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Modellgestützte Untersuchungen und Prognosen

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Projekt:
SINBRA

Produktgruppe:
Werkzeuge zur Altlastenerfassung und -bewertung

Abbildungen:


Flow-Guided Interpolation, exemplarisch für die Haupt-Schadstofffahne im Abstrom der
ehemaligen Wäscherei dargestellt. a) Grenzen der Kontaminationsverdachtsfläche (rot) und der abgeschätzten Schadstofffahne (grün), mit einzelnen Interpolationssektoren einheitlicher Grundwasserfließrichtung; b) Flow-Guided interpolierte TCE Kontaminationsfahne. (Copyright: Eugeniu Martac)

Flow-Guided Interpolation, exemplarisch für die Haupt-Schadstofffahne im Abstrom der ehemaligen Wäscherei dargestellt. a) Grenzen der Kontaminationsverdachtsfläche (rot) und der abgeschätzten Schadstofffahne (grün), mit einzelnen Interpolationssektoren einheitlicher Grundwasserfließrichtung; b) Flow-Guided interpolierte TCE Kontaminationsfahne.
(Copyright: Eugeniu Martac)

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nach obenKurzbeschreibung

Veranlassung

Modellgestützte Untersuchungen und Prognosen dienen zur Beurteilung der Belastungssituation an kontaminierten Standorten und daraus hervorgehenden potenziellen Gefährdungen. Die Basis dieser Untersuchungen bildet das Standortmodell, das aus einem hydrogeologischen Konzeptmodell und numerischen Modellen zur Berechnung von Grundwasserströmung und Schadstofftransport besteht. Das Standortmodell bildet einen zentralen Baustein für das Planungsinstrument zur ganzheitlichen Betrachtung von Standortnutzung und -sanierung.

Zielstellung und Anwendungsbereich

Die am Standort erhobenen Daten zur Untergrundbelastung stellen Punktinformationen dar. Diese müssen in flächenbezogene Daten umgewandelt werden, um beispielsweise für die Konfliktanalyse verwendet werden zu können. Ziel der Standortmodellierung ist einerseits die Beurteilung des "Ist-Zustandes" und Prognosen für den untersuchten Standort (Identifikation möglicher Quellen, räumliche Entwicklung der Kontamination), andererseits die Abschätzung liegenschaftsexterner Auswirkungen. Das Standortmodell kann u. a. für folgende Zwecke verwendet werden: (1) als Tool zur Abschätzung der Schadstoffverteilung im Untergrund, (2) als Tool zur Planung und Optimierung der Erkundung.

Methodik

(1) Tool zur Abschätzung der Schadstoffverteilung
Für diese Aufgabe wurden unterschiedliche Verfahren angewandt und miteinander verglichen: (i) klassische Interpolationsverfahren, unter der Annahme, dass die Konzentration eine räumlich zufallsverteilte Variable darstellt, (ii) eine neuentwickelte "Flow-Guided" Interpolation innerhalb der einzelnen Kontaminationsfahnen, unter Einsatz eines Particle-Tracking Algorithmus auf Basis des Strömungsmodells, (iii) eine Verteilung der Konzentrationen als Ergebniss der modellierten Transportprozesse ("Transport-Modelling-Guided" Interpolation). Die Anwendung klassischer Interpolationsverfahren kann zu erheblichen Fehleinschätzungen der Konzentrationsverteilung bzw. von Konzentrationgradienten, und zu Artefakten führen. Die im Projekt neuentwickelte "Flow-Guided" Interpolation hingegen liefert realistische Fahnenausdehnungen (s. Abb.). Die "Transport Modelling Guided" Interpolation liefert zwar potenziell die besten Ergebnisse bezüglich der Realitätsnähe, ist aber mit vergleichsweise hohen Kosten aufgrund der notwendigen Feld- und Modellierungsarbeiten verbunden.

(2) Tool zur Planung und Optimierung der Erkundung
Für den Standort Potsdam-Krampnitz wurde ein Strömungs- und Transportmodel aufgestellt und u. a. zur Planung von weiteren Erkundungsmaßnahmen verwendet. Aufgrund der Topographie und der hydraulischen Randbedingungen liegt am untersuchten Standort ein divergentes Fließfeld vor, mit einer geringen Variabilität der Grundwasserfließrichtung. Dadurch lässt sich, nach einer Lokalisierung der Quellen, die Lage und Ausdehnung von Schadstofffahnen mit einer relativ geringen Variabilität abschätzen. Die mögliche Quellenlage und -ausdehnung lässt sich durch Rückwärtssimulationen näher untersuchen. Dies ermöglicht einerseits die nähere Eingrenzung angenommener Quellen (Kontaminationsverdachtsflächen), andererseits lassen sich weitere Quellbereiche ausmachen, die im Grundwasser gemessene Konzentrationen erklären können.
Hierbei sollten die Annahmen durch Felduntersuchungen im Bereich der vermuteten Quellen bestätigt werden. Diese Vorgehensweise wurde im Bereich der ehemaligen Wäscherei, die als Hauptquelle für LCKW identifiziert wurde, angewandt. Sind die räumliche Ausdehnung der Quelle und der Phasenkörper bzw. die in der Quelle vorhandenen Konzentrationen bekannt, so lässt sich die Schadstoffmasse bzw. die Quellstärke abschätzen und damit auch die Fahnenentwicklung und -dauer; andernfalls sind Worst-Case-Annahmen möglich, die sich auf die Annahme der Sättigungskonzentration in der Quelle (GW) und zeitlich infinite Berechungen stützen.

Vermarktung

In Fachzeitschriften für Wissenschaftler, Umweltingenieure, Flächenentwickler und andere potenzielle Nutzer soll die Methodik veröffentlicht werden. Auf Seminaren und Konferenzen wird die interessierte Fachöffentlichkeit über das neue Verfahren informiert.


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nach obenAnsprechpartner

Herr Dr. Eugeniu Martac
Tübinger Gesellschaft für Angewandte Geowissenschaften – TGAG
Sigwartstr. 10
72076 Tübingen
Telefon: 07071/29-73175
Telefax: 07071/5059
E-mail: eugeniu.martac@uni-tuebingen.de
WWW: www.tgag.de

nach obenStand der Information

Dezember 2008

nach obenAutor

Eugen Martac, Anita Peter, Max Morio, Michael Finkel