Eine potentielle Maßnahme zur Reduzierung der Konzentrationen von Treibhausgasen in der Atmosphäre ist die Speicherung von Kohlendioxid (CO2), abgetrennt aus Kraftwerksabgasen, in geologischen Formationen. Das CO2 soll jahrhundertelang im Untergrund gespeichert bleiben. Bei den Bedingungen, die in solchen Formationen herrschen, ist CO2 in der Regel leichter als Wasser. Daher besteht die Gefahr, dass das gespeicherte CO2 durch undichte Stellen in den Deckschichten entweicht. Diese Arbeit beschäftigt sich mit der Modellierung des Abdichtens einer beschädigten oder geklüfteten Deckschicht in der Nähe des Injektionsbrunnens in einer CO2 Lagerstätte, wobei das Abdichten mit Hilfe von Biofilmen erfolgen soll. Dazu wird ein Konzept zur Modellierung der Anreicherung von Biomasse in einem porösen Medium auf der Darcy-Skala entwickelt. Das Konzept muss die Vermehrung der Bakterien, deren Ablagerung am Feststoff, Austragung der festsitzenden Biomasse und die damit einhergehenden Veränderungen der hydraulischen Eigenschaften des porösen Mediums berücksichtigen. Das entwickelte Modell könnte aber z.B. auch Anwendung finden bei der biologischen Altlastensanierung.
Das Darcysche Filtergesetz dient in der Bodenmechanik zur Loesung saemtlicher Aufgaben der Grundwasserbewegung, sei es die Grundwasserstroemung mittels der Potentialtheorie zu erfassen, Grundwasserabsenkungen zu berechnen oder die Konsolidierungsvorgaenge infolge Belastung zu simulieren. Es wird fuer alle Bodenarten - unabhaengig von ihrer Durchlaessigkeit - angewandt. Bei gering durchlaessigen Boeden, wie Schluffen und Tonen, werden die Gueltigkeitsgrenzen bzw. modifizierte Filtergesetze bisher sehr ungenau, auch widerspruechlich angegeben. Baupraktische Aufgaben, die heute an Bedeutung gewonnen haben, wie z.B. Basisabdichtungen von Deponien oder Dichtungswaende, verlangen aber eine eindeutige Aussage. Fuer das Untersuchungsprogramm war es erforderlich, Messtechniken einzusetzen, um die Durchstroemungsvorgaenge bis zu einem minimalen hydraulischen Gradienten von rund 0,2 und Durchlaessigkeitsbeiwerten groesser gleich 2 x 10 xx (-11)m/s deutlich zu machen. Es wurden die sonst ueblichen Versuchsanordnungen der Bodenmechanik angewandt, was eine Diskussion und Aenderungsvorschlaege der bisherigen Auswertungsverfahren erforderlich machte. Die durchgefuehrten Versuche und Bewertungen lassen genauere Aussagen ueber die Gueltigkeit der Filtergesetze und deren Formulierung im Bereich sehr geringer Gradienten zu. In Abhaengigkeit von der Porenzahl und dem Tongehalt werden sogenannte Anfangsgradienten i(o) und die Grenzen des praelinearen Bereichs angegeben. Stroemungslose Bereiche sind auch bei kleinen Gradienten nicht zu erwarten, zumindest nicht bei hoher Wassersaettigung des Bodens und fuer Durchlaessigkeitswerte k groesser gleich 10 xx (-11)m/s.