Dr. Weth Hydrogeologie

Simulation der Vorgänge in der gesättigten Bodenzone während der Schadstoffausbreitung und der hydraulischen Sanierung

Sobald Schadstoffe, wie z.B. chlorierte Kohlenwasserstoffe (CKW), in die gesättigte Bodenzone und den Grundwasserleiter gelangen, werden sie in dem vorbeiströmenden Grundwasser gelöst und breiten sich in Grundwasserströmungsrichtung aus. Die Abbildung zeigt schematisch die Verteilung der im Grundwasser gelösten Schadstoffe, die gegebenenfalls durch eine hydraulische Sanierung entfernt werden sollen. In der gesättigten Bodenzone ist neben der festen Phase zwischen mobilen und immobilen Wasserzonen zu unterscheiden. Das mit den Schadstoffen beladene Grundwasser strömt in den mobilen Wasserzonen; gleichzeitig erfolgt ein diffusiver Stoffaustausch zwischen mobiler und immobiler Wasserzone. Dies führt dazu, dass bei einer Schadstoffausbreitung das Vordringen von Schadstoffen verzögert wird, jedoch bei einer hydraulischen Sanierung ein einmaliger Austausch des mobilen Wasservolumens nicht ausreicht, den Grundwasserleiter zu reinigen, da fortwährend Schadstoffe aus der immobilen Wasserzone bis zum Konzentrationsausgleich nachdiffundieren.

Der Transport von gelösten Stoffen im Grundwasser wird außer durch die Grundwasserbewegung (Konvektion), neben Dispersions- und gegebenenfalls Sorptions- und Abbauvorgängen, vom Stoffaustausch zwischen mobilen und immobilen Wasserzonen bestimmt.

Aus der mathematischen Formulierung wird ein Modellsystem abgeleitet, das die örtliche und zeitliche Verteilung der Schadstoffe im Grundwasserleiter bzw. die Sanierungsdauer sowie den Sanierungserfolg widergibt. Die numerische Lösung der Schadstofftransportgleichung erfolgt nach der Methode der Finiten Differenzen. Die Lösung des numerischen Gleichungssystems wird in einem Iterationsprozess durchgeführt.