Simulation von Karst-Aquiferen: eine numerische Untersuchung zur Bildung von zweidimensionalen Höhlensystemen durch Verkarstungsprozesse
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| Format: | Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
München
Verb. der Dt. Höhlen- und Karstforscher
1998
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| Schriftenreihe: | Abhandlungen zur Karst- und Höhlenkunde
30 |
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| adam_text | Abstract
Einleitung
Speläogenzse in Karstsystemen 9
2 1 Das eindimensionale Model scsssssssssssssssssesssssssssnseeeeeeesssstsesessecessesessatanttssseeeese 9
211 Verkarstung einer eindimensionalen Kluft 11
2 2 Die Lösungskinetik von Kalkstein unnneeenssenssssensennssenunsenunnennnsennnnnennnnnnnnn 15
221 Lösungskinetik von Kalkstein für das geschlossene System 16
2211 Änderung der Lösungsrate für das geschlossene System 18
222 Lösungskinetik von Kalkstein für das offene System 20
223 Zusaramenfassung eecccsescsseseseesssescsessscssssssssassecececacatansacsesecersusaveneeescese 21
2 3 Die Durchbruchsformel für die eindimensionale Kluft 21
Modellierung von Karstsystemen 24
3 1 Mathematische Formulierung ccccssssssesesescssssssssssescscssesssssssececacarsneacatsnesecasaseness 24
311 PerkolationsgesetZe eessssssesescscscssssssssscssssssesesececeeseseesesesesssecacaesesacsecaenes 24
312 Transformation der Netzwerke in ein lineares Gleichungssystem 000 26
3121 Knotengleichungen usenesesssseensnesnsennnnennnsannannnnennnennnnnnnennnene 26
3122 Randbedingungen eenesssesessesesessnnenenenenuonnnennnnnnnnnnnnnnennnananane 29
3 2 Numerische Methoden ccccccccssssscsssescsssessssesssssescessscscscsasesesesecesecacaecessesseneeneaseess 29
321 Mischung an den Knotenpunkten ccccscscsscecececsscsesessscseseseseceraceecanenceves 31
322 Berechnung der Kluftprofile und der hydraulischen Widerstände 33
Simulation von Verkarstungsprozessen 35
4 1 Untersuchung zweidimensionaler Netzwerke c ccccccccssscsscssssssecssssssaceesssseecseseceeases 35
411 Die Durchbruchsformel für den zweidimensionalen Fall 41
ALAA Verschiedene Anfangsöffnungen dp ssssssssscsssesssessssesseseeeess 42
4112 Verschiedene Werte der Parametergruppe (4) saeeseaseaseseeneceneess 44
4113 Verschiedene Gleichgewichtskonzentrationen Cage 46
4114 Verschiedene Konstanten % der nicht linearen Lösungskinetik 48
412 Diskussion ceccssscecscessssssesssssssesscesessssecessececessessscateceaeeeesenseceseasacsesesess 50
4121 Der zweite Selektierungsmechanismus cccccccscssesseseseeeeeseees 56
41211 Theoretische Ableitung uussesesesenneornennnnnnnen 57
4122 ZUSAMMENLASSUNG csccssssscsssessceseescescsonseessssecsesceseessesaasaseeoers 60
4 2 Untersuchung weiterer Parameter s csesssssssessssssessesessssnssssesssscsscssessenssessenseneee® 61
421 Die Ordnung der nicht linearen Lösungskinetik n2 uesesenenenseenenenneneenenenne 61
422 Änderung der Eingangskonzentration Co sssssssesssscssessssesssesssessssesssecsseeseee 63
4 3 Anderung der Mischungen an den Knotenpunkten c ccssssscsssessssseecseecesersessesssecsseesees 64
4 4 EinfluB der Oberflachenrauhigkeit cccccsssssssssssssssesssessesesessssescsescesseeaesesssseseneees 65
4 5 KreisfOrmige Profile eececssssssssssesesssssesseseeesscsesesusuescassesessesesesesscaesesessessecssesesees 68
5 Modellierung realer Karstsysteme 71
5 1 Theoretische Modelle cccsscssssssssesssssecscsssssesssssssssssesssessssssseseneseseesecsesueneneceuetens 72
511 Die Modelle nach Ewer ccccccssescsssssccsessesssscescseestssscsessereseeseeseseseseseeseaes 73
5111 Das High-Dip-Modell ccecsesssseserseeseeesesceseeseeeeseessessesaeseeas 73
51111 Das Hélloch in der Schweiz cccsscssssseeseees 78
5112 Das Low-Dip-Model uneseeseeseesessnsesnenneonensnsnnnnnnsennensnnnnnennene 80
5113 Das Restricted-Input-Modell seteeceateasennensageaneenensess 84
5 12 Zusammenfassung cccccescseecceesrseerssesesseseseesesseeassesessesesseeessesssaseeeeeeasees 87
5 2 Epikarst cccccssssscssessesscsscssesscotessesssssessssessseaeoesteosensensestecescesecstssesstsssssseesecsauseusens 87
5 3 Verkarstung bei inhomogener Lithologie ccesssessessesessessessesssecseessesesenesneeaeens 90
531 Netzwerke mit Bereichen unterschiedlicher Lösungskinetik nneee 91
5311 Sprung der Lösungskinetik von der 1 Iten auf
die 4te Ordnung enneeusnesssensensenennenennnsnennensansensannennnnsensenannne 92
5312 Sprung der Lösungskinetik von der 4ten auf
die I 1te Ordnung uessesenesenssersonensonnsnnssonannnnennnnsnsnnsnnnsnnnensnenee 94
5313 Sprung der Lösungskinetik von der 4ten auf
die 6te Ordnung eeneseeseenersenserserseronsosnonentnonsonsansnesansnssnsneennene 97
5314 Netzwerk bestehend aus Bereichen alternierender
llter und 4ter Ordnung eeeessersensensnersonsontenssnnnnossnnnsnnensnsennnnens 100
5315 Isolierte Bereiche unterschiedlicher Lösungskinetik 102
532 Begrenzte Durchbruchssysteme unereeesessssssnssesssennensnennennnnnesnenennnseannnn 104
5321 System mit einem nicht lösbaren hinteren Teilbereich 104
5322 System mit einem nicht lösbaren mittleren Teilbereich 110
5323 System mit einem nicht lésbaren vorderen Teilbereich 115
5324 System mit einem nicht lösbaren vorderen und
hinteren Teilbereich ucausssenerennenennasnennnnesneannnsennnennenennennenn 120
5325 Zusammenfassung uenseesssesenessnensensorenenenseneontsnntensnnnnsennennnne 125
6 Gebiete mit hohen hydraulischen Gradienten 126
6 1 Staudämme ueensssnsssenonsenesnessensnessenenssnenennnenonsensstsnensnsssensnnnsssnnsnsssessnsnsensstunsnennsrnene 127
611 Verkarstung in der Nähe von Staudämmen unter natürlichen Bedingungen 127
612 Verkarstung in der Nähe von Staudämmen bei ausschließlicher
linearer Lösungskinetik über den gesamten Sättigungsbereich u 132
7 Zusammenfassung 136
139 Literaturverzeichnis
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