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Band/volume 2: MALOSZEWSKI P. (1994):

Mathematical Modelling of Tracer Experiments in Fissured Aquifers

Es wird gezeigt, daß das Parallelkluft-Dispersionsmodell (PFDM) und seine Vereinfachungen (SFDM und DM) zur quantitativen Interpretation von Tracer- und Umweltisotopendaten in Kluftgrundwasserleitern geeignet sind. Das Einkluft-Dispersionsmodell (SFDM) dient zur Auswertung von Versuchen mit kurzen Fließzeiten, das Dispersionsmodell (DM) für Versuche mit langen Fließzeiten. Die Sensitivität von bestimmten Modellparametern wurde durch die Lösung des Direktproblems für die angenommenen Parameterwerte überprüft und in graphischer Form dargestellt.
Die Lösung des Inversproblems, d.h. die Bestimmung von hydraulischen Parametern durch Kalibrierung (Anpassung) des Modells an gemessene Tracerdurchgangskurven, wurde für zahlreiche Versuche durchgeführt. Es konnte nachgewiesen werden, daß eine gute Anpassung des Modells an die experimentellen Daten nicht automatisch die Anwendbarkeit des Modells bedeutet. Die Validierung oder zumindest die partielle Validierung des Modells sollte immer erreicht werden.
Die Voraussetzungen für die Anwendbarkeit der vereinfachten Modelle (SFDM und DM) wurde ermittelt und deren Gültigkeit bei verschiedenen Tracerversuchen demonstriert. Für alle Untersuchungsgebiete, die in der Arbeit analysiert wurden, konnte nachgewiesen werden, daß die Matrixdiffusion des Tracers (Diffusiver Austausch des Tracers zwischen dem mobilen Wasser in den Klüften und dem stagnierenden Wasser in der porösen Matrix) eine entscheidende Rolle spielt.
Es wurde gezeigt, daß die Interpretation der Verweilzeiten des mobilen Wassers aus den 14C- und Tritiumaltern ohne Berücksichtigung der Retardierung des Tracers, verursacht durch die Matrixdiffusion, zur Überschätzung des mobilen Wasservolumens im unterirdischen Speicher führt. Beispielhaft wurde gezeigt, daß Versuche mit künstlichen Tracern zur Bestimmung von Retardationsfaktoren als Folge von Matrixdiffusion und Austauschreaktionen zur Interpretation von Radioisotopenaltern notwendig sind. Erst wenn die Retardationsfaktoren bekannt sind, können die mobilen Wasservolumina oder Wassergeschwindigkeiten aus 14C- und Tritiumalter abgeleitet werden. Es wurde jedoch auch gezeigt, daß das Retardationskonzept nicht immer die Relation zwischen dem Alter des radioaktiven Tracers und den hydraulischen Parametern richtig beschreibt. Für konkrete Fälle muß immer die Anwendbarkeit des Retardationskonzepts überprüft werden.
Des weiteren konnte gezeigt werden, daß die Parameter des Dispersionsmodells (DM) nicht durch Kalibrierung des Dispersionsmodells an Ergebnissen von Versuchen mit kurzer Fließzeit gewonnen werden können. Die benötigten Parameter können aber durch Anwendung des SFDM-Modells ermittelt werden, um sie dann mit Hilfe des Dispersionsmodells für langfristige Prognosen des Stofftransportes in Kluftaquifern zu nutzen.

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