Wassertransport in Kapillarsperren
Die Kapillarsperre stellt ein alternatives Oberfl\xe4chenabdichtungssystem f\xfcr Deponien dar. Sie besteht aus einem geneigten Schichtenverbund, bei dem die feink\xf6rnige Kapillarschicht (KS) von der gr\xf6berk\xf6rnigen Kapillarbruchschicht (KBS) unterlagert wird. Unter unges\xe4ttigten Bedingungen f\xfchrt der ausgepr\xe4gte Texturunterschied an der Schichtgrenze zu einer Behinderung der vertikalen Wasserbewegung. Erst bei \xdcberschreiten der lateralen Dr\xe4nkapazit\xe4t der KS setzt ein Wasser\xfcbertritt in die KBS ein. Bei R\xfcckgang der Belastung regeneriert sich das System.\nZur Untersuchung des Wassertransports in der KS wurden in einem Versuchstank zum einen Markierungsversuche mit einem Cocktail aus den Fluoreszenztracern Na-Naphthionat (Na), Uranin (U), Pyranin (P) und Sulforhodamin B (SRB) durchgef\xfchrt, wobei die Tracereingabe als momentane Eingabe in Form eines Dirac-Impulses erfolgte (Tm-Versuche). Zum anderen wurde eine L\xf6sung aus dem Fluoreszenztracer U und NaBr als Salztracer mittels kontinuierlicher Eingabe zugef\xfchrt (Tk-Versuche). Die Beregnungsraten betrugen jeweils 20 l/d bis 80 l/d. Zur Absch\xe4tzung des Sorptions- und Transportverhaltens der Tracer erfolgten erg\xe4nzend Batch-Versuche (Sch\xfcttelversuche) sowie S\xe4ulenversuche unter unges\xe4ttigten Bedingungen mit Durchflussraten zwischen 2 l/d und 80 l/d. Die Tracereingabe bei den S\xe4ulenversuchen wurde analog zu den Tankversuchen ausgef\xfchrt (Sm- bzw. Sk-Versuche).\nIn den Batch-Versuchen zeigt U eine geringe Sorptivit\xe4t mit Verteilungskoeffizienten Kd bis max. 0,08 cm\xb3/g, w\xe4hrend die Kd-Werte von P (bis 1,18 cm\xb3/g) und SRB (0,83 cm\xb3/g bis 2,92 cm\xb3/g) auf eine ausgepr\xe4gte Sorptionsneigung dieser beiden Fluoreszenzfarbstoffe hindeuten. F\xfcr Na ist keine messbare Wechselwirkung mit dem KS-Material festzustellen, so dass dieser Tracer als Referenz bei der Beurteilung des Transportverhaltens der Stoffe verwendet wird.\nDas in den S\xe4ulenversuchen mit momentaner Eingabe (Sm) ermittelte Transportverhalten der Fluoreszenztracer entspricht den Ergebnissen der Batch-Versuche. Die h\xf6chsten Retardationsfaktoren RD im Vergleich zu Na zeigt SRB mit 1,6 bis 2,3, gefolgt von P mit 1,2 bis 1,6 und U mit max. 1,15. Die R\xfcckgewinnung der Tracer betr\xe4gt nahezu 100%, so dass eine irreversible Sorption ausgeschlossen werden kann. Die Auswertung der Sm-Versuche mit dem Programm FIELD (Version 5, MALOSZEWSKI 2000) ergibt eine Aufsplittung des Tracerdurchgangs in drei bis sechs Teilkurven. Ursache ist eine vermutlich durch die mangelhafte Funktion der eingesetzten Verteilerplatte hervorgerufene Ungleichverteilung des Wassergehalts in der S\xe4ule, die experimentell nachgewiesen werden konnte.\nDie S\xe4ulenversuche mit kontinuierlicher Eingabe (Sk) zeigen als wichtigstes Ergebnis ein nahezu identisches Verhalten von U und NaBr. Daher wird NaBr als geeignet f\xfcr den Einsatz in den nachfolgenden Tankversuchen angesehen.\nAuch in den Tankversuchen mit momentaner Eingabe (Tm-Versuche) ist bei der Modellierung mit FIELD eine Aufsplittung des Tracerdurchgangs in bis zu zehn Teilkurven festzustellen. Ursache ist in diesem Fall die f\xfcr eine Kapillarsperre typische Wassergehaltsverteilung in der KS, die durch eine Zunahme des Wassergehalts zur Schichtgrenze hin sowie hangabw\xe4rts charakterisiert ist. Das Transportverhalten der Fluoreszenzfarbstoffe ergibt ein \xe4hnliches Bild wie in den Sm-Versuchen. U weist mit einem Retardationsfaktor von max. 1,12 eine geringe Sorptivit\xe4t auf, die ebenso wie die Transportverz\xf6gerung von P mit RD-Werten zwischen 1,07 und 1,41 den Werten aus den Sm-Versuche entspricht. Lediglich SRB zeigt eine deutlich erh\xf6hte Retardation, die RD-Werte liegen zwischen 2,67 und 4,38. Die R\xfcckgewinnung betr\xe4gt f\xfcr Na und U ca. 100%, dagegen erreichen P und SRB aufgrund des ausgepr\xe4gten Tailings der Durchgangskurven nur Werte von 98 % bzw. 96 %.\nBei den Tankversuchen mit kontinuierlicher Tracereingabe (Tk-Versuche) erlaubt der Einbau von Leitf\xe4higkeitssonden, die Ver\xe4nderung der elektrischen Leitf\xe4higkeit nach der Zugabe des Salztracers NaBr in einer vertikalen Ebene zu beobachten. Es ist ein wenige Zentimeter m\xe4chtiger Hauptflie\xdfweg direkt \xfcber der Schichtgrenze zu erkennen, in dem die h\xf6chsten Flie\xdfgeschwindigkeiten beobachtet werden. Tensiometermessungen deuten auf das Vorhandensein nahezu ges\xe4ttigter Verh\xe4ltnisse in diesem Bereich hin, die zu maximalen Flie\xdfgeschwindigkeiten f\xfchren.