Tomographische Methoden in der Hydrogeologie

Klassische hydrogeologische Untersuchungsmethoden betrachten die Grundwasserkörper als einzelne Einheiten. Im wirklichen Leben sind die Grundwasserleiter jedoch heterogen mit starken Schwankungen der physikalischen Eigenschaften. Heterogenitäten können einen starken Einfluss auf das Grundwasserleiterverhalten haben, insbesondere bei Stofftransport bedingten Problemen. In porösen Medien könnten Heterogenitäten die Strömungsmuster verändern und den Transport von gelösten Stoffen und Wärme stark beeinflussen. In geklüfteten Medien ist die Wirkung von Heterogenitäten noch bedeutsamer, da die heterogenen Merkmale die Hauptwege für Strömung und Transport darstellen.

Die Identifizierung dieser Heterogenitäten erfordert moderne hochauflösende Untersuchungsmethoden, die die räumliche Variabilität der hydrogeologischen Parameter beobachten und rekonstruieren können. Tomographische Methoden wurden entwickelt, um diese Anforderungen zu erfüllen. Diese Verfahren verwenden penetrierende Signale in geschlossene Bereiche, die von den Heterogenitäten betroffen sind. Mit genügend Signalen, die die Domäne durchdringen, können die Heterogenitäten rekonstruiert werden. Das Tomographiekonzept stammt aus Wissenschaftszweigen außerhalb der Geowissenschaften, da das gleiche Phänomen in medizinischen Bildgebungsgeräten verwendet wird. Die Methode wird auch in der Geophysik eingesetzt, wo die seismische und elektrische Widerstandstomographie zu den Standardwerkzeugen der Erkundung gehören.