Original paper

Untersuchungen zur großräumigen Stoffausbreitung in Naturmeßfeldern

[Investigation of Regional Scale-Mass Transport in Groundwater at Natural Test Sites]

Lindner, Josef; Haas, Jürgen; Pfaff, Thomas

Kurzfassung

Im Rahmen eines Forschungsvorhabens zur Optimierung von Deponiestandorten wurde die großräumige Stoffausbreitung in Porengrundwasserleitern in drei Naturmeßfeldern in Bayern mittels Tracerversuchen untersucht. Charakteristische Eigenschaften dieser Naturmeßfelder sind praxisrelevante Fließstrecken bis zu 330 m, hohe horizontal-transversale Auflösung der Stoffverteilung bis zu 8 % der Fließstrecke und unterschiedlicher geologischer Aufbau. Die mittels analytischer Fit-Verfahren bestimmten longitudinalen Dispersivitäten weisen selbst für längere Fließstrecken eine signifikante lineare Skalenabhängigkeit von 7.6% der Fließstrecke auf. Für die Tracerverteilungen wurden sehr große horizontal-transversale Ausdehnungen von 35 bis 100% der Fließstrecke beobachtet. Zur Quantifizierung der horizontal-transversalen Dispersivität müssen numerische Modelle herangezogen werden, da analytische Berechnungsverfahren zu hohe Schwankungsbreiten liefern. Die Abhängigkeit der Dispersivität von der geologischen Formation konnte bestimmt werden, wodurch die Übertragbarkeit dieser Ergebnisse auf Standorte unterschiedlicher Geologie möglich erscheint.

Abstract

To investigate the convective -- dispersive mass transport in groundwater on the regional scale, natural gradient tracer tests have been carried out at three field test sites in Bavaria. The characteristics of these field test sites are practically orientated flow distances up to 300 m, high horizontal-transversal resolution of the tracer distribution up to 8 % of the flow distance and different geological and mineralogical properties including sands, sandy gravels and fluvioglacial gravels. By applying analytical fit methods for the longitudinal dispersivity a significant linear scale dependency of 7.6% of the flow distance has been found even for the long flow distances under investigation. The observed tracer distributions showed very large horizontaltransversal extensions ranging from 35 up to 100% of the flow distance. To quantify the scale dependency of the horizontal-transversal dispersivity, numerical groundwater modells have to be applied, since the quantification by analytical fit methods failed due to spatial variations of the flow field. The correlation of dispersion and geological formation could be determinded for the investigated field test sites, making a transfer of these results to sites of different geology possible.

Keywords

Experimentporous aquifersmass transport modeltracer testsmacrodispersivityparameter estimationrisk assessment Southwest German Hills (NabburgSengenthal)Bavarian Molasse Basin (München-Nord)Bavaria TK 25: Nr. 653967347735