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Stofftransportvorgänge in Festgesteinsaquiferen. Analyse von Tracerdurchbruchskurven zur Identifikation eines geeigneten Mehrkontinuum-Ansatzes

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[Quelle: http://publications.rwth-aachen.de]

In der Arbeit wird eine Erweiterung der bestehenden Methode zur Charakterisierung eines multiporösen Festgesteinsaquifers präsentiert. Die vorhandene Methode beruht auf charakteristischen Größen, die die Wertigkeit der Austauschprozesse zwischen den beteiligten Komponenten beschreiben. Neben den charakteristischen Größen existieren typisierte Tracerdurchbruchskurven zu einer zeitlich unbegrenzten Tracereinleitung, die bei der Identifikation des Systems zur Verfügung stehen. Die vorgestellte erweiterte Methodik zur Typisierung eines Festgesteinsaquifers berücksichtigt die limitierten Erkundungsmöglichkeiten im Feld und stellt ein Bindeglied zwischen den bereits mittels numerischer Experimente entwickelten Identifikationsverfahren und experimentell bestimmbaren Größen dar. Die neu entwickelte Methode zur Auswertung der Durchbruchskurven einer zeitlich begrenzten Tracerzugabe transformiert die Ergebnisse in eine Form, die die Anwendung der bereits vorhandenen Methodik zur Identifikation eines geeigneten Mehrkontinuum-Modells zulässt. Damit steht eine Methodik zur Verfügung, die für die Auswertung von Tracerversuchen in Labor und Feld herangezogen werden kann. In einem Anwendungsbeispiel werden zunächst diskrete numerische Experimente für Strömungs- und Stofftransportprozesse zur Charakterisierung der Eigenschaften des Aquifers durchgeführt. Die Auswertung der Stofftransportexperimente zeigt, dass die Untersuchungen mit begrenzter Tracerzugabe sehr gut eingesetzt werden können, um die Durchbruchskurve einer zeitlich unbegrenzten Tracerzugabe vorherzusagen. Die prognostizierten Durchbruchskurven einer zeitlich unbegrenzten Tracerzugabe werden abschließend zur Identifikation eines geeigneten Mehrkontinuumansatzes verwendet. Die identifizierten möglichen Mehrkontinuumansätze zu den einzelnen Varianten des Anwendungsbeispiels werden abschließend erfolgreich umgesetzt.

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Hydrogeologie, die Wissenschaft vom unterirdischen Wasser, hat sich aus der Geologie zu einem eigenständigen Zweig der Wissenschaft entwickelt. Unter dem Aspekt des quantitativen und qualitativen Grundwasserschutzes gewinnt sie mehr und mehr an Bedeutung. Die Hydrogeologie erforscht die Herkunft und die Vorräte, die Bewegungsgesetze und die Dynamik, die physikalischen und chemischen Eigenschaften und die wirtschaftliche Bedeutung des Grundwassers, sie untersucht die Erschließung und Nutzung des Grundwassers sowie dessen Beeinträchtigungen durch menschliche Aktivitäten. Hydrogeologie ist eine interdisziplinäre Wissenschaft, in der Teilgebiete der Geologie, Hydrologie, Meteorologie, Chemie, Biologie, Physik und der Ingenieurwissenschaften zusammenfließen. Für die Neuauflage wurden zahlreiche Abschnitte (z. B. "Mikrobiologie", "Geohydraulische Untersuchungen", "Grundwasserneubildung" und "Nanopartikel") neu aufgenommen, vorhandener Text wurde überarbeitet und der Anteil der angewandten Geologie erweitert. Außerdem wurden zahlreiche Abbildungen neu erstellt und vorhandene neu gestaltet. Wiederum wurde durch die Abfassung der Texte und die Gestaltung der Abbildungen darauf hingearbeitet, die Verständlichkeit auch für fachfremde Leser zu erhöhen. Das Buch bietet wichtige Informationen zu den heute wesentlichen Fragen und Problemen des Grundwassers. Es hat sich als Einführung für Studierende und Fachleute der Geowissenschaften und der Wasserversorgung wie auch für andere Interessierte aus den Bereichen der Ingenieur- und Naturwissenschaften bestens etabliert.

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Es werden die aktuellen Erkenntnisse zu Nitratabbauprozessen, zum reaktiven Stoffdepot im Grundwasserleiter und zur Abschätzung der tatsächlichen Lebensdauer des Nitratabbaus in verständlicher Form erläutert. Die theorethischen Überlegungen werden durch reale Beispiele ergänzt, um den Praxisbezug und die Praxisrelevanz des Themas zu vermitteln.

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Dirk Kühlers
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Steffen Overmann, Anya Vollpracht
Aktualisierung des Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton
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Dieses Projekt schließt inhaltlich an ein 2019 abgeschlossenes Projekt an, das die Überarbeitung des aktuellen Bewertungskonzepts zur Umweltverträglichkeit von Beton des DIBt behandelte. Anlass des vorherigen Projekts war die Absenkung der Geringfügigkeitsschwellen (GFS) vieler umweltrelevanter Parameter durch die Bund-/Länderarbeitsgemeinschaft Wasser (LAWA) im Jahr 2016 gegenüber den GFS von 2004. Eine Übernahme der aktuellen GFS von 2016 in das derzeit gültige Bewertungskonzept würde dazu führen, dass viele normkonforme Betone die Anforderungen nicht mehr erfüllen. Das überarbeitete Konzept würde ohne Berücksichtigung der Wechselwirkungen eluierter Substanzen mit dem Boden zu einer weiteren Senkung der zulässigen Freisetzungen führen. Es wurde jedoch gezeigt, dass sich bei Berücksichtigung der Sorption mittels eines für einen niederländischen Standardsandboden durch geochemische Modellierung berechneten Kd-Werts im Modell die zulässigen Freisetzungen wesentlich erhöhen. Dieser Kd-Wert ist jedoch relativ hoch und erscheint daher für eine Worst-Case-Betrachtung nicht geeignet. Daher wurden in diesem Vorhaben Mindest-Kd-Werte ermittelt, die gemäß des Bewertungskonzeptes zur Einhaltung der Anforderungen für normkonforme Betone führen würden.

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Dietmar Stephan, Stephan Pflugmacher Lima, Marya Anne von Wolff, Raoul Mancke, Jessica Heßling
Ganzheitliche ökologische Bewertung von Bauprodukten mit Kontakt zu Boden und Grundwasser
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Aufgrund zunehmender Regelungen für Bauprodukte im Umweltbereich, sowohl national als auch europäisch, zielt dieses Projekt darauf ab, einen Beitrag zu einer schnelleren Einordnung der Umweltwirkungen von Bauprodukten mit Kontakt zu Wasser und Boden zu leisten. In diesem Projekt wurden zwei verschiedene Bauprodukte, ein Silikat Injektionsharz und eine Reaktivabdichtung, ausgesucht und hinsichtlich einer weiterführenden ökologischen Bewertung untersucht.

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Sabine Hübner, Andreas Schmohl
Freisetzung von Mecoprop aus Polymerbitumendachbahnen - Modellierung des Transportverhaltens von Mecoprop bei der Bodenpassage unter Berücksichtigung der Vorgaben des Prüfplans aus der "PG Mecoprop"
Bauforschung, Band T 3356
2018, 26 S., 15 Abb., Softcover
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Polymerbitumendachbahnen für Gründächer enthalten als Durchwurzelungsschutz Mecoprop-Ester, welche nach und nach an die Oberfläche diffundieren, hydrolysieren und schließlich als Carbonsäure freigesetzt werden. Das sogenannte "Mecoprop-P" der freien Carbonsäure stellt die treibende Kraft dar. Die Freisetzung von Durchwurzelungsschutzmitteln aus Dachbahnen wurde in diesem Forschungsprojekt vom Fraunhofer IBP untersucht. Dabei sollte der zeitliche Konzentrationsverlauf im Porenwasser in 1 m Tiefe abgeschätzt werden. Die Modellierung der Mecoprop-Konzentration sollte unter Verwendung der vorgegebenen Rahmenbedingungen sowie verschiedener relevanter Eingangsparameter erfolgen.

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Benno Bliemetsrieder, Miriam Kaube, Christian Scherer, Regina Schwerd, Christoph Schwitalla, Friederike Externbrink
Untersuchung der Auswaschungen von Bauelementen aus Holz, Kunststoff, Metall und Glas zur Bewertung der Auswirkungen auf Boden und Grundwasser. Abschlussbericht
Forschungsinitiative Zukunft Bau, Band F 2999
2017, 381 S., zahlr. Abb. u. Tab., Softcover
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Die Grundanforderung Nr. 3 (BWR 3) der neuen europäischen Bauproduktenverordnung adressiert die Punkte Hygiene, Gesundheit und Umweltschutz. Ziel dieser Grundanforderung ist es, Gefahren für die natürlichen Lebensgrundlagen durch bauliche Anlagen abzuwehren und die hohen Schutzgüter Grundwasser und Boden vor verschlechternden Einflüssen zu bewahren. Für Bauelemente in der Gebäudehülle bzw. im Gebäudeumfeld, die der Witterung ausgesetzt sind, stellt sich die Frage nach einem möglichen Eintrag gefährlicher Stoffe aus diesen Bauelementen in Boden, Grund- und Oberflächenwasser. Die zuständigen normungsgebenden Stellen sowohl auf nationaler als auch auf internationaler Ebene haben den Handlungsbedarf zu dieser Thematik erkannt und aufgegriffen. Obwohl bereits verschiedene Prüfmethoden zur Verfügung stehen, existieren bislang noch zu wenige Erfahrungswerte zu vielen Bauelementen.

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B. Eggers
Erfassung und Erstbewertung von Altablagerungen der Kategorien I und II im Landkreis Helmstedt. Teil 2
Siehe auch: Eggers, B., Geologisch-hydrogeologische Kriterien zur Einschaetzung potentieller Gefaehrdungsmoeglichkeiten des Grundwassers durch Altablagerungen in Niedersachsen. Teil 1., Best.-Nr. T 2020.
Bauforschung, Band T 2021
1988, 351 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Die durchgefuehrten Untersuchungen haben gezeigt, dass von den Altablagerungen keine akute Trinkwassergefaehrdung ausgeht. Gleichwohl ist das Grundwasser durch drei Altablagerungen beeinflusst. Dies wird durch erhoehte Schwermetall-, AOX- und SO tief 4-Gehalte sowie durch eine erhoehte Leitfaehigkeit und einen hohen KMnO tief 4-Verbrauch dokumentiert. Bei den gemessenen Werten muss allerdings beruecksichtigt werden, dass das Grundwasser geogen vorbelastet ist, und sich nicht fuer die Trinkwassergewinnung eignet. Bei sechs Altablagerungen ist eine schwache Beeinflussung des Grundwassers durch erhoehte AOX- und Schwermetallgehalte nachweisbar; diese ehemaligen Deponien sind in die Kategorie II eingruppiert. Da bei einem Grossteil der Deponien nur ein Grundwasserbeobachtungsbrunnen im Abstrom der Altablagerung abgeteuft wurde, ist eine Interpretation der chemischen Daten schwierig. Eine Unterscheidung, ob die Beeinflussung des Grundwassers primaer geogen, durch landwirtschaftliche Nutzung oder durch die Altablagerungen hervorgerufen wird, konnte nicht in jedem Falle getroffen werden. Die aus den Untersuchungen resultierende Klassifizierung weist fuer die Kategorie I 3 Altablagerungen und fuer die Kategorie II 6 Altablagerungen aus. (-z-)

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Zeitschriftenartikel

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Rubbert, Till; Dinkelmeyer, Ralf
Hydrogeologische Grundlagenermittlung für Wassergewinnungsbrunnen in kristallinen Mittelgebirgsregionen
Energie Wasser-Praxis, 2020

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Laimer, Hans Jörg
Beurteilung der Wiedernutzungsmöglichkeit einer Karstquelle mittels kosteneffektiver hydrogeologischer Methoden
Österreichische Wasser- und Abfallwirtschaft, 2020

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Willkomm, Marlene; Werker, Henning; Becker, Bernhard
Umgang mit hohen Grundwasserständen
Wasser und Abfall, 2020

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Wittenberg, Hartmut; Aksoy, Hafzullah; Miegel, Konrad
Der schnelle Anstieg des Grundwassers nach Starkregen (kostenlos)
Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 2020

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Baumann, Karsten; Tewes, Sven; Lang, Daniel; Rogge, Ronald
Nachträgliche Ringraumabdichtung zum Rückbau von Brunnen und Grundwassermessstellen
bbr Leitungsbau, Brunnenbau, Geothermie, 2020

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