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Erkennen und Quantifizieren von Strömung: Eine geothermische Rasteranalyse zur Klassifizierung des tiefen Untergrundes in Deutschland hinsichtlich seiner Eignung zur Endlagerung radioaktiver Stoffe

Rühaak, W. and Deetjen, H.. and Schellschmidt, R. and Zschocke, A. and Höhne, F. and Hartmann, A. and Rath, V. and Clauser, C. (2002):
Erkennen und Quantifizieren von Strömung: Eine geothermische Rasteranalyse zur Klassifizierung des tiefen Untergrundes in Deutschland hinsichtlich seiner Eignung zur Endlagerung radioaktiver Stoffe.
Aachen, Hannover, Deutschland, RWTH Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, GGA Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Hannover, [Online-Edition: http://www.bundestag.de/blob/337692/3ff3b8c9bf706d7de35bee49...],
[Report]

Abstract

Die im Rahmen dieses Projekts erzielten Ergebnisse demonstrieren beeindruckend das große Potenzial der geothermischen Methode (1) für die Ausweisung von Gebieten mit signifikanter Durchströmung tiefer Gesteinsschichten sowie (2) für die Quantifizierung des Betrags und der Richtung solcher Strömungen. Die in diesem Projekt verfolgte Methode beruht auf der Identifikation strömungsbedingter Anomalien im Temperaturfeld des Untergrundes, welche nicht durch Wärmeleitung oder aläoklimatische Variationen hervorgerufen sind. Es war möglich, sowohl die paläoklimatischen Effekte korrekt zu erfassen, wie auch die durch Wärmeleitung bedingte Verteilung der Temperatur mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurde für das auf Grund von Anzahl, Qualität und Verteilung von Daten als geeignet qualifizierte Untersuchungsgebiet „Westliche Molasse“ ein ausschließlich auf Wärmeleitung beruhendes Referenzmodell auf Basis der bekannten geologischen Strukturinformation aufgebaut. Die Zuordnung thermophysikalischer Parameter wurde auf Grundlage eigener Messungen an Bohrkernen, Rekonstruktionen aus geophysikalischen Logs und publizierter Daten vorgenommen. Die Ergebnisse belegen zwei deutlich voneinander abgrenzbare Gebiete positiver und negativer Temperaturanomalien, welche durch Strömungssysteme im Untergrund bedingt sind und mit bekannten geologischen Strukturen korrelieren. Quantitative Aussagen über die vorhandenen Strömungen wurden durch eine Abschätzung der vertikalen Filtrationsgeschwindigkeit mit Hilfe einer Pécletzahl-Analyse erzielt. Unter günstigen Bedingungen können mit dieser Methode Strömungen ab einer vertikalen Filtrationsgeschwindigkeit von 1 mm/a nachgewiesen werden. Die thermische Wirkung horizontaler Strömungen ist deutlich geringer. Dennoch konnten für zwei der wichtigsten bekannten Aquifere des Untersuchungsgebiets horizontale Filtrationsgeschwindigkeiten von einigen 10 m/a ermittelt werden, die auch mit direkten hydraulischen Testergebnissen im Einklang stehen. Selbst bei nichtoptimalen Bedingungen hinsichtlich Anzahl, Verteilung und Qualität der verwendeten Daten wurden die Projektziele erreicht. Die Laufzeit des Projekts von 1½ Jahren setzte eine harte Randbedingung für die Realisierung möglicher und wünschenswerter methodischer Fortentwicklungen und Verfeinerungen. Trotzdem wurden auch in dieser Hinsicht bei der Inversion des Paläoklimas deutliche Fortschritte erzielt. Es ist heute bereits deutlich erkennbar, welche Verbesserungen in der Trennschärfe und Genauigkeit der Aussagen zum Strömungsfeld durch eine konsequente Fortführung des begonnenen Forschungsprogramms erzielt werden können. Im Lichte der konkreten Zielstellung handelt es sich hierbei um angewandte Grundlagenforschung im besten Sinne des Wortes.

Item Type: Report
Erschienen: 2002
Creators: Rühaak, W. and Deetjen, H.. and Schellschmidt, R. and Zschocke, A. and Höhne, F. and Hartmann, A. and Rath, V. and Clauser, C.
Title: Erkennen und Quantifizieren von Strömung: Eine geothermische Rasteranalyse zur Klassifizierung des tiefen Untergrundes in Deutschland hinsichtlich seiner Eignung zur Endlagerung radioaktiver Stoffe
Language: German
Abstract:

Die im Rahmen dieses Projekts erzielten Ergebnisse demonstrieren beeindruckend das große Potenzial der geothermischen Methode (1) für die Ausweisung von Gebieten mit signifikanter Durchströmung tiefer Gesteinsschichten sowie (2) für die Quantifizierung des Betrags und der Richtung solcher Strömungen. Die in diesem Projekt verfolgte Methode beruht auf der Identifikation strömungsbedingter Anomalien im Temperaturfeld des Untergrundes, welche nicht durch Wärmeleitung oder aläoklimatische Variationen hervorgerufen sind. Es war möglich, sowohl die paläoklimatischen Effekte korrekt zu erfassen, wie auch die durch Wärmeleitung bedingte Verteilung der Temperatur mit ausreichender Genauigkeit zu bestimmen. Zu diesem Zweck wurde für das auf Grund von Anzahl, Qualität und Verteilung von Daten als geeignet qualifizierte Untersuchungsgebiet „Westliche Molasse“ ein ausschließlich auf Wärmeleitung beruhendes Referenzmodell auf Basis der bekannten geologischen Strukturinformation aufgebaut. Die Zuordnung thermophysikalischer Parameter wurde auf Grundlage eigener Messungen an Bohrkernen, Rekonstruktionen aus geophysikalischen Logs und publizierter Daten vorgenommen. Die Ergebnisse belegen zwei deutlich voneinander abgrenzbare Gebiete positiver und negativer Temperaturanomalien, welche durch Strömungssysteme im Untergrund bedingt sind und mit bekannten geologischen Strukturen korrelieren. Quantitative Aussagen über die vorhandenen Strömungen wurden durch eine Abschätzung der vertikalen Filtrationsgeschwindigkeit mit Hilfe einer Pécletzahl-Analyse erzielt. Unter günstigen Bedingungen können mit dieser Methode Strömungen ab einer vertikalen Filtrationsgeschwindigkeit von 1 mm/a nachgewiesen werden. Die thermische Wirkung horizontaler Strömungen ist deutlich geringer. Dennoch konnten für zwei der wichtigsten bekannten Aquifere des Untersuchungsgebiets horizontale Filtrationsgeschwindigkeiten von einigen 10 m/a ermittelt werden, die auch mit direkten hydraulischen Testergebnissen im Einklang stehen. Selbst bei nichtoptimalen Bedingungen hinsichtlich Anzahl, Verteilung und Qualität der verwendeten Daten wurden die Projektziele erreicht. Die Laufzeit des Projekts von 1½ Jahren setzte eine harte Randbedingung für die Realisierung möglicher und wünschenswerter methodischer Fortentwicklungen und Verfeinerungen. Trotzdem wurden auch in dieser Hinsicht bei der Inversion des Paläoklimas deutliche Fortschritte erzielt. Es ist heute bereits deutlich erkennbar, welche Verbesserungen in der Trennschärfe und Genauigkeit der Aussagen zum Strömungsfeld durch eine konsequente Fortführung des begonnenen Forschungsprogramms erzielt werden können. Im Lichte der konkreten Zielstellung handelt es sich hierbei um angewandte Grundlagenforschung im besten Sinne des Wortes.

Place of Publication: Aachen, Hannover, Deutschland
Publisher: RWTH Rheinisch-Westfälische Technische Hochschule Aachen, GGA Institut für Geowissenschaftliche Gemeinschaftsaufgaben Hannover
Uncontrolled Keywords: Advektion, Bohrlochtemperatur, Grundwasserströmung, Petrophysik, Modellierung, Parameterschätzung
Divisions: 11 Department of Materials and Earth Sciences > Earth Science > Geothermal Science and Technology
11 Department of Materials and Earth Sciences > Earth Science
11 Department of Materials and Earth Sciences
Date Deposited: 01 Dec 2015 09:04
Official URL: http://www.bundestag.de/blob/337692/3ff3b8c9bf706d7de35bee49...
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