Modellierung der geochemischen Beeinflussung im Abstrom eines gefluteten Uranbergwerks

Carsten Hansen1, Christoph König2, Thomas Metschies3, Ulf Jenk3
1 Consulaqua Hamburg mbH
2 delta-h Ingenieurgesellschaft mbH
3 Wismut GmbH

7.3 in Grundwasser und Bergbau

26.03.2020, 14:15-14:30, Telemann-Saal

Die stufenweise Flutung der Grube Königstein erfolgt unter strengen Auflagen, um die Auswirkungen des Übertrittes von Flutungswasser in umliegende Grundwasserleiter (GWL) zu vermeiden bzw. auf ein tolerables Minimum zu beschränken. Im Rahmen der bisherigen Flutung liegen umfangreiche Erfahrungen zum hydraulischen und stofflichen Verhalten der gefluteten Grubenbereiche vor. Um die Auswirkungen der weiteren Flutung prognostizieren zu können, sind hydraulische und hydrochemische Modellrechnungen notwendig. Deren Belastbarkeit hängt stark von (1) den Modellansätzen, (2) der Möglichkeit zu deren Validierung und (3) einer geeigneten Parametrisierung ab. 

Für die Prognose der hydrochemischen Auswirkungen wurde in den vergangenen Jahren ein 1-D Stofftransportmodell (PHREEQC) erstellt, mit dem die hydrochemische Entwicklung der abströmenden Flutungswässer und die Auswirkungen für einen Abstrompfad berechnet werden können.

Zentrales Problem einer Modellkalibrierung ist das Fehlen großmaßstäblicher Felddaten zu den geochemischen Stoffumsätzen beim Übertritt der Flutungswässer in den 3. GWL. Zwar ist die Spanne der geochemisch-mineralogischen Zusammensetzung des 3. GWL bekannt, nicht aber die tatsächlich umsetzbaren Gehalte.

Mit der bisherigen Flutung und dem Halten des Wasserstands auf dem aktuellen Niveau kam es bisher zu keiner im Monitoringmessnetz nachweisbaren Beeinflussung des 3. GWL durch Flutungswässer. Ein zeitlich begrenzter Grubenwasseranstieg im Rahmen eines hydraulischen Tests sollte die hydraulischen und hydrochemischen Referenzdaten liefern. Durch einen kurzzeitigen Einstau um 10 m, gefolgt von einer sofortigen Wiederabsenkung, kam es zu einem begrenzten Übertritt von Flutungswässern in den 3. GWL.

Der hydraulische Test hat die mit dem SPRING-Modell prognostizieren hydraulischen Effekte bestätigt, allerdings zeigten sich keine signifikanten Beschaffenheitsveränderungen im Abstrom der Übertrittsbereiche.

In einer Szenarienanalyse wurden mit dem hydrogeochemischen Modell hydraulische und hydrochemische Eingangsgrößen variiert: neben den für das natürliche Rückhaltepotenzial des 3. GWL verantwortlichen geochemischen Mineralphasenvorräten wurden Verdünnungseffekte, Mischungsanteile, Dispersivitäten, Kationenaustauschprozesse und die Beschaffenheit der übertretenden Flutungswässer angepasst. Berechnet wurden jeweils die Auswirkungen im Hinblick auf die Beschaffenheit im Abstrom der Übertritte, so wie sie sich dem Messnetz mitteilen würden.

Anhand der Szenarienanalyse konnten mögliche Ursachen für die ausbleibenden hydrochemischen Signale in Folge des hydraulischen Tests identifiziert werden.



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