispersivität und effektiver Porosität im Zusammenhang mit der Kf-Verteilung.

Letzte Änderung 01.11.2013