Leipzig 2002 – wissenschaftliches Programm

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UP: Umweltphysik

UP 13: Bodenphysik I

UP 13.5: Vortrag

Dienstag, 19. März 2002, 15:45–16:00, HS 11

Transportphänomene auf der Porenskala — •Peter Lehmann¹, Manfred Krafczyk² und Hannes Flühler¹ — ¹Bodenphysik, Eidgenössische Technische Hochschule Zürich — ²Computeranwendungen im Bauingenieurwesen, TU Braunschweig

Die Berechnung der Transporteigenschaften von Böden ist aus drei Gründen schwierig: Erstens ist die Struktur des Porenraumes, also die dreidimensionale Verteilung der Hohlräume, nur mit grossem Aufwand zerstörungsfrei messbar. Zweitens ist die Geometrie des Porenraumes extrem kompliziert, was die Lösung der Transportgleichungen stark erschwert. Und drittens bilden Bestandteile unterschiedlicher Grösse oft eine komplexe hierarchische Struktur und diese muss durch einen Multiskalenansatz beschrieben werden.

Verschiedene Theorien werden je nach Fragestellung und Bodenart angewendet: Böden mit hierarchischem Aufbau werden mittels fraktalen Ansätzen charakterisiert. In porösen Medien ohne hierarchische Struktur lässt sich die Verlagerung gelöster Stoffe mit Hilfe der Perkolationstheorie quantifizieren. Schliesslich können nach vorgängiger Messung der Porenraumstruktur (Neutronenstreuung oder Röntgenstrahltomographie) die Transportgleichungen beispielsweise mit Lattice-Boltzmann Verfahren auch in sehr komplizierten Strukturen gelöst werden.