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Selektive Sedimentation von Feinstschwebstoffen in Wechselwirkung mit wandnahen turbulenten Strömungen. Online Ressource

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[Quelle: http://d-nb.info]

Feinschwebstoffe und deren Sedimentationsverhalten in Flussstauhaltungen und Stillgewässern stellen ein besonders gravierendes Problem dar, wenn es zur Akkumulation sedimentgebundener Schadstoffe kommt, die ein latentes Schadstoffpotential für das Ökosystem Gewässer darstellen. In der Arbeit liegt der Schwerpunkt auf der experimentellen Erfassung und modellhaften Beschreibung des Transports von Suspensagemischen und des selektiven Sedimentationsverhaltens sehr feiner, geochemisch aktiver Schwebstoffe. Sie befasst sich mit dem Partikelaustausch zwischen der turbulenten Grenzschicht und der Gewässersohle bei unterschiedlichen Rauheits- und Beweglichkeitsbedingungen, da hierdurch Erosions- und Sedimentationsprozesse gesteuert und kontrolliert werden. Die Arbeit, die im Grenzbereich zwischen Ingenieurwissenschaft und Strömungsphysik liegt, zeigt die Anwendung einer Technik zur hochgenauen Bestimmung der Partialkonzentrationen einer Suspension auf der Basis einer optischen Partikelanalyse und beinhaltet die Eigenentwicklung eines kapazitiven Mikrosensors zur räumlich und zeitlich hoch auflösenden Detektion von Partikeln in Wandnähe einschließlich deren Transportgeschwindigkeit. Hierdurch konnte das Ablagerungsverhalten der Partikel bis hin zur Evolution von Einzeldünen erfasst werden, wobei sich signifikante Unterschiede zwischen hydraulisch glatter und sandrauer Sohle zeigten. Ein auf den kohärenten Turbulenzstrukturen abgestützter Ansatz für die Zeit- und Längenskalen der Erosions- und Sedimentationsprozesse wurde in ein kontinuumsmechanisches Modell implementiert und als Diagnoseinstrument eingesetzt. Die theoretische Durchdringung der Prozesse, die experimentellen Daten und das numerische Modell ermöglichten eine generelle Aussage über den verfälschenden Einfluss der begrenzten Länge von Versuchsrinnen auf die selektive Sedimentation. Damit konnte die Aussagekraft der experimentellen Ergebnisse entscheidend verbessert und das Transportgleichgewicht in einem sehr langen Gerinne numerisch simuliert werden.

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Seit Inkrafttreten der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (EG-WRRL) hat nur ein geringer Anteil der Fließgewässerwasserkörper in Deutschland den guten ökologischen Zustand bzw. das gute ökologische Potenzial erreicht. Trotz einer Vielzahl von durchgeführten Maßnahmen machen sich die damit verbundenen Verbesserungen der Gewässerbeschaffenheit nicht in einer veränderten Bewertung bemerkbar. Zum Teil liegt dies sicherlich an den natürlichen Rahmenbedingungen, die in der Regel nicht zu einer schnellen umfassenden Besiedlung mit Zielorganismen führen. Vermutlich sind aber auch weitergehende Gewässerentwicklungsmaßnahmen notwendig, um die angestrebten Ziele zu erreichen. In jedem Fall wurden in der Vergangenheit nicht gerade geringe Investitionen getätigt, ohne dass anscheinend ein Erfolg erzielt werden konnte, der in einer Verbesserung der ökologischen Qualitätskomponenten zum Ausdruck kommt. In dem Themenband wird der Status quo der "Erfolgsbewertung von Maßnahmen zur Erreichung eines guten Gewässerzustands" hinterfragt und geprüft sowie Vorschläge zum Weiterentwicklungsbedarf bzw. zur Weiterentwicklung dieses Themas zusammengestellt. Es soll damit die Diskussion zur bewertenden Darstellung von Maßnahmenerfolgen gefördert werden und letztlich ein Beitrag zur Weiterentwicklung der Zustandsbewertung in eine Erfolgsbewertung unserer Gewässerbewirtschaftung geleistet werden.

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Ratter, Beate M. W.; Schaper, Jürgen
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