Description: Die Kontamination des Untergrunds durch nicht mischbare Schwerphasen (DNAPLs) birgt nachteilige Auswirkungen auf Mensch und Umwelt und gefährdet die Sicherheit von Grundwasserressourcen. ‚Natural Attenuation‘ von wassergelösten DNAPLs ist ein typischer Sanierungsansatz bei DNAPL-Schadensfällen. Dennoch bleibt das Schicksal von derartigen Standorten trotz einer Reihe von Untergrund-Erkundungstechnologien als langfristige Kontaminationsherde unklar. Grund hierfür sind unzureichende Daten und Kenntnisse über Quellzonen. Zusätzlich können Klimawandel und anthropogene Aktivität gemeinsam neue Gefahrenpotenziale schaffen. Letztere induzieren hydraulische und thermische Stressoren, welche potenziell die Quellzonen beeinflussen. Ein solides Verständnis der Prozesse, die mit der Bildung von DNAPL-Quellzonen unter sich ändernden Bedingungen verbunden sind, ist entscheidend, um eine effiziente Bewertung kontaminierter Standorte sicherzustellen. Das Projekt ReCAp zielt darauf ab, die transiente Dynamik der DNAPL-Quellzonenbildung systematisch zu untersuchen, um die Relevanz sich ändernder externer Stressoren im Vergleich zu anderen Systemeigenschaften zu bewerten. Durch den Einsatz experimenteller und modellbasierter Methoden wird ein vereinfachtes Dreiphasen-Strömungssystem im Labormaßstab evaluiert (physische Aquifermodelle). Sich ändernde externe Stressoren (hydraulisch, thermisch) werden durch Signalvariationen (Grundwasserstand, Untergrundtemperatur) nachgebildet. Dazu werden hydrologische Mess- und Klimaprojektionsdaten repräsentativer Standorte analysiert, um eine Reihe von Simulationsszenarien im Labormaßstab zu definieren. ‘Reflective Optical Imaging‘ in Kombination mit einem Bildverarbeitungs- und Analyse-Framework dient der Generierung experimenteller Beobachtungsdaten für die Phasensättigungsverteilung. Letztere Daten werden zur Kalibrierung eines numerischen Mehrphasenströmungsmodells verwendet, das in der Softwaresuite TOUGH implementiert ist. Hierzu wird eine Zielfunktion mit unterschiedlichen Kriterien bezüglich Proxy-Quellzoneneigenschaften definiert und an einen semi-automatischen inversen Modellierungsansatz (z. B. PEST++) gekoppelt. Eine statistische Analyse unter Variation von Messunsicherheits-behafteten Parametern wird abschließend durchgeführt, um die Relevanz sich ändernder externer Stressoren im Vergleich zu den Eigenschaften des Untergrunds und der Fluide abzugrenzen. Die wissenschaftlichen Ergebnisse sollen nicht nur für ein verbessertes Verständnis der Quellzonenbildung unter sich ändernden Systembedingungen sorgen, sondern auch zur Optimierung von Labormethoden zur Visualisierung der Phasenmigrationsdynamik beitragen. In Zukunft können die Projektergebnisse die Grundlage für die Entwicklung prozessgesteuerter Modelle sein, die sorgfältig anhand robuster Beobachtungsdaten im Labormaßstab verifiziert werden.
Types:
SupportProgram
Tags:
Altlast
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Umweltauswirkung
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Klimaprojektion
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Software
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Umweltverschmutzung
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Anthropogener Einfluss
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Grundwasserleiter
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Grundwasserstand
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Grundwasservorkommen
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Hydrochemie
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Hydrogeologie
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Limnologie
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Siedlungswasserwirtschaft
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Untergrund
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Hydrologie
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Selbstreinigung
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Integrated Water Resources Management
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Integrierte Wasserressourcen-Bewirtschaftung
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Kalibrierung
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Urban Water Management
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Water Chemistry
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Region:
Sachsen
Sachsen
Bounding boxes:
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License: Creative Commons Namensnennung-keine Bearbeitung-Nichtkommerziell 4.0
Language: Deutsch
Organisations
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Commonwealth Scientific and Industrial Research Organisation, CSIRO Land and Water (Mitwirkung)
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Norwegian University of Life Sciences, Faculty of Environmental Sciences and Natural Resource Management (Mitwirkung)
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Technische Universität Bergakademie Freiberg, Institut für Geologie, Professur für Hydrogeologie und Hydrochemie (Projektverantwortung)
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The University of Texas, Cockrell School of Engineering, Maseeh Department of Civil, Architectural and Environmental Engineering (Mitwirkung)
-
Umweltbundesamt (Bereitstellung)
Last harvest: 07.09.2026 00:51
Time ranges:
2022-01-01 - 2026-09-17
Alternatives
-
Language: Englisch/English
Title: The Relevance of Impacts by Climate Change and Anthropogenic Activity for DNAPL Source Zone Formation
Description: Subsurface contamination by dense non-aqueous phase liquids (DNAPLs) can cause adverse effects for humans and the environment, with high potential for threatening the safety of groundwater resources serving as major source for water supply. With natural attenuation of water-dissolved DNAPLs as typical remediation approach, despite a range of subsurface exploration techniques, the fate of DNAPL-contaminated sites remains unclear due to insufficient data and knowledge on source zones acting as long-term entities for contamination. In addition, climate change and anthropogenic activity may jointly create new hazard potentials by inducing hydraulic and thermal stressors potentially affecting source zones. A robust understanding of the processes associated with DNAPL source zone formation under changing conditions is crucial to ensure an efficient assessment of contaminated sites.The project ReCAp aims at systematically investigating the transient dynamics of DNAPL source zone formation to evaluate the relevance of changing external stressors compared to other system properties. By employing experimental and model-based methodologies, a simplified three-phase flow system will be evaluated at the laboratory scale (physical aquifer models). Changing external stressors (hydraulic, thermal) will be mimicked through defined variation signals (groundwater level, subsurface temperature). For this, hydrological measurement and climate projection data of representative sites will be analysed to define a range of lab-scale simulation scenarios. Reflective optical imaging in combination with an image processing and analysis framework will be performed to generate experimental observation data for phase saturation distribution. The latter data will be used for calibrating a numerical multiphase flow model implemented in the software suite TOUGH. For this, a multi-criteria objective function considering proxy source zone properties will be coupled to a semi-automated inverse modelling approach (e.g., PEST++). Finally, a statistical analysis varying parameters subject to measurement uncertainty will be conducted to delineate the relevance of changing externals stressors compared to subsurface and fluid phase properties.The scientific output is expected to be of value not only for an improved understanding of source zone formation under changing system conditions, but will also contribute to an optimization of laboratory methods for the visualisation of phase migration dynamics. In the future, the project results may be the base for the development of process-driven models carefully verified against robust, laboratory-scale observation data.
URL: https://ufordat.uba.de/UFORDAT/pages/PublicRedirect.aspx?TYP=PR&DSNR=1138684
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