Original paper

Modellvorstellung zum Vorgang der Kalklösung in natürlichen Sanden

[Model Conception for the Process of Calcite Dissolution in Natural Sands]

Schulz, Horst D.; Baumann, Joachim

Kurzfassung

Die kalkhaltigen Schmelzwassersande Norddeutschlands unterliegen seit ihrer Entstehung der Verwitterung -- und damit der Entkalkung -- durch das Sickerwasser. In einer Modellvorstellung, die in einem FORTRAN-Computermodell programmiert wurde, wird der Langzeitvorgang der Entkalkung nachgebildet. Das Modell berücksichtigt als Eingabedaten den Kalkgehalt des Ausgangsgesteins, die Ionentauscherbelegung des Ausgangsgesteins, die durch Selektivitäten beschriebenen Austauschgleichgewichte, das Kalk-Kohlensäure-Gleichgewicht über einen bekannten Partialdruck CO2 der Bodenluft sowie die chemische Beschaffenheit des Niederschlags. Weiterhin benutzt das in finiten Elementen aufgebaute Modell die für das Gebiet bekannten Daten zur Sickergeschwindigkeit und zur Dispersion. Zur Beschreibung der Lösungskinetik im Grundwasser wird ein von BAUMANN et al. (1985) beschriebenes Verfahren verwendet und als neue Methode die Labormessung einer Sättigungs-Kurve vorgestellt.

Abstract

Fluvioglacial sanders in northern Germany with a certain calcite content have been subject to weathering and decalcification by percolating seepage water since their deposition. A model conception programmed in FORTRAN is used to model the longtime process of decalcification from the surface. The model takes into account as input data the original calcite content of the sand, cation composition at the exchange sites, selectivity coefficients describing cation exchange equilibria, partial pressure of CO2 in the unsaturated zone and chemical composition of the precipitation. The finite element model uses data for seepage velocity and dispersion, which were known for the area. For modelling calcite dissolution kinetics under natural groundwater conditions a conception recently published by BAUMANN et al. (1985) is used and a new method with the determination of a saturation curve is proposed.

Keywords

Mathematical modelsFortrancalciteleachingmeltwatersandcationsion exchangesatured zonesoil profiles Northwestern German Plain (Segeberger Forst)Schleswig-Holstein TK 25: Nr. 2026