¶ Gekoppelte Strömungs- und Transportmodellierung
¶ Methodik
¶ Modell 1: Dichteabhängige Strömung über Salzstöcken
Dieses Modell wurde eingerichtet, um den Stofftransport zu untersuchen und die potenzielle Migration von Radionukliden durch Grundwasserströmung unter dichteabhängigen Bedingungen vorherzusagen. Das Untersuchungsgebiet befindet sich oberhalb von Salzstöcken. Numerische Simulationen werden mithilfe von Finite-Elemente-Modellen (FEM) und Softwaretools wie SALTFLOW durchgeführt. Wichtige Aspekte der Modelldefinition umfassen:
- Gleichungen: Kopplung von Strömungs- und Stofftransportgleichungen für dichteabhängige Strömung.
- Geschlossenes Beckenmodell, das topografisch gesteuerte Strömung berücksichtigt.
- Transportparameter: Untersuchung des Diffusionskoeffizienten sowie der longitudinalen und transversalen Dispersivität.
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Modell 2: Thermohaline Strömung in der Nähe von Salzstöcken
Ein großskaliges Modell wurde entwickelt, um die Auswirkungen thermohaliner Konvektion zu untersuchen. Dieses Modell berücksichtigt die durch die radioaktive Abfallbehälter erzeugte Wärme zusätzlich zu den Grundwasserströmungsprozessen und dem Stofftransport. Numerische Simulationen erfolgen mit Feflow (Diersch, 2014), einer etablierten kommerziellen Software. Die folgenden Szenarien wurden untersucht:
- Szenario 1: Modellvalidierung – Eine Vergleichsstudie wurde eingerichtet, die nur Strömung und Stofftransport berücksichtigt, im Abgleich mit einer Fallstudie von (Ranganathan und Hanor, 1988).
- Szenario 2: Thermohaline Strömung – Das Modell berücksichtigt zusätzlich zur Strömung und zum Stofftransport auch den Wärmetransport gemäß (Jamshidzadeh et al., 2015). Zudem wurde der Einfluss wärmeabhängiger Viskosität auf den Salztransport untersucht.
- Szenario 3: Frakturiertes Salzstock-Problem – Eine Problemstellung, die die Auswirkungen unterschiedlicher Kluftnetzwerke auf thermohaline Strömung untersucht.
¶ Ergebnisse
¶ Modell 1: Einfluss des Diffusionskoeffizienten und der Dispersivität
Die Simulationen zeigen signifikante Auswirkungen der Transportparameter auf das dichteabhängige Strömungssystem. Wichtige Ergebnisse umfassen:
- Dispersivität: Höhere longitudinale (αL) und transversale (αT) Dispersivität führen zu einem höheren Salzmasseintrag in das Modellgebiet und zu größeren Rezirkulationszellen. Die Strömungsgeschwindigkeiten steigen mit zunehmender Dispersivität entlang der unteren Randbedingungen.
- Diffusionskoeffizient: Die Ergebnisse zeigen nur einen geringen Einfluss der Diffusion, da die Dispersion bei Diffusionskoeffizienten bis zu 10⁻⁸ m²/s dominiert.
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Modell 2: Thermohaline Strömung in der Nähe von Salzstöcken
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