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Technical Report NTB 88-14

Inverse modeling of Chalk River block Hydrocoin Level 2 / Case 3 Level 3 / Case 5A

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Im Rahmen des internationalen Projektes HYDROCOIN wurde im Gebiet der Chalk River National Laboratories, Kanada, ein Block von geklüftetem Monzonit-Gneis ausgewählt, um an einem Testfall die Strategien für die Kalibrierung und Validierung von Modellen des Grundwasserflusses zu studieren und weiterzuentwickeln.

Innerhalb der verwendeten quasi-dreidimensionalen Modellierung wurden die Klüfte durch zweidimensionale finite Elemente und die dazwischenliegende Felsmasse durch eindimensionale Linienelemente simuliert. Die Modelle wurden zuerst an stationären und anschliessend an transienten Daten kalibriert. Diese Modelleichung umfasste die Anpassung der Modellparameter und der Modellstruktur. Die Modellparameter wurden gewonnen durch automatische Optimierung von Zielfunktionen, welche ein Mass darstellen für die Abweichung der Modellprognosen von Messwerten unter Miteinbezug der a priori Informationen über die Modellparameter. In den transienten Rechenfällen wurde eine ausgezeichnete Übereinstimmung zwischen berechneten und gemessenen Potentialen erreicht. Dagegen war die Übereinstimmung für den stationären Zustand nur schwach. Die verschiedenen Modellrealisationen wurden mit Hilfe von Modellauswahlkriterien klassiert. Im stationären Zustand konnte durch diese Kriterien keine ausgeprägte Bevorzugung der komplexeren Modelle festgestellt werden. Es ist jedoch anzunehmen, dass die stationären Messdaten nur einen beschränkten Informationsgehalt besitzen. Im Gegensatz dazu sind die transienten Daten zahlreicher und informativer, so dass die Auswahlkriterien die komplexeren Modelle favorisierten. Die Validierungsrechnungen wurden an Daten durchgeführt, welche von interferierenden Pumpversuchen stammen und von den in der Kalibrierung verwendeten verschieden sind. Die Fehler in diesen Prognosen waren relativ klein und entsprachen der Unsicherheit in der Kalibrierung. Zudem ergab die Klassierung der Modelle durch die Auswahlkriterien für die Validierungsrechnungen dieselbe Reihenfolge wie in der Kalibrierungsphase.

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