Interplay of free convection and chemical reactions in groundwater below salt lakes
Final Report Abstract
Im vorliegenden DFG-Projekt wurden wesentliche Erkenntnisse über Mechanismen bei der Rückkopplung zwischen dichteinduzierter Grundwasserströmung und chemischer Reaktionen erlangt. Die Untersuchung der Beziehung zwischen Gehalt an gelösten Ionen und der Dichte hochkonzentrierter Salzwässer ergab, dass diese Beziehung abhängig von der Hydrochemie ist. Bei Erfüllung bestimmter Rahmenbedingungen ist eine lineare Approximation möglich, die den Aufwand hinsichtlich der Anwendung numerischer Modelle wesentlich verringert. Allerdings kann die Verwendung einer linearen Approximation zur Simulationen von Evapokonzentration in salinen Systemen zur Überschätzung der Salinisierung führen, sobald chemische Reaktionen wie CO2-Entgasung und Mineralfällungen oder Rücklösungen den Lösungsinhalt von Salzsolen beeinflussen. Reaktive Multikomponenten-Modelle, die Mineralreaktionen infolge von Evapokonzentration berücksichtigen, bestätigen diese Erkenntnisse. Darüber hinaus zeigen sie die Interaktionen zwischen dichteinduzierter Strömung und die zeitliche und räumliche Variabilität von Fällungsmustern von Evaporiten und der hydrochemischen Zusammensetzung von Salzsolen während der Entwicklung von salinen Systemen in geologischen Zeitskalen. Die numerischen Untersuchungen zeigen, wie wichtig die Berücksichtigung reaktiver Transportprozesse für das Verständnis und die Quantifizierung geochemischer Verteilungen, Konzentrationen individueller gelöster Ionen und die Evaporit-Entwicklung ist in salinen Systemen ist.
Publications
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(2012): Der Einfluss chemischer Reaktionen auf die dichteinduzierte Grundwasserströmung unter Salzseen. Tagung der FH-DGG, Dresden
Hamann, E., Post, V.E.A., Kohfahl, C., Prommer, H.
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(2012): Interrelation of brine reflux and mineral precipitation fronts in aquifers during natural evolution of salt lakes. 22nd Salt Water Intrusion Meeting: Salt Water Intrusion in Aquifers: Challenges and Perspectives (SWIM). Buzios, Brazil
Hamann, E., Post, V.E.A., Kohfahl, C., Prommer, H.
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(2013): The impact of model boundary conditions on groundwater flow patterns in closed saline basins. International Association of Hydrogeologists (IAH). Perth, Australia
Hamann, E., Post, V.E.A., Kohfahl, C., Prommer, H., Simmons, C.T.
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(2015): Numerical investigation of coupled density-driven flow and hydrogeochemical processes below playas, Water Resources Research, 51, 9338-9352
Hamann, E., Post, V., Kohfahl, C., Prommer, H. & Simmons, C.T.
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(2015): Validity and slopes of the linear equation of state for natural brines in salt lake systems, Journal of Hydrology, 523(0), 190-195
Kohfahl, C., Post, V., Hamann, E., Prommer, H., & Simmons, C.T.
