Effective soil parameters for seepage and flow processes with nonaquous phase liquids

• Applicant: Professor Dr.-Ing. Rainer Helmig, since 3/2008
• Subject Area: Hydrogeology, Hydrology, Limnology, Urban Water Management, Water Chemistry, Integrated Water Resources Management
• Term: from 2002 to 2009
• Project identifier: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Project number 5380687

Ziel des beantragten Projektes ist die Entwicklung von vereinfachten Modellen zur Beschreibung von Strömungsprozessen mehrerer nichtmischbarer Fluide in trockenen, teilgesättigten oder gesättigten heterogenen porösen Medien. Solche Modelle werden für die Schadensabschätzung und Sanierung von kontaminierten Böden und Grundwasserleitern gebraucht. Eine explizite Modellierung der räumlich heterogenen Bodenparameterverteilung ist in der Regel nicht möglich, zum einen, da die Verteilung im Detail nicht bekannt ist, zum anderen aus rechentechnischen Gründne. Um den Strömungsprozess vereinfacht darzustellen, wird der Fliessprozess als einer in einem äquivalenten homogenen Medium beschrieben, wobei die Auswirkungen der Heterogenitäten in s.g. effektiven Bodenparametern, die dem äquivalenten homogenen Medium zugeordnet werden, erfasst werden. Der Vergleich von existierenden äquivalenten homogenen Modellen mit Feld- und Laborexperimenten zeigt meist keine gute Übereinstimmung. Für Anwendungsfälle mit kontaminierten Böden werden solche Modelle jedoch benötigt. Im beantragten Projekt möchten wir zur Überbrückung dieser Diskrepanz beitragen. Wir möchten uns auf die Versickerung von verschiedenen Fluiden in einem trockenen und teilweise mit Wasser gesättigten Boden konzentrieren und anschliessend Verdrängungsprozesse von nicht mischbaren Fluiden untersuchen. Wegen der Komplexität solcher Mehrphasen-Fliessrozesse soll das Problem mit verschiedenen Methoden untersucht werden. Zum einen sollen effektive Parameter analytisch berechnet werden, wobei Gebrauch von einem stochastischen Ansatz zur Beschreibung der Heterogenität der Bodenparameter gemacht werden soll. Die getroffenen Vereinfachungen als auch die äquivalten homogenen Modelle sollen anhand von numerischen Simulationen geprüft und auf ihre Plausibilität hin getestet werden. Anhand von Experimenten sollen stochastisch Eigenschaften der Bodenparameter getestet und quantifiziert werden, die dann in den analytischen und numerischen Modellen verwendet werden sollen.

• DFG Programme: Independent Junior Research Groups
• Ehemalige Antragstellerin: Professorin Dr. Insa Neuweiler, until 3/2008