Applied numerical modeling of saturated / unsaturated flow and ...

normalisierte Abbauratenkonstante [-]
normalisierte Abbauratenkonstante [-]
1000
100
10
1
0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
a)
1 10 100
c)
1 10 100
maximaler Messfehlerfaktor Konzentration [-]
11
1000
100
10
1
0.1
0.01
1000
100
10
1
0.1
0.01
b)
1 10 100
d)
1 10 100
maximaler Messfehlerfaktor Konzentration [-]
Abb. 5 Normalisierte Abbauratenkonstante, aufgetragen gegen den maximalen Messfehlerfaktor bei
der Bestimmung der Konzentration für a) Methode 1, b) Methode 2, c) Methode 3 und d) Methode 4.
Dargestellt sind die Einzelergebnisse (kleine Symbole), die Mittelwerte (durch Linie verbundene
Punkte) und die zugehörige Standardabweichung (Fehlerbalken).
Schlussfolgerungen
Die vorgestellten Ergebnisse zeigen, dass sich die anhand der vier untersuchten Methoden ermittelten
Abbauratenkonstanten erster Ordnung sowohl für zunehmende hydraulische Heterogenität als auch
für zunehmende Messfehler bezüglich der Piezometerhöhe und der Konzentration unterscheiden. Alle
Methoden zeigen geringere Erfolgswahrscheinlichkeiten mit zunehmender Heterogenität (Abb.3)
sowie eine erhöhte Unsicherheit (Abb. 2). Aus Abb. 2 ist ersichtlich, dass diese Abnahme der
Erfolgswahrscheinlichkeit durch eine generelle Überschätzung der Ratenkonstante verursacht wird.
Diese Überschätzung ist am größten für Methode 3. Methode 2 wird dagegen am wenigsten von der
hydraulischen Heterogenität beeinflusst und zeigt die geringsten Überschätzungen (Abb. 2) und
Unsicherheiten. Obwohl Methoden 3 und 4 realitätsnäher sind, da sie auf der eindimensionalen bzw.
zweidimensionalen Transportgleichung beruhen, zeigen sie eine geringere Erfolgswahrscheinlichkeit
und eine größere Überschätzung der Ratenkonstanten als Methoden 1 und 2. Beide Methoden sind
anfällig für Fehler, die durch die Abschätzung der longitudinalen und transversalen Dispersivitäten
erzeugt werden können. Methode 1 als die einfachste Methode, da sie weder die Abschätzung der
Dispersivität noch einen nichtreaktiven Mitkontaminanden benötigt, zeigt bessere oder ähnlich gute
Ergebnisse wie Methode 4. Sowohl mittlere Überschätzung als auch Unsicherheit steigen mit
zunehmender Größe des Messfehlers. Die Untersuchung des Messfehlers der Piezometerhöhe zeigt,
dass bereits geringe Messfehler von 1 cm zu deutlicher Überschätzung der Ratenkonstanten und
einer erhöhten Unsicherheit führen können. Der Einfluss des Messfehlers der Konzentration auf die
Ratenkonstante ist generell geringer. Auch bei der Untersuchung der Messfehler erhält man, wie
schon im Falle von hydraulischer Heterogenität, die besten Ergebnisse mit Methode 2. Methoden 3
und 4 zeigen sehr ähnliche Ergebnisse und weisen größere Überschätzungen auf als Methode 2 oder
Methode 1.
Insgesamt ergibt sich, dass die Verwendung von Methode 2, die auf der Normierung der
Schadstoffkonzentration mit einem nichtreaktiven Mitkontaminanden beruht, zu den besten
Ergebnissen bei der Bestimmung von Abbauratenkonstanten erster Ordnung führt. Daher sollte diese
Methode, wenn möglich, angewendet werden. Ist kein nichtreaktiver Mitkontaminand vorhanden, sollte
Methode 1 verwendet werden, da sie die Abbauratenkonstante besser als Methoden 3 und 4 vorher-