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Uranium, Mining and Hydrogeology VI



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Workshops UMH I

Arbeitsgruppe 3: Modelle für Stofftransport und chemische Reaktionen

Leitung: David Blowes, Heino Nitsche, David Read

Die Diskussion begann mit der Feststellung, daß bereits eine Anzahl gekoppelter Modelle, d.h. die modellhafte Verknüpfung von hydrogeologischen und thermodynamischen (geochemischen) Prozessen, existieren. Und damit ergeben sich auch direkt einige Fragestellungen:

Wie setzt man die vorhandenen Möglichkeiten sinnvoll ein?
Inwieweit können mit den existierenden Modellen die realen Problemstellungen gelöst werden?

Zur Klärung dieser Fragen ist die interdisplinäre Zusammenarbeit von Geologen, Hydrogeologen, Chemikern und Physikern erforderlich. Für den sinnvollen Einsatz von Modellen müssen diese zunächst im Labor- und dann im Geländemaßstab getestet werden. Dafür sind eine ausreichende Datengrundlage, präzise definierte Laborbedingungen und "persönliche" Erfahrungswerte notwendig. Für die weitere modelltechnische Umsetzung müssen auch die natürlichen Geländebedingungen ausführlich untersucht werden. Zum Teil wird erst nach Beginn der Modellierung deutlich, welche Parameter wirklich notwendig sind und wie groß der Einfluß von Randbedingungen ist.

In den Modellen müssen die möglichen Kontaminationspfade und Risiken betrachtet werden können. Zum einen kommt den Fließwegen den Grundwassers, aber auch der Migration von Gasen, nicht nur in der ungesättigten Zone, eine große Bedeutung zu. Zum anderen müssen aber auch klimatische Einflüsse, z.B. Niederschläge und geologische Prozesse, wie z.B. Erosion, untersucht werden. Desweiteren müßte man vielleicht auch Situationen, die zu menschlichen Versagen führen könnten, in Erwägung ziehen. Bei der Erörterung verschiedener modellhafter Szenarien sind diese Faktoren nicht nur einzelnen, sondern auch miteinander zu betrachten, um Kenntnisse zu möglicherweise vorhandenen Wechselwirkungen und Folgen zu erhalten.

Für die Modellerstellung müssen die Hydrodynamik und die geochemischen Prozesse grundsätzlich gemeinsam berücksichtigt werden. Für die hydrodynamische Komponente ist eine möglichst genaue Kenntnis von hydrogeologischen Kennwerten bzw. Bedingungen (Permeabilität, Transmissivität, Porosität, Grundwasserspiegel), aber auch von hydrochemischen und -geologischen Einflüssen (Dispersion, Chemismus, Viskosität, geothermische Bedingungen) notwendig. Für die geochemische Seite eines Modells spielen eine Reihe von Aspekten eine Rolle, die noch nicht hinreichend genau erforscht sind bzw. bei denen noch kein bedeutender Erfahrungsschatz existiert.

Die thermodynamischen und kinetischen Prozesse sind bereits in vielen Modellen sehr ausführlich berücksichtigt. Problematisch sind aber z.T. Ergebnisse, die im Labormaßstab erzielt worden sind. Inwieweit sind sie für natürliche Bedingungen realistisch? Zum Beispiel ist das Verhalten von Kolloiden noch nicht hinreichend genau bekannt, um den daran geknüpften Stofftransport interpretieren zu können. Erste Modelluntersuchungen existieren bereits und können als Basis für die weitere Forschung dienen. Darüberhinaus gilt es, biologische Prozesse durch mikrobielle Wechselwirkungen, aber auch durch anthropogene Einflüsse, intensiver zu untersuchen.

Hydrodynamik und Geochemie können je nach Fragestellung unterschiedlich gewichtet werden. Im Fall "Königstein" fällt z.B. dem Grundwasser-Regime bzw. dem Fließverhalten durch die besonderen Eigenschaften des Grundwasserleiters als "Double porosity Aquifer" eine größere Bedeutung zu. Dagegen sind bei den Tailings in Aue spezielle geochemische Parameter, als "anthropogen beeinflußte Chemie" beschrieben, gewichtiger.

Eine schwierige Frage zielt auf die Erreichbarkeit der für Modellierungen notwendigen Daten. Wie kann eine ausreichende Datenbasis zusammengestellt werden?

In der Zukunft sollte eine größere Kommunikation und Kooperation verschiedener Arbeitsgruppen angestrebt werden. Es muß eine bessere interdisplinäre Zusammenarbeit zwischen den Bereichen, die die Datenbasis zur Verfügung haben, und denen, die die modelltechnische Umsetzung durchführen, erreicht werden. Dabei sollte eine dynamische Kooperation als sebstverständlich gelten, d.h. ein intensiver Austausch von fortgesetzter Datensammlung und Modellergebnissen sollte gewährleistet sein.

Ein nicht gelöster Diskussionspunkt ist die Frage nach den Erwartungen von Regierungen und Behörden und auch vom Bundesamt für Strahlenschutz. Als Fazit bleibt festzustellen, daß für erfolgreiche Lösungen in der Zukunft eine interdisplinäre Zusammenarbeit zwischen Wissenschaftlern aus den verschiedenen beteiligten Fachrichtungen und zwischen Regierung, Behörden, den "Besitzern" der vorhandenen Datenbasis und Wissenschaftlern intensiviert werden muß.

 



© A. Berger, 17.05.2010 http://www.geo.tu-freiberg.de/umh/UMHI_Workshop3d.htm
 
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