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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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Auen sind geomorphologische Elemente unserer Landschaft, die im Zusammenspiel von wiederkehrenden Überflutungen und dadurch bedingten Schwankungen des Grundwassers entlang der Fließgewässer für den Landschaftshaushalt von großer Bedeutung sind. Insbesondere sind sie ein wichtiges Regulativ im Wasser- und Stoffhaushalt der Gewässer. Aufgrund zeitlich und räumlich wechselnder Habitatbedingungen spielen intakte Auen zudem als Lebensraum zahlreicher Pflanzen, Tiere und Lebensgemeinschaften eine große Rolle. Sie sind "Hotspots" der Biodiversität. Weil Wasser ein Grundelement des Lebens ist, zog es den Menschen schon seit alters her an die Gewässer und in ihre Auen. Übermäßige Nutzung und resultierende anthropogene Veränderungen ließen intakte Auen jedoch auf einen Bruchteil ihrer ehemaligen Verbreitung schrumpfen. Damit gingen wichtige Funktionen im Natur- und Wasserhaushalt verloren. Ein Anliegen des Themenbandes ist daher, Anregungen zu geben, um die Funktionsfähigkeit von Auen zu erhalten oder wiederherzustellen. Maßgeblich hierfür sind die hydrologischen und stofflichen Prozesse vor dem Hintergrund der Nutzungsgeschichte, der Nutzungsansprüche und aktuellen Nutzungen. Der Themenband beschränkt sich auf Bachauen und Auen von kleineren Flüssen. Der Kenntnisstand dazu und der Umfang belastbarer Untersuchungen und Veröffentlichungen sind einigermaßen gut überschaubar, um sie zusammenfassend darzustellen. Mit möglichen Vorgehensweisen und Erfahrungen aus der Praxis ergänzen konkrete Fallbeispiele mit unterschiedlichen Standort- und Randbedingungen die aufgeführten Grundlagen und Empfehlungen.

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