Modelling of tracer tests in a shear zone at the Grimsel test site

Modellierung von Tracer Experimente im Grundwasser einer Kluftzone im Grimsel Felslabor Im Rahmen des Colloid Formation and Migration (CFM)-Projekts im Grimsel Felslabor wurde ein Versuchsfeld in einer Kluftzone des Kristallingesteins zur Untersuchung der Bildung und Migration von Kolloiden mit Radionukliden in Grundwasser eingerichtet. In der Vorbereitungsphase des Projekts wurde eine Serie von Feldexperimenten mit nicht-sorbierenden Tracern (Uranin) durchgeführt, um eine optimale Lokation (mit einem geringen hydraulischen Gradienten) für das geplante Hauptexperiment zu erörtern. Die Tracerversuche wurden durch Modellrechnungen begleitet, um die hydraulischen Verhältnisse und die Transporteigenschaften des Kluftzonematerials besser verstehen und interpretieren zu können. Im vorliegenden Bericht werden Modellrechnungen mit dem Finite-Element-Programm ADINA-F durchgeführt. Das mathematische Modell basiert auf dem Darcy-Gesetz für die Beschreibung der Grundwasserströmung in der porösen Kluftzone und der advektiv-dispersiven Gleichung für den Tracertransport. Um die komplexen Fließbedingungen in dem Scherzonenbereich zu simulieren, wurde ein zweidimensionales Modell in der Kluftebene verwendet. Die Geometrie des Modells erfasst den Nahbereich der abgedichteten Versuchsstrecke durch einen Flächenpacker sowie die beiden Injektions- bzw. Extraktionsbohrungen. Mit Hilfe dieses Modells konnte die zeitliche Entwicklung von Durchbruchskurven von Uranin zufriedenstellend reproduziert werden. Die wichtigsten Transportparameter des porösen Kluftmaterials an zwei Versuchsfeldern wurden bestimmt. Die beiden Bereiche unterscheiden sich deutlich in den hydraulischen Eigenschaften.