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Auswirkungen von Messunsicherheiten bei der Korngrößenanalyse auf die Berechnung des Durchlässigkeitsbeiwertes

Effects of measuring inaccuracy during grain size analyses on the determination of hydraulic conductivity

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Zusammenfassung

Korngrößenanalysen werden häufig für die hochauflösende Charakterisierung der räumlichen Variabilität von k f -Werten genutzt und sind somit Grundlage vieler hydrogeologischer Modellierungen. In Anbetracht der Vielzahl von Formeln zur Berechnung von k f -Werten auf Grundlage von Korngrößenanalysen existiert ein breites Spektrum an Literatur zur Evaluierung dieser Formeln, allerdings wurden bislang weder der Grad der Reproduzierbarkeit, noch die Auswirkungen der in der Praxis unvermeidbaren Messunsicherheit bei der Korngrößenanalyse auf die errechneten k f -Werte kritisch betrachtet.

Die Auswertung verschiedener Ringanalysen in dieser Studie zeigt, dass die Messunsicherheit bei der Korngrößenanalyse zu deutlichen Unterschieden in den abgeleiteten wirksamen Korndurchmessern und in der Folge zu deutlichen Unterschieden in den berechneten k f -Werten führte, wobei sich die Messunterschiede in Abhängigkeit von der Zusammensetzung der analysierten Proben und dem gewählten wirksamen Korndurchmesser verschieden stark auswirken. Jedoch zeigte sich im direkten Vergleich hierzu, dass die Auswahl der Berechnungsgrundlage die auf Grundlage von Korngrößenanalysen berechneten k f -Werte deutlich stärker beeinflusst.

Abstract

Grain size analyses are often used for the high-resolution characterization of hydraulic conductivity (K) and its variation in space. Resulting K values are then frequently used in hydrogeological modeling. In consideration of the variety of formulas to determine K from grain size data, several publications exist that evaluate the performance of these formulas. However, neither the degree of reproducibility nor the effects of measuring inaccuracy on the determination of K from grain size data has yet been evaluated. In this study, data from several ring analyses show that measuring inaccuracies during grain size analyses lead to strong differences in effective grain size diameters and hence, calculated K values. The effects depend on the sample composition and the approach to determine the effective grain size diameter. However, a direct comparison between methods indicated that the variability of K is mainly influenced by strong differences of K estimates between formulas.

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Authors and Affiliations

  1. Institut für Geophysik und Geologie, Universität Leipzig, Talstraße 35, 04103, Leipzig, Deutschland

    Katrin Matthes

  2. Geschäftsbereich 6, Fachbereich 61: Produktionsmittel, Staatliche Betriebsgesellschaft für Umwelt und Landwirtschaft, Gustav-Kühn-Straße 8, 04159, Leipzig, Deutschland

    Hagen Nusche

  3. UFZ – Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH, Permoserstr. 15, 04318, Leipzig, Deutschland

    Peter Dietrich & Thomas Vienken

Authors
  1. Katrin Matthes
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  2. Hagen Nusche
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  3. Peter Dietrich
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  4. Thomas Vienken
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Matthes, K., Nusche, H., Dietrich, P. et al. Auswirkungen von Messunsicherheiten bei der Korngrößenanalyse auf die Berechnung des Durchlässigkeitsbeiwertes. Grundwasser 17, 105–111 (2012). https://doi.org/10.1007/s00767-012-0191-3

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