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Alterungsprozesse an Infiltrationsanlagen im Hessischen Ried - Aging processes on infiltration systems in Hessian Ried

Behle, Vera Rebecca (2019):
Alterungsprozesse an Infiltrationsanlagen im Hessischen Ried - Aging processes on infiltration systems in Hessian Ried.
Darmstadt, Technische Universität, [Online-Edition: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/8344],
[Master Thesis]

Abstract

Zur Deckung eines gestiegenen Wasserbedarfs, dessen Gründe vielfältig sein können und von örtlichen Gegebenheiten abhängen, wird vermehrt Wasser aus dem Grundwasser entnommen. Dies kann gebietsweise zu einer starken Grundwasserabsenkung führen, die wiederum Folgen für die Umwelt hat. Dies sind bspw. Setzungsschäden an Gebäuden sowie Trockenheitsschäden in Wäldern und Feuchtbiotopen. Um eine ausreichende Versorgung mit Wasser gewährleisten zu können und gleichzeitig die Grundwasserressource nicht übermäßig zu beanspruchen, werden im Zustrom zu Entnahmebrunnen Infiltrationsanlagen zur künstlichen Grundwasseranreicherung betrieben. Im Hessischen Ried wird hierfür Wasser aus dem Rhein entnommen und zu Wasser mit Trinkwasserqualität aufbereitet, bevor es über verschiedene Anlagen infiltriert wird. Beim Betrieb der Infiltration zeigt sich, dass an Anlagen bestehend aus Kiesbohrlöchern die Infiltrationsleistung mit der Zeit bedingt durch eine Kolmation in der Filterschicht stark beeinflusst wird. Dieser Alterungsprozess ist dagegen an Sickerschlitzgräben nicht im gleichen Maß zu beobachten.

Mit der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit werden zwei Finite-Element-Modelle erstellt, eins für ein Infiltrationsorgan bestehend aus Kiesbohrlöchern und eins für einen Sickerschlitzgraben, mit denen durch verschiedene Simulationen die für die Infiltrationsleistung maßgeblichen grundwasserhydraulischen Parameter identifiziert und quantifiziert werden. Der Modellaufbau orientiert sich hierbei an zwei bestehenden Infiltrationsanlagen im Hessischen Ried und ist im Nahbereich der Anlagen fein diskretisiert, um die gekoppelten Innen- und Außenströmungen an den Anlagen abbilden zu können. Neben augenscheinlichen einflussnehmenden Parametern wie dem hydraulischen Gradienten, zeigt die Temperatur des Infiltrationswassers große Auswirkungen auf die Infiltrationsleistung. Die Temperatur des Infiltrationswassers schwankt zwischen Winter- und Sommermonaten um 20 °C, was direkt die Dichte und die dynamische Viskosität des Wassers bestimmt. Im Winter liegt daher allein aufgrund der Temperatur des Wassers die Infiltrationsleistung um 35 % niedriger als im Sommer. Im Hinblick auf die Untersuchungsergebnisse werden verschiedene Vorschläge für eine konstruktive Verbesserung der Infiltrationsanlagen bestehend aus Kiesbohrlöchern dargestellt.

Item Type: Master Thesis
Erschienen: 2019
Creators: Behle, Vera Rebecca
Title: Alterungsprozesse an Infiltrationsanlagen im Hessischen Ried - Aging processes on infiltration systems in Hessian Ried
Language: German
Abstract:

Zur Deckung eines gestiegenen Wasserbedarfs, dessen Gründe vielfältig sein können und von örtlichen Gegebenheiten abhängen, wird vermehrt Wasser aus dem Grundwasser entnommen. Dies kann gebietsweise zu einer starken Grundwasserabsenkung führen, die wiederum Folgen für die Umwelt hat. Dies sind bspw. Setzungsschäden an Gebäuden sowie Trockenheitsschäden in Wäldern und Feuchtbiotopen. Um eine ausreichende Versorgung mit Wasser gewährleisten zu können und gleichzeitig die Grundwasserressource nicht übermäßig zu beanspruchen, werden im Zustrom zu Entnahmebrunnen Infiltrationsanlagen zur künstlichen Grundwasseranreicherung betrieben. Im Hessischen Ried wird hierfür Wasser aus dem Rhein entnommen und zu Wasser mit Trinkwasserqualität aufbereitet, bevor es über verschiedene Anlagen infiltriert wird. Beim Betrieb der Infiltration zeigt sich, dass an Anlagen bestehend aus Kiesbohrlöchern die Infiltrationsleistung mit der Zeit bedingt durch eine Kolmation in der Filterschicht stark beeinflusst wird. Dieser Alterungsprozess ist dagegen an Sickerschlitzgräben nicht im gleichen Maß zu beobachten.

Mit der vorliegenden wissenschaftlichen Arbeit werden zwei Finite-Element-Modelle erstellt, eins für ein Infiltrationsorgan bestehend aus Kiesbohrlöchern und eins für einen Sickerschlitzgraben, mit denen durch verschiedene Simulationen die für die Infiltrationsleistung maßgeblichen grundwasserhydraulischen Parameter identifiziert und quantifiziert werden. Der Modellaufbau orientiert sich hierbei an zwei bestehenden Infiltrationsanlagen im Hessischen Ried und ist im Nahbereich der Anlagen fein diskretisiert, um die gekoppelten Innen- und Außenströmungen an den Anlagen abbilden zu können. Neben augenscheinlichen einflussnehmenden Parametern wie dem hydraulischen Gradienten, zeigt die Temperatur des Infiltrationswassers große Auswirkungen auf die Infiltrationsleistung. Die Temperatur des Infiltrationswassers schwankt zwischen Winter- und Sommermonaten um 20 °C, was direkt die Dichte und die dynamische Viskosität des Wassers bestimmt. Im Winter liegt daher allein aufgrund der Temperatur des Wassers die Infiltrationsleistung um 35 % niedriger als im Sommer. Im Hinblick auf die Untersuchungsergebnisse werden verschiedene Vorschläge für eine konstruktive Verbesserung der Infiltrationsanlagen bestehend aus Kiesbohrlöchern dargestellt.

Place of Publication: Darmstadt
Divisions: 13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute IWAR
13 Department of Civil and Environmental Engineering Sciences > Institute IWAR > Water Supply and Groundwater Protection
Date Deposited: 13 Jan 2019 20:55
Official URL: https://tuprints.ulb.tu-darmstadt.de/8344
URN: urn:nbn:de:tuda-tuprints-83440
Referees: Behle, Vera Rebecca
Refereed / Verteidigung / mdl. Prüfung: November 2018
Export:
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