UnSAT-EIE - Kopplung der Boden-Aquifer-Behandlung und der technischen Injektion und Extraktion zur Verbesserung der Durchmischung an der Schnittstelle zwischen der gesättigten und der ungesättigten Zone

• Antragstellerinnen / Antragsteller: Dr.-Ing. Mónica Basilio Hazas; Professor Dr. Gabriele Chiogna
• Fachliche Zuordnung: Hydrogeologie, Hydrologie, Limnologie, Siedlungswasserwirtschaft, Wasserchemie, Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
• Förderung: Förderung seit 2025
• Projektkennung: Deutsche Forschungsgemeinschaft (DFG) - Projektnummer 556289210

Strategien zur Sanierung von Grundwasser und Techniken zur Wasseraufbereitung hängen oft von der Effektivität der Durchmischung von Flüssigkeiten im Untergrund ab. Während die Durchmischung in Darcy-Strömungen typischerweise ein langsamer Prozess ist, kann sie durch transiente Bedingungen verbessert werden. Transiente Strömungen können durch technische Injektions- und Extraktionstechniken (EIE) erzeugt werden, die aus verschiedenen Anordnungen von Pumpbrunnen bestehen. In der ungesättigten Zone ist der Wassergehalt jedoch relativ niedrig, sodass EIE-Systeme weniger effizient sind. In solchen Fällen ermöglichen Boden-Aquifer-Behandlungssysteme (SAT), die aus intermittierenden Infiltrationsbecken bestehen, eine Durchmischung während des Infiltrationsprozesses. Da Wasserflüsse und Wassergehalte in der ungesättigten Zone unter SAT-Bedingungen höher sind, könnte EIE in Aquiferen mit einer tiefen ungesättigten Zone angewendet werden. Ziel dieses Vorschlags ist es, EIE mit SAT zu koppeln, um die Mischungsprozesse an der schwankenden Kapillarsaum und der Grundwasserspiegel zu verbessern. Konkret schlagen wir vor, Laborexperimente (quasi zweidimensionale Durchflusskammer) mit einer modellbasierten Interpretation durchzuführen und realistische Feldmaßstabszenarien zu modellieren. Die vorgeschlagene Forschung umfasst auch die Entwicklung einer neuen Methodik zur Schätzung der Solutkonzentration in sowohl gesättigten als auch ungesättigten Zonen in Durchflussexperimenten, die geophysikalische und optische Methoden kombiniert. Insgesamt wird diese Arbeit ein besseres Verständnis der Mischungsprozesse an der Schnittstelle zwischen der gesättigten und der ungesättigten Zone vermitteln und die Fähigkeiten der gekoppelten EIE- und SAT-Systeme zur Verbesserung der Mischungsprozesse testen. Darüber hinaus könnte die Modellierung eines realistischen Szenarios auf Basis einer bestehenden Boden-Aquifer-Behandlungsanlage die Möglichkeit eröffnen, die entwickelten Methoden in Zukunft anzuwenden.

• DFG-Verfahren: Sachbeihilfen
• Internationaler Bezug: Israel
• ausländischer Mitantragsteller: Professor Alex Furman, Ph.D.