Die hydromechanische Dispersion beschreibt die Verteilung bzw. die Vermischung von gleichen Inhaltstoffen (bzw. Wärme) im bewegten Porenwasser. Dieser Prozess wird durch die unterschiedlichen Fließgeschwindigkeiten in der Pore, die Porengrößenverteilung und die Weglänge, die die einzelnen Stoffteilchen zurücklegen können, verursacht.

 

Betrachtung des dispersiven Stofftransports

 

Die hydromechanische Dispersion liefert zusätzlich zum advektiven einen weiteren strömungsabhängigen Anteil zum Massen- bzw. Energiefluss. Der Massen- bzw. Energiefluss wird in Anlehnung an die Diffusion mit dem 1. Fick’schen Gesetz beschrieben

 

wobei D_d den symmetrischen Dispersionstensor [m²/s]

 

darstellt. Seine Koeffizienten in der dreidimensionalen Betrachtung werden nach Frind wie folgt definiert (aus: FRIND, E.O.; BURNETT, R. D. (1987): Simulation of contaminant transport in three dimensions, 2. Dimensionality effects. Water Resour. Res., 23(4), pp. 695-705):

 

 

 

mit:

 

= (ν₁, ν₂, ν₃) = Geschwindigkeiten im karthesischen Koordinatensystem [m/s],

v = Betrag der Abstandsgeschwindigkeit v [m/s],

α_L= longitudinale Dispersivität [m],

α_TH = transversal-horizontale Dispersivität [m],

α_TV = transversal-vertikale Dispersivität [m].

 

Im Zweidimensionalen werden die Koeffizienten des Dispersionstensors D_d nach Scheidegger definiert:

 

mit:

α_T = transversale Dispersivität [m],

 

Die Dispersivität ist eine charakteristische Länge, die im Labor oder im Feld gemessen werden kann. Sie ist ein geometrisches Maß für die Durchlässigkeits- und Speicherheterogenität des Grundwasserleiters. Die Größenordnung des Dispersionskoeffizienten α ist vom Maßstab sowie von Porosität, Kornform und Korngröße abhängig.

Longitudinale Dispersivität in Abhängigkeit von der Ausbreitungslänge aus unterschiedlichen Feldversuchen (aus: GELHAR, L. W.; WELTY, D.; REHFELDT, K. R. (1992): A critical review of data on field-scale dispersion in aquifers. Water Resour. Res., 28(7), pp. 1955-1974)

 

 

Die hydrodynamische (Gesamt-) Dispersion ergibt sich aus der Addition der hydromechanischen Dispersion und der Diffusion.

 

 

Adsorption