Validierung eines 2‐Regionen‐Modells zur Simulation des Stofftransportes im Boden anhand von Laborsäulen‐ und Feldversuchen

Simulationsrechnungen zum Wasser- und Stofftransport in der ungesattigten Bodenzone nach der klassischen Theorie der Konvektion-Dispersion ergeben oft keine befriedigende Ubereinstimmung mit Mesergebnissen. Besonders im Bereich der Evapotranspirationszone werden Stoffe haufig in grosere Tiefen verlagert, als Simulationsrechnungen es wiedergeben. Dies wird auf einen bevorzugten Wasserflus in schnellen Fliesbereichen an der Matrix vorbei zuruckgefuhrt. Ziel der vorliegenden Untersuchungen war es, das klassische Stofftransportmodell so zu erweitern, das eine deutlich verbesserte Modellierung gelingt, ohne aufgrund zu hoher Komplexitat des Modells den Einsatz fur flachenhafte Anwendungen zu erschweren. Fur die Erweiterung des deterministischen Stofftransportmodells FLOTRA (Wagner et al., 1992) auf Basis der klassischen Konvektions-Dispersions-Theorie wurde der mobil-immobil-Ansatz nach Coats und Smith (1964) gewahlt. Die fur das Modell zusatzlich benotigten Parameter sind der immobile Wassergehalt θim und der Stoffaustauschkoeffizient α. Auf der Basis mehrerer Labor- und Gelandeversuche wurde die Verwendbarkeit des Modells uberpruft. Es zeigte sich, das mit dem mobil-immobil-Ansatz vor allem die Wasser- und Stoffbewegung in der Evapotranspirationszone, die fur den Boden- und Grundwasserschutz besonders wichtig ist, deutlich besser abgebildet werden konnte als mit dem klassischen Konvektions-Dispersions-Ansatz. Validation of a 2-domain-model for the simulation of solute transfer in soils by laboratory and field experiments The simulation of water and solute transfer in the unsaturated zone on the basis of the classical convective dispersive model gives dissatisfactory results in many cases. Especially in the zone of evapotranspiration the observed penetration depths of surface-applied chemicals often exceed calculated values. This has been attributed to preferential flow in domains with accelerated flow. The aim of the investigations presented here was to extend the conventional theory of solute transfer in order to enable improved model predictions without introducing too much complexity to the model which might reduce its applicability. The mobile-immobile-concept of Coats and Smith (1964) was chosen to extend the model FLOTRA (Wagner et al., 1992), which is based on the convective dispersive approach. The model parameters additionally needed by the model are the immobile water content θim and the solute transfer coefficient α. The applicability of the model was tested on the basis of several laboratory and field experiments. It is shown, that with the mobile-immobile-approach modeling results of water and solute transfer in the top soil layers, which are most important in view of soil and groundwater protection, were improved compared to the calculations with the classical convective dispersive model.