Großmaßstäbliche Aquifersimulation
Die großmaßstäbliche Aquifersimulation ergänzt mikrobiologische Laborversuche um eine standortspezifische Planung und verlässliche Optimierung vor der kostenintensiven Umsetzung im Feldmaßstab.
Als Bindeglied zwischen Labor- und Feldanwendung macht das physikalische Modell Injektion, Stofftransport und biologisch-chemische Sanierungsreaktionen direkt beobachtbar. Dies verringert geologische Unsicherheiten signifikant und erleichtert die präzise technische Umsetzung im Feld.
Die im Modellversuch gewonnenen Daten liefern eine fundierte Entscheidungsgrundlage für Brunnenabstände, Filterstrecken, Injektionsabfolgen, Konzentration und Volumen der Sanierungsmittel sowie das notwendige Injektionsdruckregime und die messtechnische Überwachungsstrategie.
Konzeptionelle Darstellung eines großmaßstäblichen Aquiferversuchsstands: Maßstabsgetreuer Schichtenaufbau nach realen Bohrprofilen, maßstäbliche Modellbrunnen, kontrolliertes hydraulisches Fließgefälle sowie räumlich-zeitliche Verteilung der In-situ-Sanierungsmittel.
So funktioniert das physikalische Modell
Großmaßstäbliche Aquifersimulationen – in der Fachpraxis auch als Aquarienversuche bezeichnet – bilden ausgewählte hydrogeologische Standortmerkmale in einer vollständig kontrollierten, transparent beobachtbaren Umgebung ab.
Der Versuchsstand wird direkt mit standorteigenem Boden- und Grundwassermaterial befüllt. Bei der Probennahme, Behandlung und dem schichtenweisen Einbau bleiben die relevanten physikalischen, chemischen und mikrobiologischen Eigenschaften so weit wie praktisch möglich im Naturzustand erhalten.
Anhand detaillierter Bohrprofile und Schichtenverzeichnisse wird der Untergrund in einem definierten Maßstab präzise nachgebaut. Das Modell bildet Schichtenfolge, relative Mächtigkeit, Korngrößenverteilung und Materialzusammensetzung sowie hochdurchlässige Horizonte, geringdurchlässige Schluff- und Tonlinsen sowie potenzielle bevorzugte Fließwege (Preferential Flow Paths) realitätsnah ab. So entsteht ein standortbezogenes, physisches Abbild des realen Grundwasserleiters – statt eines simplifizierten, beliebigen Sandkastens.
Was sich mit dem großmaßstäblichen Modell abbilden lässt
Boden und Grundwasser vom Standort werden entsprechend der interpretierten Schichtenfolge angeordnet. Relevante Heterogenitäten werden gezielt nachgestellt.
Die Modellbrunnen werden im exakten Maßstab gefertigt. Durchmesser, Position, Filterstrecken und Einbautiefen entsprechen dem geplanten Feld-Engineering.
Über das Modell wird ein definiertes hydraulisches Gefälle präzise gesteuert. Fließgeschwindigkeiten, Strömungsrichtungen und Aufenthaltszeiten werden simuliert.
Inline-Sensoren und Probenahmestutzen in vertikaler und horizontaler Staffelung erfassen die Ausbreitung der Wirkstofffront im zeitlichen Verlauf.
Kontinuierliches Monitoring während der Simulation
Um verlässliche Kenngrößen für Behörden und Genehmigungsanträge zu ermitteln, wird der Versuchsstand mit modernster Messsensorik ausgestattet:
Wann ist eine großmaßstäbliche Aquifersimulation unverzichtbar?
Besonders bei komplexen geologischen Schichtenverhältnissen, geringmächtigen oder stark heterogenen Grundwasserleitern sowie anspruchsvollen Schadenslagen (wie CKW-DNAPLs, PFAS-Fahnen oder Mischkontaminationen) liefert das Modell unschätzbare Kostenvorteile. Durch die Vorab-Optimierung im Technikum werden Fehlbohrungen, hydraulische Kurzschlüsse und Fehldosierungen im Feld verlässlich ausgeschlossen.
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