Seite 1 Entwicklung und Anwendung des Modells BOWAHALD zur Quantifizierung des Wasserhaushaltes oberflächengesicherter Deponien und Halden Von der Fakultät für Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau der TU Bergakademie Freiberg angenommene Habilitationsschrift zur Erlangung des akademischen Grades Doktor rerum naturalium habilitatus Dr. rer. nat. habil. vorgelegt von Dr.
Seite 3 Vorwort: In dieser Habilitationsschrift sind die Ergebnisse einer mittlerweile über 20-jährigen Entwicklungstätigkeit zusammengefasst, die zum Deponie- und Haldenwasserhaushaltmodell BOWAHALD geführt haben. Auf diesem Weg hatte ich viele Wegbegleiter, denen ich eine Menge Ideen und Anregungen zu verdanken habe und die zur stetigen Modellverbesserung beigetragen haben. Wenn ich die letzten 20 Jahre Revue passieren lasse (und dies tut man automatisch, wenn man eine solche Arbeit mit etwas größerem zeitlichen Abstand zur Promotion verfasst), so wird mir erneut bewusst, um wie viel mich diese Zeit in Bezug auf meine Lebensqualität bereichert hat und wie...
Seite 5: Inhaltsverzeichnis
I. Inhaltsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Entwicklung und Anwendung des Modells BOWAHALD zur Quantifizierung des Wasserhaushaltes oberflächengesicherter Deponien und Halden Seite Inhaltsverzeichnis Abkürzungs- und Symbolverzeichnis III. Abbildungsverzeichnis Tabellenverzeichnis Anlagenverzeichnis XXIV Problemstellung Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) 2.1. Allgemeine Charakteristik des Wasserhaushaltes 2.2.
Seite 6 I. Inhaltsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite 3.3.5. Technische Oberflächensicherungsmaßnahmen 3.3.5.1. Arten technischer Oberflächensicherungsmaßnahmen 3.3.5.2. Rekultivierungsschicht 3.3.5.3. Entwässerungselemente 3.3.5.4. Dichtungselemente 3.3.5.5. Sonstige Sicherungsmaßnahmen 3.4. Wesentliche hydrologische Prozesse in Oberflächensicherungen 3.4.1. Infiltration, Oberflächenabflussbildung 3.4.2. Wasserbewegung 3.4.3. Verdunstung 3.5. Notwendigkeit der Modellierung von hydrologischen Prozessen in Ober- flächensicherungssystemen Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD 4.1.
Seite 7 I. Inhaltsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite 5.2.1. Modellstruktur 5.2.2. Ermittlung der Niederschlagscharakteristik 5.2.3. Quantifizierung des Abflussbildungsprozesses (Oberflächenabflussbildung) 5.2.4. Quantifizierung der Abflusskonzentration 5.2.5. Modellierung des Abflussverlaufes in den Entwässerungsstrecken 5.2.6. Berechnung des Speichervolumens von Oberflächenwasserrückhaltebecken 5.3. Das Modell DRAINAGE zur Bemessung von Drainelementen 5.3.1.
Seite 8 I. Inhaltsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite 7.4. Vergleichende HELP-BOWAHALD-Modellanwendungen 7.4.1. Anwendung für einen fiktiven Deponiestandort 7.4.1.1. Zweck der Untersuchungen 7.4.1.2. Parametrisierung der Modelle 7.4.1.3. Simulationsergebnisse 7.4.2. Anwendung im Rahmen der Planung der Oberflächensicherung für die Deponie Schneidenbach im Vogtland 7.4.2.1. Zielstellung 7.4.2.2. Horizontal- und Vertikaldiskretisierung 7.4.2.3.
Seite 9 I. Inhaltsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite 8.6.6. Schlussfolgerungen bezüglich der Steuerung der Zusatzwassergaben auf Basis meteorologischer Kenndaten 8.7. Untersuchungen zur Sensitivität ausgewählter Modellparameter Zusammenfassung und Ausblick Literaturverzeichnis Anlagen...
Seite 10: Abkürzungs- Und Symbolverzeichnis
II. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── II. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ───────────────────────────────────────────────────────── Symbol Bedeutung/Erklärung Einheit ───────────────────────────────────────────────────────── Parameter der Exponentialfunktion zur Tagesniederschlagsmengenverteilung lateraler Abfluss (nur in Abb. 17, ansonsten mit RH bezeichnet) Fließquerschnitt Vegetationsbedeckungsgrad Einzugsgebiets, Deponie- bzw. Haldenfläche dauerhafte Wasserbindung Koeffizient der Niederschlagsmessung Bestandsaufbau Bestandsentwicklung Blattflächenindex (Blattfläche je m...
Seite 11: Faktor Zum Abgleich Der Entnahme-Dichte-Funktion Auf Den Wert
II. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── ───────────────────────────────────────────────────────── Symbol Bedeutung/Erklärung Einheit ───────────────────────────────────────────────────────── potenzielle Evapotranspiration aus der Schneedecke SCHNEE reale Verdunstung reale Verdunstung aus der Schicht j Infiltrationsmenge monatsabhängiger H -Faktor mm/hPa d AUDE F(1) Sickerwassermenge an der Basis der 1. Schicht f(v) -Wind-/Bewuchshöhenfunktion ENMAN tiefenabhängige Entnahme-Dichte-Funktion der Evaporation...
Seite 12 VIII II. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── ───────────────────────────────────────────────────────── Symbol Bedeutung/Erklärung Einheit ───────────────────────────────────────────────────────── Knotenpunkt Kapillarschicht Kalendertag höhenkorrigierter Kalendertag Bestandskoeffizient Durchlässigkeitsbeiwert (gesättigte hydraulische Leitfähigkeit, k -Wert) -Wert in horizontaler Richtung -Wert der Schicht j f, j -Wert der unterhalb gelegenen nächstfolgenden Schicht f, j+1 korrigierter k -Wert der bewachsenen Bodenoberfläche f, korr...
Seite 13 II. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── ───────────────────────────────────────────────────────── Symbol Bedeutung/Erklärung Einheit ───────────────────────────────────────────────────────── Regenmenge der Dauer P mit einem Wiederkehrsintervall T P(T) Jahresniederschlagssumme [mm/a] mit dem Wiederkehrsintervall T p(t) Systemeingabe mittlere Jahressumme des unkorrigierten Niederschlages mm/a Bestandsniederschlag (Niederschlag, der die Oberfläche erreicht Regendauer mittleres Jahresmaximum der Tagesniederschlagssumme mm/d DMAX...
Seite 14 II. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── ───────────────────────────────────────────────────────── Symbol Bedeutung/Erklärung Einheit ───────────────────────────────────────────────────────── reales Interzeptionsspeichervermögen Sickerwasserzufluss (nur in Abb. 17, ansonsten mit RU bezeichnet) maximales Wasserrückhaltevermögen nach Beginn der RO-Bildung tatsächliche Sonnenscheindauer Steigung der Sättigungsdampfdruckkurve hPa/K Krümmungsparameter des tiefenabhängigen transpirativen Entzuges s(P) Standardabweichung aller Jahresniederschläge mm/a Speicherinhalt zum Zeitpunkt t maximales Interzeptionsspeichervermögen...
Seite 15 II. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── ───────────────────────────────────────────────────────── Symbol Bedeutung/Erklärung Einheit ───────────────────────────────────────────────────────── Bereich der maximalen Wurzeldichte m u GOK effektive Durchwurzelungstiefe Wasserbildung durch Konsolidierungsprozesse Wpfl pflanzenverfügbarer Bodenwasservorrat Faktor des CN-Verfahrens Krümmungsparameter des tiefenabhängigen evaporativen Entzuges Psychrometerkonstante hPa/K Fließstrecke Tiefe unter GOK δ Aufteilungsfaktor für die Kaskaden des Parallelkaskadenmodells ∆...
Seite 16: Abbildungsverzeichnis
III. Abbildungsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── III. Abbildungsverzeichnis Seite Abb. 1: Elemente des Wasserkreislaufs (aus B , 1994) RONSTERT Abb. 2: Wasserhaushalt eines beliebigen Gebietes (vereinfacht, schematisiert) Abb. 3: Größen des Deponie-/Haldenwasserhaushaltes (verändert nach ,1984) RECHTEL Abb. 4: Wasserverbrauch Q infolge anaerober Abbauprozesse für eine nicht vorbe- handelte Müllsäule (Eigenschaften s.
Seite 17 III. Abbildungsverzeichnis XIII ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Abb. 16: Bereiche geeigneter Korngrößenverteilungen für KS und KBS (aus ., 1994) RUNSCHLIK U Abb. 17: Wasserspannungs-Wassergehaltskurven für KS (Feinsand) und KBS (Feinkies) nach AG B ( 2005), Feinkies extrapoliert ODEN Abb. 18: Bildung des H ´-schen Oberflächenabflusses (verändert nach R ORTON AWLS...
Seite 18 III. Abbildungsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Abb. 32: Abhängigkeit der Interzeption und ihre Komponenten Speicherauffüllung und Verdunstung vom Niederschlag (aus D ., 1980) YCK U Abb. 33: Abhängigkeit des Tagesgradfaktors k während des Schneeschmelzprozesses Abb. 34: Abhängigkeit der Oberflächenabflussmenge von Niederschlag und CN- Faktor (nach U , 1972) Abb.
Seite 19 III. Abbildungsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Abb. 49: Teufenabhängige Entnahme-Dichte-Funktion für die Evaporation (Modell BOWAHALD) Abb. 50: Prinzip der Berechnung der aktuellen Bodenfeuchtewerte im Modell BOWAHALD Abb. 51: Algorithmus des Modells ROHALDEP Abb. 52: Niederschlagsmengen - Dauer-Häufigkeits-Beziehung für das mittlere Neckartal (aus L , 1976, verändert) Abb.
Seite 20 III. Abbildungsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Abb. 68: Gestaltung der Lysimeteranlage auf der Halde Bleicherode (Fotos: K-UTEC GmbH) Abb. 69: Lysimeteraufbau (Vertikalschnitt, aus K , 2002, verändert) UTEC Abb. 70: Bewuchs der Lysimeter 5, 7 und 13 (Fotos: K-UTEC GmbH) Abb. 71: Vergleich von gemessenen und modellierten Sickerwassermengen für die untersuchten Lysimeter (Ausgangsvariante, kumulativ) Abb.
Seite 21 III. Abbildungsverzeichnis XVII ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Abb. 83: Modellierte und gemessene Jahressummen der realen Verdunstung für die Lysimetergruppe 5 (aus B , 2002, verändert) Abb. 84: Modellierte und gemessene Sickerwassermengen an der Lysimeterbasis (kumulativ) für die Lysimetergruppe 5 (aus B , 2002, verändert) Abb.
Seite 22 XVIII III. Abbildungsverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Abb. 99: HELP-BOWAHALD-Ergebnisvergleich bezüglich der Sickerwassermen- gen an der Basis der vorhandenen Abdeckung im Istzustand (beispielhaft für Hydrotop 1 – westexponiert) Abb. 100: Zahl BOWAHALD-Nutzungslizenzen (Stand: März 2006) Abb. 101: Anwendungsgebiete des Modells BOWAHALD Abb. 102: Entwässerungsstrategie der Deponie Himmelsfürst Abb.
Seite 23: Tabellenverzeichnis
IV. Tabellenverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── IV. Tabellenverzeichnis Seite Tab. 1: Gefährdungspotenzial und Handlungsbedarf entsprechend SMU-Erlass „Stillegung von Deponien“(S , 1997) Tab. 2: Spannweiten üblicher Wurzeltiefen für ausgewählte Grünlandvegetationen (nach K , 1982, 1992 und G , 2000 UTSCHERA ICHTENEGGER Tab. 3: Grasarten mit geringen Wurzeltiefen nach K (1981) und L (1999) ONOLD...
Seite 24 IV. Tabellenverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Tab. 16: Maximale Speichervermögen S für verschiedene Waldtypen und maxi- male Blattflächenindizes BFI für verschiedene landwirtschaftliche Kul- turen (in Anlehnung an Tab. 17: Erfassung der Schneeschmelze - Methodenübersicht Tab. 18: Mittlere Spannweiten der Tagesmitteltemperaturen DT der untersuchten DWD-Stationen Tab.
Seite 25 IV. Tabellenverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Tab. 33: Vertikaler Schichtenaufbau der im Rahmen der Modellkalibrierung genutz- ten Lysimeter (aus K , 2002) UTEC Tab. 34: Übersicht über die für die BOWAHALD-Modellierung notwendigen pedo- logische Parameter Tab. 35: Vergleich der Simulationsergebnisse mit den Lysimetermessungen für die Ausgangsvariante (Gesamtbilanzen als mittlere Jahressummen über den jeweiligen Simulationszeitraum) Tab.
Seite 26 XXII IV. Tabellenverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Tab. 51: Langjährige Monatswerte der für die Modellierung notwendigen Klima- elemente (Reihe 1961 - 90) Tab. 52: Langjährig mittlere Jahresbilanzen für die Deponie im Istzustand Tab. 53: Langjährig mittlere Jahresbilanzen für die Deponie Schneidenbach im Ver- wahrungszustand für die insgesamt 4 Bewuchsvarianten Tab.
Seite 27 IV. Tabellenverzeichnis XXIII ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seite Tab. 67: Maximale Austrocknungsbeträge der Rekultivierungsschicht für das Hydro- top 3 für Rekultivierungsschichtmächtigkeiten m von 1,0 und 1,7 m REKU Tab. 68: Speichervolumen (in m ) des Oberflächenwasser-Rückhaltebeckens für Regendauern zwischen 10 Minuten und 1 Tag Tab.
Seite 28: Anlagenverzeichnis
XXIV V. Anlagenverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── V. Anlagenverzeichnis Anl. 1: Zuordnungskriterien für abfallrelevante Parameter für die Deponieklassen I und II nach TA Siedlungsabfall (T , 1993) Anl. 2: Zuordnungskriterien für abfallrelevante Parameter für die Deponieklasse III nach TA Abfall (T A, 1991) Anl.
Seite 29 V. Anlagenverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Anl. 17: Herleitung HELP- und BOWAHALD-relevanter pedologischer Parameter für das Rekultivierungsmaterial der Deponie Schneidenbach im Verwahrungszustand Anl. 18: Mittlere monatliche Tagessummen der Globalstrahlung auf die horizontale Ebene (mWh/cm ) und auf diese normierte, aus Stundensummen berechnete Globalstrahlung unterschiedlich exponierter Ebenen für Hamburg-Sasel, 1987 – 1993 (aus B , 1998) ERGER...
Seite 31: Problemstellung
1. Problemstellung ──────────────────────────────────────────────────────────────── Problemstellung Die menschliche Existenz ist untrennbar verbunden mit bewussten und zielgerichteten Eingriffen in den Stoff- und Energiehaushalt der Erde. Bei der Nutzung der natürlichen Ressourcen entstanden zu jeder Zeit solche Produkte, die entsprechend des Standes von Wissen und Technologie keiner weiteren Nutzung zugeführt werden konnten. Diese Produkte, sog.
Seite 32 1. Problemstellung ──────────────────────────────────────────────────────────────── Andererseits beginnt sich die Einsicht einer ganzheitlichen und folglich nachhaltigen Nutzung der natürlichen Ressourcen zumindest in den entwickelten Ländern dieser Erde nach und nach zunächst in den Köpfen, nachfolgend in den Gesetzlichkeiten und in der praktischen Umsetzung durchzusetzen. Ein ganzheitliches Ressourcenmanagement schließt ein ökologisch orientiertes Abfall- und Sicherungsmanagement ein, welches sowohl die laufend anfallenden Abfälle als auch die in der Vergangenheit abgelagerten Abfälle betrifft und das vorrangige Ziel verfolgt, die von...
Seite 33 1. Problemstellung ──────────────────────────────────────────────────────────────── - die Bewertung der Erosions- und Standsicherheit der Böschungen, - die Planung der Wasserhaltung (Bemessung von ober- und unterirdische Entwässerungs- einrichtungen), - die Einschätzung der Langzeitbeständigkeit und der Langzeitfunktionalität vorhandener bzw. zu planender Sicherungsmaßnahmen. (z.B. der Dauer und Beständigkeit von Renaturierung und Begrünung) sowie - Maßnahmen zur Verminderung bzw.
Seite 34 1. Problemstellung ──────────────────────────────────────────────────────────────── Eine Alternative zum HELP-Modell stellt das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD dar, das aufbauend auf dem Bodenwasserhaushaltsmodell BOWAM (D UNGER 1985, 1989, P , 1983, G , 1988) insbesondere seit Beginn der 1990-er Jahre ESCHKE URTZ kontinuierlich weiterentwickelt wurde und gegenwärtig in der Version 04/2002 (D , 2002 UNGER a) vorliegt.
Seite 35: Charakteristik Des Wasserhaushaltes Von Halden Und Deponien
2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) 2.1. Allgemeine Charakteristik des Wasserhaushaltes Unter Wasserhaushalt versteht man das Zusammenwirken der Wasserhaushaltsgrößen Niederschlag, Verdunstung, Abfluss und Speicheränderung (s. u.a. B AUMGARTNER , 1990, S , 1992, D...
Seite 36 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Rückhalt auf der Pflanzendecke (Interzeption) - Zwischenspeicherung in Mulden - Retention in der Schneedecke - Benetzung versiegelter Flächen Der Niederschlag und das ggf. zwischengespeicherte Wasser können nachfolgend durch die Oberfläche infiltrieren (einsickern) oder verdunsten (s.u.).
Seite 37 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die versickernde Wassermenge, die den Grundwasserspiegel erreicht, wird als Grund- wasserneubildung bzw. Zusickerung bezeichnet. Aus dem Grundwasser kann das Wasser in tiefere Schichten versickern (Tiefendurchsickerung), seitlich analog Oberflächen- und hypodermischem Abfluss entlasten oder infolge des Wirkens von Kapillarkräften entgegen der Schwerkraft erneut in die ungesättigte Zone aufsteigen.
Seite 38 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der zeitliche Bezug richtet sich vor allem nach der Dynamik der zu betrachtenden Wasserhaushaltsgröße und nach der Zielstellung, die mit der Wasserhaushaltsuntersuchung verfolgt wird. So erfordern z.B. Untersuchungen zum Oberflächenabfluss eine hohe zeitliche Auflösung (i.d.R.
Seite 39: Besonderheiten Des Wasserhaushaltes Von Halden Und Deponien
2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im Falle der Betrachtung des Wasserhaushaltes über lange Zeitabschnitte (Jahrzehnte) kann die Speicheränderung ΔS im allgemeinen vernachlässigt werden (ΔS 0). Phasen mit einem Wasserüberschuss, welche zu einer Auffüllung der o.g. Speicherräume führen und Phasen, die eine Entleerung der Speicherräume bewirken, gleichen sich in etwa aus.
Seite 40: Besonderheiten Des Haldenwasserhaushaltes
2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 3: Größen des Deponie-/Haldenwasserhaushaltes (verändert nach B ,1984) RECHTEL 2.2.2. Besonderheiten des Haldenwasserhaushaltes Halden sind i.d.R. im Freien angelegte Vorrats- bzw. Zwischenlager für Nutzstoffe, die zum Zeitpunkt ihrer Einlagerung nicht benötigt werden (S , 2000).
Seite 41 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Innenkippe (Tagebauverfüllung) - Beckenfüllung (Absetzhalde, sog. Tailing) Aus der Verschiedenheit der aufgehaldeten Materialien im Zusammenspiel mit den aufgezeigten Aufhaldungstechnologien ergeben sich eine ganze Reihe von Besonderheiten bezüglich des wasserhaushaltlichen Verhaltens von Halden, die u.a. in D , C.
Seite 42 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Hydrologisch relevante pedologische Eigenschaften: Die Schütttechnologie beeinflusst die innere Struktur der Halde und damit u.a. die Korngrößenverteilung (Fraktionierungsprozesse) und die Ausbildung von Verdichtungs- horizonten. Damit einher geht oftmals eine ausgeprägte Anisotropie des Wassertransport- vermögens und die Ausbildung eines Doppelporositätssystems (Matrixporosität der aufgehaldeten Materialien sowie bevorzugte sekundäre Sickerbahnen zwischen den Materialpartikeln bzw.
Seite 43: Besonderheiten Des Deponiewasserhaushaltes
2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── , 1999). In Deutschland ist die Bergehalde Anna 1 der ehem. Kohlegrube ETHGE ORENZ Anna in Alsdorf bei Aachen die bekannteste brennende Halden, in der seit nunmehr ca. 150 Jahren Schwelbrände beobachtet werden (M , 2003).
Seite 44 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im allgemeinen überwiegen die anaeroben Abbauprozesse (Ausnahme: sehr kleine Deponien), so dass in Summe von einem Wasserverbrauch ausgegangen werden kann. Genaue Aussagen zum Wasserhaushalt von Deponiekörpern mit biologisch abbaubarem Stoffinventar sind schwierig, weil die o.g.
Seite 45 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 4: Wasserverbrauch Q infolge anaerober Abbauprozesse für eine nicht vorbehandelte Müllsäule (Eigenschaften s. Text, verändert nach E , 1989) HRIG Insbesondere im Fall von Klärschlammablagerungen sind des weiteren frei werdende Wässer infolge Konsolidierung zu berücksichtigen (S , 1989).
Seite 46 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── ± ± P – ETR – RO – B ΔS – RH – RU = 0 mit: P - Niederschlag ETR - reale Verdunstung - Oberflächenabfluss - dauerhafte Wasserbindung ΔS - Speicheränderung (Abflussverzögerung) - Wasserbildung/-verbrauch durch biochemische Prozesse...
Seite 47 2. Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien (ohne Sicherungssysteme) ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bilanzmodelle basieren auf der Wasserhaushaltsgleichung unter Berücksichtigung von deponiespezifischen Umsetzungs- und Speicherprozessen (vgl. Gleichung 3). Neben den im Zusammenhang mit den Schichtenmodellen (s.o.) genannten Daten und Parametern sind folglich weitere Parameter zu bestimmen, die vor allem die Prozesse der Wasserbildung bzw. des Wasserverbrauchs durch biochemische Prozesse und die Wasserbildung durch Konsoli- dierungsprozesse beschreiben.
Seite 48: Der Wasserhaushalt Innerhalb Von Oberflächensicherungssystemen
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen 3.1. Die Oberflächensicherung als ein Sicherungselement im Multibarrierenkonzept Von in Deponien und Halden abgelagerten Stoffen können Gefahren ausgehen: - Verunreinigungen der übertägigen Umwelt (z.B. Abwehung von Papier, Plastikartikeln ...) - Verunreinigungen des Bodens und des Grundwassers (Transport von Schadstoffen über den Wasserpfad) - Luftverschmutzungen (Staubbelastung, Geruchsbelästigungen, Freisetzung von Gasen ...)
Seite 49: Arten Von Oberflächensicherungssystemen, Rechtliche Grundlagen
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 3.2. Arten von Oberflächensicherungssystemen, rechtliche Grundlagen Ziel der Oberflächensicherung ist die Reduzierung bzw. Unterbindung des infolge Nieder- schlags in den Deponie- bzw. Haldenkörper gelangenden Sickerwassers. Inwieweit eine Reduzierung ausreicht oder aber eine generelle Unterbindung gefordert werden muss, hängt vor allem von der Gefährdung ab, die von dem Deponie- bzw.
Seite 50 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bezüglich der Deponieklassen I und II (Abfälle mit geringem bis deutlichem Gefährdungs- potenzial) lehnt sich die Deponieverordnung an die seit 1993 gültige Technische Anleitung Siedlungsabfall (TASi) an (T , 1993), die für eine Oberflächensicherung den Schichtenaufbau als Dichtungssystem vorschreibt (vgl.
Seite 51 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für besonders überwachungsbedürftige Abfälle der Deponieklasse III gelten die in der Technischen Anleitung Abfall (TAA) festgelegten Anforderungen (T , 1991), die Oberflächensicherungssysteme einschließen. Analog zur Deponieklasse II ist ein Schichten- aufbau als Dichtungssystem vorgeschrieben. Der Schichtenaufbau ist äquivalent zum TASi- Aufbau (vgl.
Seite 52 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der entsprechend TAA bzw. TASi vorgegebene Regelaufbau muss nicht zum Ansatz kommen, wenn die Errichtung und der Betrieb zum Zeitpunkt des Inkrafttretens von TAA bzw. TASi nach den damals geltenden Bestimmungen zugelassen worden sind oder im Rahmen eines Planfeststellungsverfahrens öffentlich bekannt gemacht worden sind (nach , 1993).
Seite 53: Nachsorgezeitraum Völlig Unkalkulierbar (D.h. Auch Finanziell Unkalkulierbar) Wird
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Regelabdichtungssysteme sind zur Sicherung von solchen Deponien wenig sinnvoll und deshalb auch nicht vorgeschrieben, bei denen insbesondere in den ersten Jahren nach Schließung noch große Setzungen auftreten (T , 1993, E , 1998, B NGELMANN RÄCKER 2000).
Seite 54 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Dadurch, dass sich der Deponiekörper organisch „ausleben“ kann (mikrobieller Abbau, Setzungen), führt eine temporäre Sicherung langfristig gesehen dazu, dass die Sickerwasser- frachten geringer ausfallen und es ergeben sich häufig bezüglich der endgültigen Abdichtung und Folgenutzung größere Spielräume (L , 2000, B , 2002).
Seite 55 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Deponien, auf denen nach dem 01.06.1993 nur noch kurzzeitig und untergeordnet Abfälle abgelagert wurden. In Konsequenz dieses Erlasses kann die zuständige Behörde Lösungen, die von den Regelabdichtungen nach TASi (s. Abbildung 5) abweichen, akzeptieren, wenn auch damit die Schutzziele der TASi eingehalten werden können.
Seite 56 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── sensible Nutzungen: - Schutzgebiete, wasserwirtschaftliche Nutzungen - Wohnbebauung, Kleingärten u.ä. geplante Nachnutzung (inklusive unmittelbarer Deponieumgebung) Der Erlass des SMU "Stillegung von Deponien" ist methodisch umgesetzt in der Sächsischen Stillegungsmethodik Altdeponien des Sächsischen Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft (SMUL) vom Oktober 1999 (S , 1999), die vom Sächsischen Landesamt für Umwelt und Geologie im Jahre 2003 überarbeitet worden ist (L...
Seite 57 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Rekultivierungsschicht(en) Entwässerungsschicht(en) Dichtungsschicht(en) Ausgleichsschicht(en) - wasserhaushaltliche Wirkungsmechanismen: Dichtwirkung Entwässerung Wasserspeicherung Verdunstung Die Auswahl des geeigneten Oberflächensicherungssystems sollte entsprechend dem Gefährdungspotential (vgl. Tabelle 1) erfolgen: Oberflächenabdeckung: - für Deponiestandorte ohne Handlungsbedarf (K I) qualifizierte Abdeckung: - für Deponiestandorte mit beschränktem Handlungsbedarf (K II) unter der Voraussetzung, dass keine relevanten Austritte von Deponiegas erfolgen Oberflächenabdichtungssystem:...
Seite 58 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── In Abhängigkeit von den konkreten Standortbedingungen sind folglich objektbezogene Lösungen bezüglich einer Oberflächensicherung zu erarbeiten, in die u.a. wasserhaushaltliche Betrachtungen eingeschlossen sind. Die rechtlichen Grundlagen für Haldenabdeckungen sind für den Nichtjuristen nahezu unüberschaubar. Zur Anwendung gelangen können u.a.: - Bundesberggesetz (Bergrecht –...
Seite 59: Einflussfaktoren Auf Den Wasserhaushalt Von Oberflächensicherungssystemen
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 3.3. Einflussfaktoren auf den Wasserhaushalt von Oberflächensicherungssystemen 3.3.1. Wesentliche Einflussfaktoren Im folgenden sollen die Einflussfaktoren erläutert werden, die das wasserhaushaltliche Verhalten von Oberflächensicherungssystemen beeinflussen. Dabei gilt es, die folgenden wesentlichen Einflüsse zu erfassen und zu quantifizieren: - atmosphärische Einflussfaktoren (Witterung und Klima) - Morphologie - Bewuchs...
Seite 60 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Mittels der klimatischen Wasserbilanz ist es möglich, sich ohne großen Aufwand einen Überblick über Überschuss- und Defizitperioden bzw. über Überschuss- und Defizitgebiete zu verschaffen. Die langjährig mittlere klimatische Jahresbilanz für das Gebiet Deutschlands gestaltet sich recht unterschiedlich (s.
Seite 61 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Während in weiten Teilen des ostdeutschen Tieflandes sowie im Rheintalgraben die langjährig mittlere klimatische Wasserbilanz negativ ausfällt (im Regenschatten des Harzes, im Oderbruch und im Thüringer Becken bis unter –100 mm/a), sind die übrigen Teile durch eine positive klimatische Wasserbilanz gekennzeichnet.
Seite 62: Morphologie
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die klimatischen Bedingungen haben in Kombination mit den Eigenschaften der Rekulti- vierungsschicht entscheidenden Einfluss auf die Art und die Entwicklungsmöglichkeiten des Bewuchses (s. Abschnitte 3.3.3 bis 3.3.5). Die konkreten Witterungsverläufe eines kürzeren (i.d.R. innerjährlichen) Zeitabschnittes sind als Auslöser für die im Zusammenhang mit den klimatischen Einflussfaktoren genannten wasserhaushaltlichen Reaktionen anzusehen, so u.a.
Seite 63: Bewuchs
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Ein direkter Zusammenhang besteht zwischen der Hangneigung und der Oberflächenabfluss- bildung (S ., 1994, F , 1995, B , 1998, A , 2000). Ebenso CHROEDER ET AL ELDWISCH ERGER verhält es sich bezüglich der hypodermischen Abflussbildung (S ., 1994, CHROEDER ET AL , 1998) und der Abführung z.B.
Seite 64 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Bewuchs kann im Grunde als das oberste Sicherungselement angesehen werden und hat hierbei folgende Funktionen zu erfüllen (B , 1997, G , 2000 ÖNECKE ATTENDORF , 2000, W , 2001): OKOLLEK ATTENDORF a) Schutzfunktion: Der Bewuchs soll dazu beitragen, die Wirkung von Witterungseinflüssen zu reduzieren.
Seite 65 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── c) ästhetische Funktion: Nicht zuletzt soll der Bewuchs die Deponieansicht verbessern und zur Einbindung in die natürliche Umgebung beitragen. Mit den Funktionen, denen der Bewuchs gerecht werden soll, gehen die folgenden Anforde- rungen einher (s. u.a. W , 2000, G , 2000 ATTENDORF...
Seite 66: Vegetationstypen Auf Oberflächensicherungen
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 3.3.4.2. Vegetationstypen auf Oberflächensicherungen Je nach Standortbedingungen eignen sich für eine Begrünung von Oberflächensicherungen folgende Vegetationstypen (s. B , 1997, G , 2000 , 2001): ERGER OKOLLEK ATTENDORF - Grünlandvegetation (Gras-Krautvegetation), - Buschvegetation, - Wald (Laub-, Nadel- bzw.
Seite 67 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - aufsteigende Methangase (z.B. im Falle einer temporären Abdeckung) - Wassermangel während sommerlicher Trockenperioden - Nährstoffmangel - extrem saure bzw. extrem basische Bodenreaktionen - hohe Temperaturen (bis zu 65 °C) bzw. große Temperaturunterschiede Tag/Nacht - große Unterschiede im Erosionspotenzial auf kleinstem Raum Bei ganz extremen Standortbedingungen sind zusätzliche Maßnahmen zur Unterstützung einer Erstbegrünung notwendig, wie z.B.
Seite 68 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── getragen wird (W , 2000, G , 2000 ). Allerdings ist diese Gefahr um ATTENDORF OKOLLEK so kleiner, je besser das Saatgut an die konkreten Standortbedingungen angepasst ist , 1994, S , 1996). EUGEBOHRN EELIG RAKER...
Seite 69 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Versuche in Rekultivierungsschichten mit und ohne Kompostanreicherung ergaben nach (1997) eine Verminderung der maximalen Wurzeltiefe um ca. 20 – 40 % für den Fall INERT des kompostangereicherten Rekultivierungsmaterials wegen des darin erhöhten Nährstoff- potenzials.
Seite 70: Strauchbewuchs
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Insbesondere wegen der hohen Trockenstressanfälligkeit hat Miscanthus „Giganteus“ bislang keine weite Verbreitung als Bewuchs im Zusammenhang mit der Rekultivierung von Ablagerungen gefunden. 3.3.4.4. Strauchbewuchs Ein standortgerechter und voll entwickelter Strauchbewuchs zeichnet sich durch höhere Verdunstungsleistungen im Vergleich zu Gras aus.
Seite 71: Baumbewuchs
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 5: Straucharten mit geringen Wurzeltiefen nach K (1981) und L (1999) ONOLD Bevorzugter Bevorzugte Wurzeltiefe Wasserhaushalt Bodenarten Wolliger Schneeball trocken - frisch Ts, T, L flach Wasserschneeball feucht Ts, T, L flach Schlehe indifferent L, steinige Lehmböden...
Seite 72 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── optimalem Wasser- und Energiedargebot können die Verdunstungswerte auch wesentlich höher sein. In K (1977) findet sich für ein bewaldetes Untersuchungs- ÜNSTLE ITSCHERLICH gebiet bei Freiburg ein jährlicher Verdunstungswert von 1020 mm/a. Die o.g. Werte werden jedoch im Falle eines Nadelwaldes frühestens nach 10 – 20 Jahren und im Falle eines Laubwaldes frühestens nach 30 –...
Seite 73 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── (2000, 2001) fasst die erforderlichen Maßnahmen zur Etablierung eines Deponie- ÖNECKE waldes folgendermaßen zusammen: - Beachtung der standortlichen und klimatischen Verhältnisse - selbständige Verjüngung bei gezielter Förderung erwünschter Arten - mindestens drei-, besser vierschichtiger Aufbau (Krautschicht, Strauchschicht, niedere Baumschicht, herrschende Baumschicht) - Etablierung über verschiedene Etappen: Bestandsbegrünung Vorwald: Pionierbaum-...
Seite 74 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Pflegeaufwand ist nach B (2001) nur in den ersten Jahren höher als bei anderen ÖNECKE Bewuchsarten. Bereits nach 10 – 15 Jahren reduziert sich die Pflege auf ein bis zwei Mal je Jahrzehnt (vgl.
Seite 75: Natürliche Sukzession
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── abdichtung zumindest für Deponien der Klasse I eine Alternative zum TASi-Oberflächen- abdichtungssystem (vgl. Abschnitt 3.2, Abbildung 5) dar. Dies gilt in besonderem Maße auch für die Sicherung von Altablagerungen bzw. Altbergbauhalden, für die nicht zwingend Dichtungselemente vorgeschrieben sind.
Seite 76 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Seit nunmehr über 70 Jahren liegen Erfahrungen bezüglich der Sukzession von Kippen des Braunkohlenbergbaus vor. In F . (2002) werden entsprechende Ergebnisse für das ELINKS U mittedeutsche, rheinische und tschechische Revier zusammengefasst. Typisch für die natürliche Pflanzenbesiedlung auf Kippensubstraten ist, dass neben großregionalen Einflussfaktoren, die Unterschiede hinsichtlich des Sukzessionsverlaufes bedingen, auch starke Inhomogenitäten auf kleinstem Raum möglich sind.
Seite 77: Landwirtschaftliche Nutzung
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Vorteile der natürlichen Sukzession sind (W , 2001): ATTENDORF - kein Pflegeaufwand - die Etablierung standortangepasster Bewuchsarten - eine stetig steigende wasserhaushaltliche Wirksamkeit des Bewuchses - Bereicherung der Standortvielfalt vor allem in ökologisch verarmten Gebieten Die Anforderungen an Oberflächensicherungssysteme, deren Begrünung durch natürliche Sukzession erfolgen soll, sind analog derer, die im Fall eines Deponiewaldes (s.
Seite 78: Schlussfolgerungen Bezüglich Eines Optimalen Bewuchses Für Oberflächen- Sicherungen
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 3.3.4.9. Schlussfolgerungen bezüglich eines optimalen Bewuchses für Oberflächen- sicherungen Zusammenfassend kann festgestellt werden, dass es einen für alle Belange optimalen Bewuchs nicht gibt. Je nach dem, welche konkreten Standortbedingungen vorhanden sind und welche Vorstellungen es zu Folgenutzungen gibt, ist der Bewuchs hierauf abzustimmen. Durch einen geeigneten Bewuchs können das Sicherheitsniveau einer Deponie erhöht und die Gefahren für die Schutzgüter Boden und Grundwasser durch belastetes Sickerwasser verringert werden, gerade unter dem Blickwinkel, dass die Funktionalität des Bewuchses bei...
Seite 79: Rekultivierungsschicht
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - mehrschichtige Abdichtungssysteme, in die wasserhaushaltlich recht verschieden wirk- same Schichten integriert sind (Rekultivierungsschicht(en), Entwässerungsschicht(en), Dichtungsschicht(en), Ausgleichsschicht(en), ggf. weitere Schichten wie z.B. Wurzel- sperren) für Ablagerungen mit spürbarem Gefährdungspotenzial Eine zentrale Stellung bezüglich des Einflusses auf den Deponie- bzw. Halden- wasserhaushalt haben folglich die zur Oberflächensicherung verwendeten Materialien selbst.
Seite 80 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Rekultivierungsschicht ist bis in die 1990-er Jahre hinein keine herausragende Bedeutung beigemessen worden. Sowohl in der Technischen Anleitung Abfall (T , 1991) als auch in der Technischen Anleitung Siedlungsabfall (T , 1993) finden sich kaum konkrete Forderungen zu wasserhaushaltlich relevanten Parametern z.B.
Seite 81 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── wirksam anzusehen. Damit sind der Bewuchs und die Rekultivierungsschicht im Grunde die beiden einzigen oberflächlichen Sicherungselemente, die prinzipiell die TASi-Langzeit- forderungen erfüllen (T , 1993). In der Deponieverordnung (D , 2002) werden die Anforderungen an die Rekultivierungs- schicht zwar erweitert, aber nicht viel konkreter gefasst als in den Technischen Anleitungen Abfall bzw.
Seite 82 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - geringes Lösungs- und Austragspotential von Stoffen, die in der Entwässerungsschicht und ggf. in einer Kapillarsperre ausfallen und deren Durchlässigkeit verringern können - ausreichende pflanzenverfügbare Nährstoffgehalte, günstige Bodenreaktion und Pufferung In den Empfehlungen und Verordnungen (G , 2000 , 2002) spiegelt sich deutlich wieder, um wie viel mehr die Rekultivierungsschicht in den letzten 10 –...
Seite 83 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Oberhalb der Feldkapazität versickert das Wasser in den weiten Grobporen so schnell, dass es von den Pflanzenwurzeln nicht aufgenommen werden kann (weite Grobporen sind jedoch für die Bodendurchlüftung wesentlich und damit im Zusammenhang mit der Luftkapazität interessant, s.u.).
Seite 84 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 7: Eignung von Böden als Rekulti- vierungsmaterial für Oberflä- chensicherungen (nach K ONLOD ., 2004, verändert) Reine Sande und Tone erreichen nach A (1994) keinen nFK-Wert von 20 Vol.-%. ODEN Stein- und Kiesanteile vermindern ebenfalls das pflanzenverfügbare Wasser. Hingegen erhöht sich die nutzbare Feldkapazität für den Fall des Vorhandenseins organischer Substanz zum Teil deutlich (für Schluffe um bis zu 7 Vol.-%, A , 1994).
Seite 85 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Generell schwierig gestaltet sich die Abschätzung, inwieweit sich die im Einbauzustand erreichten nFK-Werte langfristig (Jahre, Jahrzehnte) vor allem infolge Eigenkonsolidierung, Bioturbation (Regenwürmer, Maulwürfe) und Wurzelentwicklung verändern. Die Menge an pflanzenverfügbarem Wasser ist nicht allein von der nutzbaren Feldkapazität abhängig.
Seite 86 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die effektive Durchwurzelungstiefe liegt für Schluffe und Lehme bei ca. 1 m sowie für Sande zwischen 0,5 und 0,8 m (jeweils für mittlere Lagerungsdichte, A , 1994). Zu ODEN beachten ist, dass diese Werte für einjährige Pflanzen gelten. Da zur Rekultivierung von Ablagerungen i.d.R.
Seite 87: Entwässerungselemente
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Mindestwerte für die Luftkapazität sind für Rekultivierungsmaterialien zwar nicht zwingend vorgeschrieben. Unter Zugrundelegung der Bodenkundlichen Kartieranleitung (A ODEN 1994) muss jedoch von einem Mindestwert von 4 Vol.-% (unterer Grenzwert für mittlere Luftkapazität) ausgegangen werden. Nach A (1994) erfüllen alle Bodenarten mit ODEN Ausnahme tonreicher Böden diesen Mindestwert, mittlere Lagerungsdichte vorausgesetzt.
Seite 88 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Entwässerungsschichten sind zwingend vorgeschrieben für alle Deponieoberflächen- sicherungen mit Dichtungselementen (Deponieklassen I – III, vgl. Abschnitt 3.2). Die Anforderungen an mineralische Dichtungsschichten lassen sich wie folgt kurz zusammenfassen: - Mindestschichtmächtigkeit: 30 cm (D , 2002) - minimale gesättigte hydraulische Leitfähigkeit: 1 m/s (D...
Seite 89: Dichtungselemente
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── aufgezeigt (vgl. auch Abschnitt 5.3.2). In die Berechnungen der hydraulischen Rand- bedingungen (Zustrommengen von oben und Abstrommengen nach unten) finden Berech- nungsgrößen von Wasserhaushaltsmodellen Eingang (s. ebenfalls Abschnitt 5.3.2). Der Einfluss von Durchwurzelung, Verockerung und Substrateintrag auf das Drainvermögen kann näherungsweise durch Abminderungsfaktoren berücksichtigt werden (G ARTUNG, , 1999, G...
Seite 90 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zur Beurteilung der Leistungsfähigkeit von Dichtungsschichten werden die in der Tabelle 8 aufgeführten Kriterien herangezogen. T abelle 8: Maßgebende Leistungen von Deponiedichtungen (aus G , 1997 , 2003) LBERS Leistungen Eigenschaften Einwirkungen Konvektionsverhalten - hydraulischer Gradient - Durchtrittszeit - Schadstoff...
Seite 91 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im folgenden sollen die o.g. Dichtungselemente aus wasserhaushaltlichem Blickwinkel charakterisiert werden. Mineralische Dichtungsmaterialien: Mineralische Dichtungsmaterialien bestehen i.d.R. aus natürlichen feinkörnigen Substraten (z.B. Tone), welche ggf. noch durch Zuschlagsstoffe (z.B. Bentonit) vergütet werden können , 1995).
Seite 92 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Dichtungsmaterialien im Unterschied zu Rekultivierungs- und Entwässerungsmaterialien kaum größere Poren auf. Bei zunehmender Wasserspannung werden zunächst folglich kaum Poren entwässert. Der Wassergehalt nimmt nur geringfügig ab (vgl. Abbildung 9). Abb. 9: Wasserspannungs-Wasser- gehaltscharakteristika (pF- Kurven) für verschiedene mineralische Materialien...
Seite 93 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── zu einer Durchwurzelung der Dichtschicht kommen, wobei bereits vorhandene Haarrisse (s.o.) genutzt werden. Selbst wenn nach dem Ende der Austrocknungsperiode wieder verstärkt die weiter oben liegenden Wurzelbereiche in Aktion treten und die unteren Wurzelbereiche teilweise sogar absterben, bleiben in dem bindigen Dichtungsmaterial doch die Wurzelkanäle zurück, die zu einer rapiden Zunahme der Wasserwegsamkeit führen können.
Seite 94 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Verlust der Dichtungseigenschaften infolge Schwundrissbildung und Durchwurzelung ist ein weitestgehend irreversibler Prozess, so er einmal aufgetreten ist. Ein Beispiel hierfür ist in der Abbildung 11 dargestellt. Wiederum handelt es sich um Messergebnisse, die auf einem Testfeld der Deponie Hamburg-Georgswerder gewonnen worden sind, wobei auch in diesem Fall die mineralische Dichtungsschicht (saale-eiszeitlicher Geschiebemergel) von nur 75 cm Rekultivierungsschicht und 25 cm Drainschicht überdeckt ist (M...
Seite 95 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 12: Zeitlicher Verlauf der Wasserspannung in der mineralischen Dichtschicht (aus ., 2002) ELCHIOR U Berechnungen auf Grundlage der gemessenen maximalen Sickerwassermengen ergeben für das Beispiel innerhalb weniger Jahre eine Zunahme der Wasserleitfähigkeit um mehr als zwei Größenordnungen (M , 1993) von etwa 1 m/s (Einbauzustand) auf ca.
Seite 96 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── der Proctorkurve eine langfristig stabile Dichtwirkung erreichen lässt. Der Einbau des mineralischen Dichtungsmaterials sollte folglich bei Wassergehalten kleiner dem optimalen Wassergehalt erfolgen und sich an dem infolge Austrocknung zu erwartenden minimalen Wassergehalt orientieren. Diese Empfehlung steht im Wiederspruch zu den Forderungen der TA Siedlungsabfall (T , 1993) und der Deponieverordnung (D , 2002), nach denen der...
Seite 97 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - ausreichend hohe nutzbare Feldkapazität der Rekultivierungsschicht (vgl. Abschnitt 3.3.5.2) - ausreichende Luftkapazität der Rekultivierungsschicht (s. ebenfalls Abschnitt 3.3.5.2) - an die Standortverhältnisse und die Mächtigkeit der Rekultivierungsschicht angepasster Bewuchs (s. auch Abschnitt 3.3.4) - unbedingte Verhinderung der Durchwurzlung der Dichtschicht, ggf.
Seite 98: A , 2004 A ) Werden Für Kdb
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abschließend soll darauf hingewiesen werden, dass es Überlegungen gibt (L , 2004), unter günstigen meteorologischen Standortbedingungen (Jahresniederschlagshöhen unter 650 mm/a und günstige jahreszeitliche Niederschlagsverteilung) im Falle der Deponieklassen I und II auf eine mineralische Abdichtung zu verzichten, wenn durch geeignete Berechnungs- verfahren nachgewiesen werden kann, dass mit keiner nennenswerten Sickerwasserbildung (unter ca.
Seite 99 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Durchsickerungsmengen entstehen praktisch nur dadurch, dass Wasser durch Fehlstellen hindurchsickert, die bei der Herstellung und Verlegung entstehen können. Im Herstellungs- prozess entstehende Fehlstellen sind im allgemeinen kleiner als die Dicke KDB (nach T 1993 bzw.
Seite 100 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Unabhängig davon, ob Natrium- oder Calciumbentonit als Abdichtungsmaterial Verwendung findet, besteht für geosynthetische Tondichtungsbahnen eine Gefährdung hinsichtlich Austrocknung und Durchwurzelung ähnlich mineralischen Dichtungsschichten (M ELCHOIR 1996). vergütete mineralische Dichtungsmaterialien: Die Eigenschaften mineralischer Materialien lassen sich durch den Zusatz geeigneter Stoffe verbessern.
Seite 101: Asphaltabdichtung
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Das Polymer besteht aus einer polyethylenähnlichen Kohlenstoffhauptkette mit hoher Molmasse und funktionellen Seitengruppen, die eine starke sorptive Bindungen mit dem Tonmineral Bentonit eingehen, so dass ein praktisch irreversibles Netz aus Polymer und Bentonit entsteht (T , 2005).
Seite 102 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Kapillarsperre: Eine Kapillarsperre besteht aus zwei übereinander liegenden Schichten (s. z.B. W OHNLICH 1991, 1994, J , 1997, S , 1999, , 1999, B , 2001, B ELINEK TEINERT VON DER AUER ARTH 2003): - einer oben liegenden Kapillarschicht (KS) aus feinerem Material (i.d.R.
Seite 103 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 15: Beispiel für eine berechnete Wasserspannungs-k -Beziehung für eine KS (Fein- sand) und eine KBS (Kies) (nach B ., 1994) RUNSCHLIK U Hinsichtlich einer optimalen Wirkungsweise der Kapillarsperre ist ein deutlicher Sprung der Porengrößenverteilung an der Schichtgrenze von der feinkörnigeren KS zur grobkörnigeren KBS notwendig.
Seite 104 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 16: Bereiche geeigneter Korngrößenverteilungen für KS und KBS (aus B RUNSCHLIK ., 1994) An der Schichtgrenze von KS und KBS herrschen gleiche Wasserspannungen, nicht jedoch gleiche Wassergehalte. Abbildung 17 verdeutlichet, dass die oberhalb liegende feinkörnigere KS bei gleicher Wasserspannung einen höheren Wassergehalt aufweist als die unterliegende grobkörnigere KBS.
Seite 105 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── permanenter Welkepunkt Feldkapazität Wassergehalt [Vol.-%] KS (Feinsand) KBS (Feinkies) Abb. 17: Wasserspannungs-Wassergehaltskurven für KS (Feinsand) und KBS (Feinkies) nach AG B (2005), Feinkies extrapoliert ODEN Nahe der Wassersättigung (Schnittpunkt der beiden Kurven in Abbildung 15) muss das System zwangsläufig versagen.
Seite 106: Sonstige Sicherungsmaßnahmen
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Gegenwärtig existiert noch keine analytische Bemessungsmethodik. Die Wirksamkeit einer zu planenden Kapillarsperre kann letztendlich nur einzelfallbezogen in speziellen Kipp- rinnenversuchen ermittelt werden (vgl. z.B. W , 1991, S , 1999, K , 2000, OHNLICH TEINERT ÄMPF...
Seite 107 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Sauerstoffmangel (z.B. in stauwasserbildenden Horizonten, zumindest für Böschungs- bereiche wegen der Verminderung der Standsicherheit problematisch) - lebensfeindliche chemische Bedingungen (z.B. extreme pH-Werte, Substratverfestigungen infolge von Ausfällungen) - den Einsatz von künstlichen Materialien (Kunststoffdichtungsbahn, Wurzelsperrmatte, Drainbeton, Glassplitt) Nach L (1995) sind derzeit einzig und allein Kunststoffdichtungsbahnen in der Lage,...
Seite 108: Wesentliche Hydrologische Prozesse In Oberflächensicherungen
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 3.4. Wesentliche hydrologische Prozesse in Oberflächensicherungen und Möglich- keiten einer Quantifizierung 3.4.1. Infiltration, Oberflächenabflussbildung Der Infiltrationsvorgang, der als Eintritt des Wassers in den Boden durch dessen Oberfläche zu definieren ist (s. u.a. D ., 1980, M , 1992), hat innerhalb des YCK U...
Seite 109 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Bodenfeuchtezustand, - Schichtungsverhältnisse (Möglichkeit des Wasseraufstaus) - Oberflächengefälle und - Hanglänge. Phase 1: Sättigungsphase Phase 2: Rückgangsphase nichtlinear abnehmender Infiltrationsrate (infolge abneh- mender Wasser- spannung ψ an der Oberfläche) Phase 3: Rückgangsphase konstanter Infiltrationsrate (infolge kon-...
Seite 110: Wasserbewegung
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 3.4.2. Wasserbewegung Die Theorie der Wasserbewegung für Böden im allgemeinen ist in einer Vielzahl von Publikationen beschrieben (s. z.B. I , 1963, 1975, 1976, H , 1980, G , 1986, ILLEL ARDNER ., 1988, K , 1994).
Seite 111 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für den Wassertransport in der Aerationszone im allgemeinen und in Oberflächensicherungs- systemen im speziellen sind für die meisten Anwendungsfälle im Zusammenhang mit wasserhaushaltlichen Untersuchungen jedoch ausschließlich von praktischer Bedeutung: - das Gravitationspotenzial ψ : in versickerungsrelevanten Perioden im Ergebnis von infil- trationswirksamen Niederschlägen (prinzipiell in allen Oberflächensicherungsschichten auftretend)
Seite 112 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - starrer, sich zeitlich und räumlich nicht verändernder, homogener und isotroper Porenraum - räumlich zusammenhängendes, inkompressibles Porenwasser mit homogener Dichte - unbegrenzte Verformbarkeit des Porenwassers bei der Einwirkung von Schubspannungen ´sche Flüssigkeit) EWTON - keine Entgasung, keine chemischen Wechselwirkungen Porenwasser/Gestein - eindimensionale, stationäre und laminare Strömung Für Oberflächensicherungen von Bedeutung bezüglich der Anwendbarkeit des D...
Seite 113 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 20: Gültigkeitsbereich des D -Gesetzes ARCY (vereinfacht nach ATTHESS BELL 1983, aus H AIMERL 2001) Nach B . (1993) gewinnen im postlinearen Bereich zunehmend Trägheitskräfte USCH U (Zentrifugalkräfte, Stoßverluste infolge Querschnittsänderungen, ...) an Bedeutung. Bei sehr hohen Strömungsgeschwindigkeiten treten Turbulenzen und damit turbulente Reibungskräfte auf.
Seite 114 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zur Quantifizierung des stationären ungesättigten Wasserflusses kann die D ARCY -Gleichung (B , 1907) verwendet werden: UCKINGHAM UCKINGHAM ∂ ψ Q = - k(ψ, Θ) ── ∂ mit: k(ψ, Θ) - ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit [m/s] ψ...
Seite 115 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Kontinuitätsgleichung (Masseerhaltungsgesetz) notwendig. Die Verbindung von D ARCY -Gleichung Kontinuitätsgleichung führt -Gleichung UCKINGHAM ICHARDS , 1931): ICHARDS eindimensionale Form (bei nach oben gerichteter z-Achse): ∂ ∂ ∂ Θ ψ ── = ── k(ψ, Θ) ── ∂...
Seite 116 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Beziehung zur Ermittlung der ungesättigten hydraulischen Leitfähigkeit: –m {[1 - (α / ψ /) [1 + (α / ψ /) k(ψ) = k ─────────────────────── [1 + (α / ψ /) mit: k(ψ) - ungesättigte hydraulische Leitfähigkeit [cm/d], abhängig von ψ bzw. über Gleichung 8 abhängig von Θ...
Seite 117: Verdunstung
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 3.4.3. Verdunstung In Oberflächensicherungen kommen prinzipiell alle Arten der Verdunstung (Transpiration durch Pflanzen, Bodenevaporation, Interzeption, vgl. Abschnitt 2.1) vor. Da eine Begrünung integraler Bestandteil von Sicherungsmaßnahmen ist (s. Abschnitt 3.3.4), haben die Transpiration sowie die Interzeption im Vergleich zur Evaporation einen ungleich höheren Stellenwert.
Seite 118: Notwendigkeit Der Modellierung Von Hydrologischen Prozessen In Ober
3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── orte als auch für bewachsene Standorte unter Berücksichtigung von petrophysikalischen, pflanzenphysiologischen und klimatischen Parametern. Der Verdunstungsprozess wird dabei in seine Bestandteile Evaporation und Transpiration aufgesplittet und separat berechnet. 3.5. Notwendigkeit der Modellierung von hydrologischen Prozessen in Oberflächen- sicherungssystemen Die vorangegangenen Kapitel 3.2 bis 3.4 haben verdeutlicht, dass es zum einen eine Vielzahl von wasserhaushaltlich relevanten Prozessen gibt, die in Oberflächensicherungssystemen...
Seite 119 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Abbildung 24 soll einen Überblick über die Steuerungsmöglichkeiten bezüglich des Wasserhaushaltes von Oberflächensicherungen vermitteln. Oberflächensicherungssysteme lassen sich folglich in entscheidendem Maße durch Betrachtungen zum Wasserhaushalt analysieren und optimieren. Dabei sind recht unterschiedliche Optimierungskriterien anzusetzen (s.
Seite 120 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 9: Optimierungskriterien bezüglich des Wasserhaushaltes von Oberflächensicherungen klimatisch von be- Kriterien (Reihenfolge = Wertigkeit) wesentliche Abhängigkeiten sonderem Interesse SICKERWASSERMENGEN: - klimatische Bedingungen - langjährig mittlere - innerhalb der Oberflächensicherung - Schichtenaufbau Verhältnisse - in den Deponiekörper - Schichteigenschaften - Nassperioden...
Seite 121 3. Der Wasserhaushalt innerhalb von Oberflächensicherungssystemen ──────────────────────────────────────────────────────────────── a) Planungsphase: - Vergleich verschieden aufgebauter und parametrisierter Oberflächensicherungssysteme hinsichtlich der hydrologischen Wirksamkeit - Abschätzung der langfristigen hydrologischen Wirksamkeit von Oberflächensicherungs- systemen - Optimierung einzelner Sicherungsschichten hinsichtlich ihrer wasserhaushaltlichen Wirk- samkeit - Ermittlung von Parametern, die besonders sensitiv auf den Wasserhaushalt wirken und folglich im Rahmen der Qualitätsüberwachung während des Einbaus eine hohe Bedeutung haben b) Risikoabschätzung:...
Seite 122: Das Deponie- Und Haldenwasserhaushaltsmodell Bowahald
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD 4.1. Modelltyp Der Begriff „Modell“ wird in den verschiedenen Wissenschaftsdisziplinen nicht einheitlich verwendet. So kommt z.B. B (1984) allein auf 15 verschiedene Bedeutungen für den REZINKA Bereich der Pädagogik. In den Naturwissenschaften ist ein Modell häufig als Abbild der Natur definiert.
Seite 123 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Ebenfalls vielfältig sind die Möglichkeiten einer Klassifizierung von Modellen. In B ERGER (1998) wird ein diesbezüglicher Überblick gegeben. Die Abbildung 26 zeigt eine Klassifizierungsmöglichkeit auf, in der die wesentlichen Kriterien einer Modellklassi- fizierung, wie sie sich auch in anderen Quellen (z.B. B ., 1995, P ., 1997, USCH U...
Seite 124: Zur Historie Des Modells
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── 4.2. Zur Historie des Modells Seinen Ursprung hat das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD im Bodenwasserhaushaltsmodell BOWAM, dessen Anfänge in die 1980-er Jahre zurückgehen , 1985, 1989, P ., 1986, G , 1988) und das zunächst als hydrologisches UNGER ESCHKE ET AL URTZ...
Seite 125: Möglichkeiten Und Grenzen Der Anwendung Von Bowahald
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── - die Möglichkeit der Modellierung einer zeitvariablen Vegetationsentwicklung hinsichtlich Bewuchsart, Bedeckungsgrad, Wurzelgeometrie und Entwicklungsstadien, wodurch z.B. die natürliche Sukzession (s. Abschnitt 3.3.4.6) eines Standortes nachbildbar wird - eine Zugriffsmöglichkeit auf programminterne Bodenparameterdateien auf Grundlage der Bodenkundlichen Kartieranleitung (A , 1994, 2005) bzw.
Seite 126 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Hauptanwendungsbereiche des Modells sind: - Wasserhaushaltsuntersuchungen zum Istzustand einer Halde bzw. Deponie - Planungsszenarien in Bezug auf die wasserhaushaltliche Optimierung einer Oberflächen- sicherung (Schichtenaufbau, Schichtparameter) - Sickerwasserprognosen von Halden-/Deponieflächen (entsprechend Forderung der Bundes-Bodenschutz- und Altlastenverordnung, B V, 1999) - Einschätzung der Chancen für eine ausreichende Vegetationsentwicklung sowie Unter-...
Seite 127: Modellstruktur, -Ein- Und -Ausgabegrößen, Zeitliche Und Räumliche Dis
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Keine Eignung besteht für Kapillarsperren (s. Abschnitt 3.3.5.4). Ferner ist das Modell wegen der hohen Bedeutung des Sekundärporensystems, der hohen Parameterunsicherheiten und ggf. dem Stattfinden von aeroben/anaeroben bzw. thermischen Wasserumsetzungs- prozessen in Ablagerungen (vgl. Abschnitt 2.2.3) nur bedingt für nicht oberflächengesicherte Deponien/Halden anwendbar.
Seite 128 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Niederschlag (1971, 1994), R (1995) - gebiets- und saisonal variable Nieder- ICHTER schlagskorrektur - Niederschlagssynthetisierung Interzeption (1960), E . (1963), - Bewuchsart ERIAM CKSTEIN U (1975), D . (1980), - Vegetationsbedeckungsgrad UNGHANS YCK U (1983) - Bestandsalter OYNINGEN...
Seite 129 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 10: Wesentliche Ein- und Ausgabewerte des Modells BOWAHALD Eingabedaten und -parameter: Meteorologische Daten (Diskretisierung: Tages-, Monatswerte, langjährige Monatsmittel): - mittlere Lufttemperatur - mittlere Luftfeuchtigkeit - Summe der Globalstrahlung bzw. Sonnenscheindauer - mittlere Windgeschwindigkeit - Summe der Niederschlagsmenge, ggf.
Seite 130: Theorie Der Wasserhaushaltsmodellierung In Bowahald - Modellinhalt
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Das Modell BOWAHALD ist für jedes Hydrotop einzeln anzuwenden. Soll der Wasser- haushalt für ein Objekt, das aus mehreren Hydrotopen besteht, modelliert werden, so müssen die Ergebnisse eines jeden Hydrotops entsprechend der Flächenanteile der Einzelhydrotope gewichtet werden.
Seite 131 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Wegen des höheren Anteils gering intensiver Niederschläge und des Auftretens von Schnee sind die Messfehler (insbesondere des Wind- und Benetzungsfehlers, die in Deutschland den größten Anteil am Gesamtfehler ausmachen, D , 1995) im Winter deutlich ESCHKE höher als im Sommer.
Seite 132 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Je nach regionaler Lage (Gebietszuordnung) und Geschütztheit der Messstation ergeben sich monatsvariable prozentuale Faktoren, die in der Tabelle 12 aufgeführt sind. Es wird deutlich, dass mit Ausnahme einer stark geschützten Stationslage die jährlich mittleren Korrekturwerte über den ehemals pauschal angesetzten Werten von 9 bzw.
Seite 133 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Vorteil einer Verwendung von monatlichen meteorologischen Daten liegt im geringeren Aufwand bezüglich Datenbeschaffung und Handling im Vergleich zu täglichen Werten begründet. Dies ginge allerdings zu Lasten der Simulationsgenauigkeit, wenn nicht eine modellinterne Simulation auf Tagesbasis erfolgen würde. Hierfür werden aus den wesent- lichen monatlichen meteorologischen Daten Temperatur und Niederschlag tägliche Werte synthetisiert.
Seite 134 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 28: Zur Niederschlags- synthetisieung nutzte frei verfüg- bare DWD-Statio- nen (Kartengrund- lage: DWD, Sta- für die Niederschlagssynthetisierung genutzte Stationen tionskennzeichnung sonstige Stationen s. Anlage 3) Bezüglich der Synthese des zweitgrößten und aller weiteren Tagesniederschlagssummen hat sich im Ergebnis von Regressionsuntersuchungen (Programm Regres 3.3, S CHUMACHER 1995) eine Exponentialgleichung als Gleichung mit der besten Anpassung gezeigt:...
Seite 135 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 13: Innerjährliche Verteilung von Niederschlagshäufigkeiten und Tagesmaximum des Niederschlages Monat Niederschlagshäufigkeit [%] Maximum der Tagesniederschlages [%] (Jahreshäufigkeit = 100 %) (bezogen auf die Monatsniederschlagssumme) Januar 29,7 Februar 31,7 März 34,1 April 36,5 38,7 Juni 40,5...
Seite 136 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Liegen keine Messwerte zur Niederschlagsverteilung vor, so wird A = 130 gesetzt (hierfür ergaben sich im Mittel für alle untersuchten Stationen die besten Ergebnisse). Die Zuordnung der synthetisierten Niederschläge zu den einzelnen Tagen erfolgt nach dem Zufallszahlen- prinzip.
Seite 137: Langjährige Monatliche Mittelwerte
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Detailergebnisse enthalten die Anlagen 4 (Synthese auf Grundlage monatlicher Mess- werte) und 5 (Synthese auf Grundlage langjährig monatlicher Mittelwerte). Tabelle 14: Gemessene und BOWAHALD-synthetisierte Niederschläge für ausgewählte Messstationen des DWD Mittlere Monatliche Messwerte Status Messung Synthese...
Seite 138 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Jahressummen sowie das mittlere Tagesmaximum des Niederschlages werden unabhängig davon, ob monatliche Messwerte oder langjährig monatliche Mittelwerte zur Synthetisierung genutzt werden, ohne jegliche Abweichungen synthetisiert. Die Abwei- chungen bezüglich der Verteilung der Niederschläge (Niederschlagstage mit Niederschlags- summen von mindestens 0,1, 1 und 10 mm/d) sind alles in allem gering.
Seite 139 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── permanenter Welkepunkt (pF = 4,2): 11 Vol.-% - 0,3 m mächtige Drainschicht (k -Wert = 1 m/s) nur im Fall des Systems 2 - 0,5 m mächtige Dichtschicht (k -Wert = 5 m/s) nur im Fall des Systems 2 - 0,5 m mächtige Ausgleichsschicht (wasserhaushaltlich neutral, k -Wert = 1...
Seite 140 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── In Auswertung der in der Tabelle 15 sowie in den Anlagen 6 und 7 dokumentierten Modell- ergebnisse lassen sich folgende Schlussfolgerungen bezüglich des Einflusses der Zeitdiskreti- sierung der verwendeten meteorologischen Daten auf die Simulationsergebnisse ableiten: - Unabhängig von der Zeitdiskretisierung der meteorologischen Daten werden die unterschiedlichen Reaktionen der beiden Systeme vor allem in Bezug auf die Aufsplittung des Sickerwassers in hypodermischen Abfluss und Restdurchsickerung deutlich.
Seite 141 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── langjährig monatlicher Mittelwerte gibt. Zurückzuführen ist dies auf eine Vergleich- mäßigung der modellierten Bodenfeuchte im Falle langjährig monatlicher Mittelwerte. Trockene Einzeljahre bzw. trockene Perioden, die geringe Bodenfeuchtewerte bedingen und folglich zu einer eingeschränkten Verdunstung führen (vgl. Abschnitt 4.5.8.4), fehlen ja im Falle der Verwendung langjährig monatlicher Mittelwerte.
Seite 142: Modellierung Der Interzeption
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── 4.5.2. Modellierung der Interzeption 4.5.2.1. Definition und Haupteinflussfaktoren der Interzeption Die Interzeption ist der Teil des Niederschlages, der bei Vorhandensein einer Vegetationsdecke auf diese auftrifft, von ihr zurückgehalten wird und evaporativ verdunstet, ohne die Bodenoberfläche zu erreichen (s. u.a. D ., 1980, B YCK U AUMGARTNER...
Seite 143: Maximales Interzeptionsspeichervermögen
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Interzeptionsverdunstung wird im Modell BOWAHALD über folgende Stufen realisiert: - Ermittlung des maximalen Interzeptionsspeichervermögens - Ermittlung des realen Interzeptionsspeichervermögens - Berechnung der Interzeptionsverdunstung - Ermittlung des Niederschlages, der die Halden- bzw. Deponieoberfläche erreicht 4.5.2.2.
Seite 144 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Tabelle 16 enthält Angaben zu den im Modell BOWAHALD verwendeten Werten bezüglich des maximalen Interzeptionsspeichervermögens bzw. des maximalen Blattflächen- index für verschiedene BOWAHALD-relevante Bewuchsarten. Tabelle 16: Maximale Speichervermögen S für verschiedene Waldtypen und maximale Blattflächenindizes BFI für verschiedene landwirtschaftliche Kulturen (in Anlehnung an J...
Seite 145: Ermittlung Des Realen Interzeptionsspeichervermögens
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Jungwuchs (bis zum Beginn des Kronenschlusses): = 0,45 S MAX, JUNGWUCHS - Dickung (< 5 cm mittlerer Brusthöhendurchmesser): = 0,65 S MAX, DICKUNG - Stangenholz (< 20 cm Brusthöhendurchmesser): = 0,9 S MAX, STANGENHOLZ - Altholz (≥...
Seite 146 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für Nadelbäume resultiert der jahreszeitliche Gang des realen Interzeptionsspeichers S aus der Überlagerung von Nadelwuchs- und Nadelabwurf (s. Abbildung 29). Dabei sind insgesamt drei Entwicklungsstadien relevant: - Stadium I: Überlagerung von Nadelabwurf und Maiwuchs (Mai/Juni) - Stadium II: Gleichgewicht zwischen Nadelwachstum und Nadelabwurf (Juli/August) - Stadium III: ausschließlich Nadelabwurf (September-April) Abb.
Seite 147 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── In der Abbildung 30 sind die jahreszeitlichen Gänge des realen Interzeptionsspeichers S für die beiden Laubwaldtypen dargestellt. Abb. 30: Jahreszeitlicher Gang der realen Interzeptionsspei- cherkapazität für Laub- wald (nach D UTELOFF 1987) Um der Tatsache Rechnung zu tragen, dass mit zunehmender Meereshöhe die Vegetationsperiode kürzer wird, erfolgt im Modell eine Korrektur des Kalendertages (nach , 1970): EYNERT...
Seite 148: Berechnung Der Interzeptionsverdunstung
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 31: Jahreszeitlicher Gang Blattflächen- indzes für verschie- dene landwirtschaft- liche Kulturen (nach OYNINGEN UENE 1983) In BOWAHALD werden die jahreszeitlichen Verläufe des realen Interzeptionsspeichers für Bäume bzw. des Blattflächenindex für landwirtschaftliche Kulturen in Abhängigkeit von der Vegetationsart auf Grundlage des ggf.
Seite 149 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Das Interzeptionsmodell von M (1960) beruht auf der Annahme einer exponentiellen ERIAM Auffüllung des Interzeptionsspeichers (1. Summand), das um ein Verdunstungsglied (2. Summand) erweitert ist. Für große Niederschlagshöhen ist die Interzeptionsverdunstung folglich nur noch vom Verdunstungsglied abhängig, der 1. Summand ist dann gleich dem Interzeptionsspeicher S.
Seite 150: Ermittlung Des Die Oberfläche Erreichenden Niederschlages
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── 4.5.2.5. Ermittlung des die Oberfläche erreichenden Niederschlages Die Ermittlung des die Oberfläche erreichenden Niederschlages ist denkbar simpel und beruht auf der Anwendung der einfachen Bilanzgleichung: = P – EI (16) - Bestandsniederschlag (Niederschlag, der die Oberfläche erreicht) [mm] - Freilandniederschlag [mm] - Interzeptionsverdunstung [mm] 4.5.3.
Seite 151 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Schneedecke zurückgehalten werden kann. Das Retentionsvermögen ist von folgenden Faktoren abhängig (s. u.a. B , 1990, M , 1992, D AUMGARTNER IEBSCHER AIDMENT , 1995): ESCHKE - vom Wärmeaustausch an der Schneeoberfläche (Strahlung, Konvektion, Kondensation) - von der Verdichtung infolge Eigengewichts - vom Einsickern von Schmelzwasser u./o.
Seite 152 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Aus Tabelle 17 wird deutlich, dass für praktische Belange, wie z.B. Deponie- und Halden- wasserhaushaltsuntersuchungen derzeit im Grunde ausschließlich empirische Formeln in Frage kommen, die auf Vereinfachungen der Wärmehaushaltsverfahren beruhen und mit wenigen Parametern auskommen. Ein auch international gebräuchliches Verfahren ist das Tagesgradverfahren (s.
Seite 153 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Tagesgradfaktor k ist in BOWAHALD kein zeitlich konstanter Parameter (vgl. Abbildung 33). Er ist zu Beginn der Schneeschmelzperiode klein, weil: - die Schneedecke zunächst einmal auf 0 °C erwärmt werden muss, - nur die wärmsten Teile des betrachteten Hydrotops zur Schneeschmelze beitragen, - das Strahlungs-Absorptionsvermögen klein ist (der Schnee ist noch weiß), - das Wasserspeichervermögen (Retention) der Schneedecke einer schnellen Wasserabgabe entgegenwirkt.
Seite 154 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Genauigkeit der Schneeschmelzmodellierung ist für tägliche meteorologische Daten am höchsten, weil mit real gemessenen Temperaturen modelliert wird. Bei Verwendung von gemessenen Monatswerte bzw. langjährigen Monatsmittelwerten wird die Modellierung wegen der Verwendung synthetisch erzeugter Tagesmitteltemperaturen zunehmend ungenau. Die Synthese der Tagesmitteltemperaturen erfolgt für gemessene Monatswerte bzw.
Seite 155 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der innermonatliche Temperaturgang wird im Modell BOWAHALD durch eine Sinus- funktion approximiert: TP(i) = TP + 0,5 DT sin (8 i – 2 / n (18) mit: TP(i) - Tagesmitteltemperatur des Tages i [°C] - Monatsmitteltemperatur [°C] - durchschnittliche Abweichungen der Tagesmitteltemperaturen [°C] nach oben und unten, s.
Seite 156: Quantifizierung Von Infiltration Und Oberflächenabfluss
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── 4.5.4. Quantifizierung von Infiltration und Oberflächenabfluss 4.5.4.1. Methodik der Oberflächenabflussmodellierung in BOWAHALD Die Modellierung der Oberflächenabflussbildung basiert auf täglichen Niederschlagsdaten. Werden monatliche Messdaten bzw. langjährige monatlichen Mittelwerte zur Simulation ver- wendet, so erfolgt eine modellinterne Synthese von Tagesniederschlägen (s. Abschnitt 4.5.1). Das Modell BOWAHALD verwendet das Curve-Number-Verfahren (CN-Verfahren) des US Soil Conservation Service (U , 1972, 1985, 1986, H...
Seite 157 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── = 0,2 S (22) (alle Größen s. Gleichung 21) Bei Verknüpfung der Gleichungen 21 und 22 erhält man folglich: (P – 0,2 S) RO = ─────── (23) P + 0,8 S (alle Größen s.
Seite 158 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── In der Abbildung 34 ist die Gleichung 25 graphisch umgesetzt. Man erkennt deutlich, dass der Zusammenhang zwischen Niederschlag, CN-Faktor und Oberflächenabfluss mit Ausnahme der beiden Grenzzustände CN = 0 % und CN = 100 % nicht linear ist. Damit wird das Verfahren im Unterschied zum einfachen Abflussbeiwertverfahren (A , 2000) dem Umstand besser gerecht, dass die Oberflächenabflussbildung mit zunehmendem Niederschlag...
Seite 159 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 19: CN-Faktoren in Abhängigkeit von Bodentyp und Bodennutzung für ausgewählte Nutzungen (nach U , 1986) Bodennutzung CN-Faktor [%] Bodentyp BT (Erklärung s.u.) BT = 1 BT = 2 BT = 3 BT = 4 Ödland (ohne nennenswerten Bewuchs), Baugelände Landwirtschaftlich genutzte Flächen: Hackfrüchte, Wein (nicht terrassiert)
Seite 160 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für eine Oberflächenabflussmodellierung ist die Verwendung von Bodentypen nicht optimal, weil es an der Grenze von einem Bodentyp zum nächsten zu Sprüngen (Diskontinuitäten) bei der Berechnung kommt. Günstiger ist die Verwendung einer bodentypabhängigen k -CN- Beziehung, die eine kontinuierliche Berechnung gestattet.
Seite 161 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 20: Mittlere Filtrationskoeffizienten (k -Werte) für verschiedene Bodentexturklassen Bodentextur- Abkürzung -Wert Charakteristik klasse nach USDA [m/s] Grobsand Mittelsand Feinsand lehmiger Sand lehmiger Feinsand sandiger Lehm feinsandiger Lehm Lehm schluffiger Lehm sandig-toniger Lehm toniger Lehm SiCL schluffig-toniger Lehm...
Seite 162 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── CN = C ln (k (27) mit: CN - CN-Faktor [%] -Wert an der Oberfläche [m/s] ... C - Beiwerte (s. Anlage 10) kf-Wert [m/s] 1,00E-07 1,00E-06 1,00E-05 1,00E-04 ohne Bewuchs Ackerland Dauerwiese Wald (Altholz) Abb.
Seite 163: Einfluss Der Bodenfeuchte Auf Die Oberflächenabflussbildung
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der CN-Faktor und folglich die Menge an Oberflächenabfluss sind maßgeblich vom k -Wert der Oberfläche abhängig (vgl. Gleichung 27). Der k -Wert der Oberfläche sollte folglich möglichst genau ermittelt werden. Zu priorisieren sind Infiltrometerversuche, da hiermit der tatsächlich in-situ vorhandene k -Wert einschließlich sekundärer Strömungswege (infolge Bioaktivität: Wurzelkanäle, Regenwurmlöcher ...) ermittelbar ist.
Seite 164 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── In BOWAHALD wird die Feuchteabhängigkeit in Anlehnung an das US-SCS-Verfahren , 1972, H , 1982) durch 3 Feuchtestufen realisiert: - mittlere Bodenfeuchteverhältnisse, - geringe Bodenfeuchteverhältnisse und - hohe Bodenfeuchteverhältnisse. Die nach Gleichung 27 berechneten CN-Faktoren beziehen sich auf mittlere Bodenfeuchte- verhältnisse.
Seite 165: Berücksichtigung Des Hanglängen- Und Hangneigungseinflusses
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Analog dazu erfolgt die CN-Korrektur für den Fall hoher Bodenfeuchte. Kriterium hierfür ist ebenfalls der modellierte Feuchtegehalt der obersten Bodenschicht. Liegt die Bodenfeuchte über dem Wert der Feldkapazität (infolge Stauwasser), so wird von hoher Bodenfeuchte ausgegangen.
Seite 166 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Basierend auf diesen Untersuchungen sind Beziehungen zwischen den o.g. Parametern und dem CN-Faktor hergestellt und Ergebnisse mit den Resultaten für geringe Hangneigung (s. Gleichungen in den Abschnitten 4.5.4.1 und 4.5.4.2) verglichen worden. Hierbei erwies sich die folgende Gleichung als Lösung mit der besten Anpassung (nach S CHROEDER ET AL 1994):...
Seite 167: Zwischenspeicherung Von Oberflächenabfluss In Mulden
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── 4.5.4.4. Zwischenspeicherung von Oberflächenabfluss in Mulden Unebenheiten der Landoberfläche bieten die Möglichkeit der zeitweiligen Speicherung von Niederschlagswasser. Das Niederschlagswasser wird in den Mulden zwischengespeichert, um entweder zu infiltrieren, oberflächlich abzufließen oder zu verdunsten. Alle 3 Prozesse bewirken eine zeitliche Verzögerung in Bezug auf die Transformation des Niederschlages.
Seite 168 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 21: Maximaler Muldenspeicher für Hangneigungen kleiner 1 % im Ergebnis von Untersuchungen für kleine Einzugsgebiete und Versuchsparzellen nach verschiedenen Autoren (aus M , 1992) ANIAK Boden und Bodenvegetation Maximaler Muldenspeicher [mm] Brache 1,4 - 1.5 schwere Böden mit keiner oder spärlicher Vegetation (Ödland) 0,6 - 1,0...
Seite 169 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Prozess der Muldenspeicherung wirkt vor allem bei geringen Hangneigungen. Nach (1992) geht die Muldenspeicherung auf die Hälfte der in der Tabelle 21 ANIAK angegebenen Maximalwerte zurück, wenn das Geländegefälle ca. 5 % übersteigt. Folglich kann davon ausgegangen werden, dass bei Neigungen über 10 ...
Seite 170: Modellierung Des Versickerungsprozesses Im Modell Bowahald
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── 4.5.5. Quantifizierung der Versickerung im Modell BOWAHALD Der Versickerungsvorgang wird im Modell BOWAHALD in einer einfachen Form, ausgehend vom D -Gesetz (s. Abschnitt 3.4.2) in Kombination mit der Kontinuitäts- ARCY gleichung nachgebildet. Ein wesentlicher Vorteil des D -Gesetzes im Vergleich zum ARCY -Ansatz (vgl.
Seite 171 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zunächst soll auf die Quantifizierung der Versickerungsmengen im Modell BOWAHALD eingegangen werden. Die an der Untergrenze einer Halden-, Deponie bzw. Bodenschicht j in die nächstfolgende Schicht versickernden Wassermengen F ergeben sich durch die Anwendung der Konti- nuitätsgleichung (s.
Seite 172 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im Falle der Schicht 1 (Oberfläche) entspricht F der realen Infiltrationsmenge: j -1 F = P - Δ SM - Δ SS - EI - RO (39) mit: F - reale Infiltrationsmenge an der Oberfläche [mm] Δ...
Seite 173 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── (41) mit: v - Abstandsgeschwindigkeit [m/s] - Filtergeschwindigkeit [m/s] - für die Versickerung zur Verfügung stehender Hohlraumanteil [ ] Somit verändert sich Gleichung 6 (in Differenzenform) zu: Δ z Δ ψ (Θ) = ── = ── ─────...
Seite 174 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Zeit - Infiltrationsende - Versickerungsende Θ - Bodenfeuchte Θ - Feldkapazität Θ - Anfangswassergehalt Θ - Sättigungswassergehalt - Pfropfenoberkante - Pfropfenunterkante - Schicht - Tiefe unter GOK Abb. 40: Die Verlagerung des Ver- sickerungspfropfens (mit ver- schiedenen Geschwindig-...
Seite 175: Simulation Von Hypodermischem (Halden-/Deponieinternem) Abfluss
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der dargestellte Modellalgorithmus der Versickerung in BOWAHALD bewirkt, dass Wassergehalte oberhalb der Feldkapazität nur für kurze Zeit auftreten, da versickerndes Wasser in den Grobporen (zwischen Feldkapazität und Wassersättigung) schnell in tiefere Schichten (i.d.R. bis zur Modellbasis) gelangt. Bodenfeuchtewerte oberhalb der Feldkapazität über lange Zeiträume (Wochen, Monate) treten dadurch nur im Zusammenhang mit einer Stauwasserbildung (s.
Seite 176 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Analog zu anderen Teilmodellen (s. insbesondere Interzeptionsmodellierung, Abschnitt 4.5.2 und Verdunstungsmodellierung, Abschnitt 4.5.8) wird im Modell BOWAHALD in einem ersten Schritt der Wert des potenziellen (maximal möglichen) hypodermischen Abflusses berechnet. Der potenzielle hypodermische Abfluss entspricht dem hypodermischen Abfluss an einer Schichtgrenze j, wie er bei eindimensionaler Betrachtung berechnet werden würde: = [(k Δ...
Seite 177 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Da im Modell BOWAHALD die in die Horizontale projizierte Hanglänge der betrachteten Halden- bzw. Deponiefläche bis zur hydraulischen Entlastung einzugeben ist, wird die Schichtlänge vom Topbereich bis zur hydraulischen Entlastung Δ l programmintern aus der Hanglänge der betrachteten Haldenfläche und dem Verhältnis von Hangneigung an der Hal- denoberfläche und Gefälle der für den hypodermischen Abfluss relevanten Schicht ermittelt: Δ...
Seite 178: Berücksichtigung Von Staunässe Und Kapillarem Wasseraufstieg
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── = Δ l Δ t (53) RH, j a, j mit: t - Verweildauer des an der Basis der Schicht j gebildeten hypodermischen Abflusses [d] RH, j Δ l - Länge der Schicht [m] nach Gleichung 49 - mittlere Abstandsgeschwindigkeit der Schicht j [m/s] nach Gleichung 50 a, j Δ...
Seite 179 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Staunässe kann über längere Zeiträume auftreten, falls nur eine geringe hypodermische Abflussbildung infolge einer hohen Verweildauer des hypodermischen Abflusses (vgl. Abschnitt 4.5.6) möglich ist. Staunässe bewirkt einen permanenten Wasserzutritt in die unterhalb liegende Schicht. Unter extremen Bedingungen (hohe Niederschläge in verdunstungsinaktiver Zeit und geringe Mächtigkeit der oberhalb des stauwasserbildenden Horizonts gelegenen Schichten) ist eine Vernässung bis an die Oberfläche möglich.
Seite 180: Modellierung Der Evapotranspiration
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Verdunstung - kapillare Aufstiegshöhe KAPILL. (alle anderen Größen s. Ab- bildung 41) Abb. 42: Schematische Darstellung Be- handlung des kapillaren Was- seraufstiegs Modell BOWAHALD 4.5.8. Modellierung der Evapotranspiration 4.5.8.1. Methodische Herangehensweise Ziel der Verdunstungsmodellierung ist die Quantifizierung der Faktoren, die die Evaporation (reine Halden- bzw.
Seite 181: Berechnung Der Potenziellen Evapotranspiration
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 43: Die reale Verdunstung im System Boden – Pflanze – Atmosphäre (aus , 1995) ESCHKE 4.5.8.2. Berechnung der potenziellen Evapotranspiration Die potenzielle Verdunstung wird im Modell BOWAHALD auf der Grundlage physikalisch begründeter bzw. empirischer Formeln ermittelt. Je nach Datenlage kommen verschiedene Formeln zum Ansatz: -Formel (P , 1948), falls alle hierfür notwendigen meteorologischen Daten...
Seite 182 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die P -Formel zur Berechnung der potenziellen Verdunstung ETP einer stets feuchten, ENMAN bewachsenen Landfläche lautet (P , 1948): ENMAN R - G = ─── ──── + ─── f(v) - e) (56) PENMAN s + y s + y mit: ETP...
Seite 183 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für E und E gilt nach W . (1991) in guter Näherung: ENDLING U = 0,6 (58) = 0,063 (1 + 1,08 - e) (59) mit: R - Tagessumme der Globalstrahlung [J/cm - Verdunstungsenthalpie [(J/cm )/mm] - Tagesmittel der Windgeschwindigkeit in 2 m Höhe [m/s] - e) - Tagesmittel des Sättigungsdefizits der Luft [hPa]...
Seite 184 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 23: Maximal mögliche tägliche Sonnenscheindauer [h/d] in Abhängigkeit von der geographischen Breite (Nordhalbkugel), bezogen auf die Monatsmitte (aus , 1996) Nördl. Breite 46° 10,3 11,9 13,5 15,0 15,7 15,3 14,1 12,6 10,9 47°...
Seite 185 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── = 245 [9,9 + 7,08 sin æ + 0,18 (æ - 51) (sin ζ - 1)] (66) mit: R - extraterrestrische Strahlung [J/cm æ - geographische Breite [° n. Br.] ζ - analog Gleichung 63 Tabelle 24: Extraterrestrische Strahlung [J/(cm d)] in Abhängigkeit von der geographi-...
Seite 186 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für Tagesmitteltemperaturen T < 5 °C kommt die empirische Formel nach I VANOV VANOV 1954) mit einer von W (1984) vorgeschlagenen Korrektur zur Anwendung: ENDLING ÜLLER = 3,6 (25 + T) (100 - RLF) (68) IVANOV mit: ETP...
Seite 187: Abgleich Der Potenziellen Verdunstung Auf Die Standortbedingungen
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bei Anwendung der HAUDE-Formel kann es vorkommen, dass rechnerisch ETP > 7 HAUDE mm/d wird, was aus Energiegründen für Mitteleuropa unmöglich ist (D , 1996). Bereits Werte > 6 mm/d sind die große Ausnahme. Tritt dieser Fall auf, so wird in BOWAHALD für diese Tage der Wert der potenzielle Verdunstung ETP = 6 mm/d gesetzt.
Seite 188 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Eine Hangneigungskorrektur ist insbesondere für Halden bzw. Deponien mit großen Hangneigungen von Bedeutung, noch dazu, wenn sie nord- bzw. südexponiert sind. Die Berücksichtigung der Schneeverdunstung erfolgt unter Einbeziehung des Alters der Schneedecke (Albedo). Verwendung findet ein Ansatz nach T (in G , 1982): URČAN...
Seite 189: Ermittlung Der Realen Evapotranspiration
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Monat Wintergetreide Sommergetreide Hackfrüchte Mais Nadelwald Laubwald Gras Abb. 44: Mittlerer Jahresverlauf des Bestandskoeffizienten k im Modell BOWAHALD für ausgewählte Nutzungen Wie aus Abbildung 44 und Anlage 11 entnehmbar ist, können die langjährig mittleren Werte der potenziellen Verdunstung in Einzelmonaten durchaus um mehr als 30 % von der Gras- Referenzverdunstung abweichen.
Seite 190 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Evapotranspiration wird dabei in die Bestandteile Evaporation und Transpiration aufgesplittet. Die Wichtung der Anteile Evaporation / Transpiration erfolgt entsprechend der Pflanzenbedeckung (quantifiziert durch den Vegetationsbedeckungsgrad): ETR = ETP (Θ) (z) + (1 - a) (Θ) (z)] (75)
Seite 191 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Wurzeltiefe, vom Bereich der maximalen Wurzeldichte und von der Üppigkeit des Bewuchses. Abb. 45: Entnahme-Dichte- Funktionen Transpiration Abhängigkeit von der Verteilung der Pflanzenwurzeln Der Abgleich des Gesamtbetrages der Entnahme-Dichte-Funktion f (z) auf den Wert 1 erfolgt durch den Parameter f = ──────...
Seite 192 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── j - 0,5 s ( j - 0,5) 1 - ──── 1 + ────── (z) = ─────────────────── (78) Σ j = 1 mit: j - Schichtnummer (j = 1 ... n) [ ] - Schichtenanzahl insgesamt (von der Oberfläche bis zur maximalen Wurzeltiefe z ) [ ] (alle anderen Größen s.
Seite 193 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── a) S (1980) PONAGEL b) H (1978) EGER c) R . (1974) ENGER U d) V (1967) AVEL e) P (1966), A (1962) LBRECHT Abb. 46: Verhältnis der aktuellen zur potentiellen Transpiration Abhängigkeit pflanzennutzbaren Bodenwasser (aus...
Seite 194 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abbildung 47 zeigt, dass der Entzug durch Pflanzen im Bereich der Feldkapazität Θ optimal ist und unter diesen optimalen Bedingungen dem Wert der potenziellen Verdunstung ETP entspricht. Erst bei Unterschreitung eines kritischen Feuchtewertes Θ , der bei etwa 80 % der Feldkapazität liegt (W ., 1978), weicht der Wert der realen Transpiration...
Seite 195 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── ≤ ≤ (Θ) = 0 für 0 Θ Θ (81 a) ≤ ≤ (Θ) = (Θ - Θ ) / (Θ - Θ für Θ Θ Θ (81 b) ≤ ≤ (Θ) = 1 für Θ...
Seite 196 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Abhängigkeit des Evaporationsentzuges von der Bodenfeuchte ist ähnlich der des Pflanzenentzuges. Allerdings reicht der Bereich des maximalen Entzuges bis an den Sättigungswassergehalt. Auch ist noch eine Wassermenge im Bereich des permanenten Welkepunktes entziehbar (W , 1984, s.
Seite 197: Berechnung Der Bodenfeuchteänderung
4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── 4.5.9. Berechnung der Bodenfeuchteänderung Die Ermittlung des Bodenfeuchteverlaufes erfolgt schichtweise im Anschluss an die Modellierung der Teilprozesse (vgl. Abschnitte 4.5.1 bis 4.5.8). Die notwendigen Berech- nungsgrößen werden dabei bereits in den vorgeschalteten Teilmodellen bereitgestellt, insbesondere aus den Infiltrations- und Versickerungsteilmodellen sowie aus dem Ver- dunstungsteilmodell.
Seite 198 4. Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD ──────────────────────────────────────────────────────────────── In Teillängen (vgl. Abbildung 50) ausgedrückt, lässt sich die Bodenfeuchte einer Schicht j berechnen: Θ ) = (Δ l Θ ) + Δ l Θ + Δ l Θ ) / d (83) o, j FC, j S, j...
Seite 199: Die Bowahald-Module Rohaldep Und Drainage Für Untersuchungen
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall 5.1. Notwendigkeiten von Untersuchungen für den Starkregenfall Das Modell BOWAHALD wurde primär zur Quantifizierung von Oberflächensicherungen von Deponien und Halden hinsichtlich des langjährigen wasserhaushaltlichen Verhaltens entwickelt (s.
Seite 200: Das Modell Rohaldep Zur Bemessung Oberirdischer Entwässerungs
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── 5.2. Das Modell ROHALDEP zur Bemessung oberirdischer Entwässerungseinrich- tungen von Oberflächensicherungen 5.2.1. Modellstruktur Das Modell ROHALDEP (D , 2002 d) dient der Ermittlung von Oberflächenabflüssen UNGER (RO), die auf oberflächengesicherten Halden- bzw. Deponien im Zusammenhang mit Stark- regenereignissen gebildet werden, sich in den oberirdischen Entwässerungseinrichtungen konzentrieren und in diesen ablaufen.
Seite 201 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── BEMESSUNGSNIEDERSCHLAG Charakteristik: Niederschlagsmenge P Niederschlagsdauer P Wiederkehrsintervall T ABFLUSSBILDUNG AUF DEN TEILFLÄCHEN DER OBERFLÄCHENSICHERUNG analog BOWAHALD, Teilmodell Infiltration/Oberflächenabflussbildung (s. Abschnitt 4.5.4) Oberflächenabflussmengen RO der Dauer D und dem Wiederkehrsintervall T ABFLUSSKONZENTRATION IM ENTWÄSSERUNGSNETZ Faltungsintegral Parallelkaskadenmodell...
Seite 202 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zur Ermittlung des Bemessungsregens stehen für Deutschland im wesentlichen die folgenden beiden Möglichkeiten zur Verfügung: - Nutzung statistischer Auswertungen von Niederschlagsmessungen durch den Deutschen Wetterdienst (Niederschlagsmengen-Dauer-Häufigkeits-Beziehungen bzw. KOSTRA- Starkregenatlas, B ., 1997, 2005), ARTELS U - Berechnung auf Grundlage der Basisbemessungsregens (Regen mit einer Regendauer von...
Seite 203 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für die meisten praktischen Anwendungsfälle wird man auf Niederschlagsmengen-Dauer- Häufigkeits-Beziehungen verzichten müssen, weil diese nicht flächendeckend für die gesamte Bundesrepublik verfügbar sind und deren Erstellung durch den DWD im Rahmen eines Projekts i.d.R.
Seite 204 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 27: Ergebnis einer KOSTRA-Starkregenanalyse, beispielhaft für das Rasterfeld Freiberg/Brand-Erbisdorf (ausschnittweise) ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── ─────────────────────────────────────────────────────────────────────────── 5min 5.5 182.5 7.3 243.5 ... 13.4 446.4 15.2 507.4 17.6 588.2 19.5 649.2 10min 6.8 113.3 9.3 155.4 ...
Seite 205 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── ,T) = 0,36 (87) mit: P(P - Bemessungsregenmenge für P und T analog P [mm] ,T) - Bemessungsregenspende für P und T [l / (s - Regendauer [h] Werte für die Basisbemessungsregenspende P (15,1) werden seit weit mehr als einem Jahrhundert für die Kanalnetzdimensionierung benötigt.
Seite 206 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Sie ist nur für Regendauern bis 150 Minuten gültig. - Sie gilt nur für Wiederkehrsintervalle bis 20 Jahre. Gültigkeitsgrenzen sollte man generell sehr ernst nehmen und dies ist auch im Falle der -Formel so.
Seite 207 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── 0,334 = 0,502 – 0,031 (88 d) = 0,002031 + 0,000002717 T + 0,00171 ln(T) – 0,001897 ln(1 + T) (88 e) = 2,419 + 3,824 T + 0,00171 ln(T) – 2,774 ln(1 + T) (88 e) 0,1147...
Seite 208 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Maßgebende Regendauer und Abflusskonzentrationszeit sind z.B. mittels empirischer Formeln berechenbar. In der Praxis häufig angewendete Formeln sind: - die K -Formel (K , 1940) für kleine landwirtschaftlich genutzte Gebiete sowie IRPICH IRPICH - die K...
Seite 209: Einfluss Der Räumlichen Verteilung Des Niederschlages Auf Den Abfluss (Aus , 1995)
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 30: In Deutschland häufig angesetzte Wiederkehrsintervalle für wasserwirtschaft- liche Bemessungsaufgaben (aus S ., 1994) CHRÖDER U Hydrologische Bemessungsaufgabe Wiederkehrsintervall T [a] - Straßenentwässerung außerhalb von Ortslagen - Straßenentwässerung/Kanalisation in Ortslagen 1 ...
Seite 210 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bezüglich der zeitlichen Niederschlagsverteilung sind gegenwärtig drei Herangehensweisen im Zusammenhang mit Bemessungsaufgaben üblich: - Verwendung von real gemessenen Niederschlägen in hoher zeitlicher Auflösung (Minuten- ... Stundenwerte mit sich ständig ändernden Intensitäten) im Rahmen einer Niederschlag-Abfluss-Modellierung (s.
Seite 211: Quantifizierung Des Abflussbildungsprozesses (Oberflächenabflussbildung)
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── 5.2.3. Quantifizierung des Abflussbildungsprozesses (Oberflächenabflussbildung) Die Quantifizierung der Oberflächenabflussbildung erfolgt im Modell ROHALDEP im wesentlichen analog BOWAHALD (vgl. Abschnitt 4.5.4). Im Unterschied zum Modell BOWAHALD bleibt lediglich der Einfluss der Muldenspeicherung unberücksichtigt, weil für den Starkregenfall davon ausgegangen werden kann, dass das Muldenspeichervermögen auch bei geringer Hangneigung sehr schnell erschöpft ist.
Seite 212 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Infolge Wasseraufstau verringert sich das Rückhaltevermögen (Retention) S (s. Gleichungen 21 – 24). Reicht der Wasseraufstau bis an die Oberfläche, so vergrößert sich der Ober- flächenabfluss gegenüber dem Fall ohne stauende Schicht. Für den Fall des Vorhandenseins einer oberflächennahen stauenden Schicht werden folglich Angaben zum vertikalen Schichtenaufbau und zu den hydrologisch relevanten Durchlässigkeits- und Speicherparametern notwendig.
Seite 213 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── mit: S = n (für alle durchlässigen Schichten) (93) bzw.: S = 1000 (für alle undurchlässigen Schichten) (94) mit: n - entwässerbarer Hohlraumanteil [ ] - Schichtmächtigkeit [dm] - Filtrationskoeffizient der Schicht [m/s] - Regendauer [s] (alle anderen Größen s.
Seite 214 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für den Abflussbeiwert ψ existieren folgende Randbedingungen: - ψ = 0 vollständiges Zurückhalten des Niederschlages vollständige Infiltration - ψ = 1 vollständiges Abfließen des Niederschlages Die Tabelle 31 enthält eine Zusammenstellung der ROHALDEP-intern verwendeten Abfluss- beiwerte, die sich an S 1996 anlehnen und als Orientierungswerte anzusehen sind, CHNEIDER...
Seite 215: Quantifizierung Der Abflusskonzentration
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── 5.2.4. Quantifizierung der Abflusskonzentration Sowohl bei der Abflusskonzentration (zeitliche Verteilung der Zuflüsse zu den Ent- wässerungseinrichtungen) als auch beim Abflussverlauf (weitere räumlich-zeitliche Verlage- rung in den Entwässerungseinrichtungen, vgl. Abschnitt 5.1) gilt es, die hydrologischen Grundprozesse Speicherung (Dämpfung der Durchflussganglinie) und Translation (Ver- lagerung und Verzögerung der Durchflussganglinie) zu erfassen (D , 1995).
Seite 216 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abbildung 57: Flächenhafte Abflusskonzentration auf der gesamten Fläche zum Hangfuß Abbildung 58: Abflusskonzentration in einem Entwässerungsnetz (Kanalnetz)
Seite 217 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bezüglich der Quantifizierung von Speicherprozessen gibt es eine Vielzahl von Möglichkeiten. Methodenüberblicke sind u.a. M (1992), D (1995) AIDMENT ESCHKE sowie M (2005) enthalten. Grundanliegen ist es, ein Eingangssignal (Impuls, hier: ANIAK gebildeter Oberflächenabfluss) in ein Ausgangssignal (Impulsantwort, hier: Durchfluss- ganglinie im Entwässerungssystem) zu transformieren.
Seite 218 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bei Vorhandensein eines Entwässerungsnetzes erfolgt die Berechnung der Impulsantwort- funktion U(T,t ) des Kaskadenmodells mit 3 Linearspeichern für jedes Berechnungszeit- intervall t nach E (1978): ULER / 0,25 U(T,t ) = AE / 3,6 e / (0,25 P 2 / P...
Seite 219: Die Größen L F Und Laf Werden Für Die Ermittlung Der Flussdichte D
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── = L + BRT (99) mit: L - längster Fließweg vom am weitesten vom Ausflusspunkt entfernten Halden-/ Deponiepunkt bis zum Ausflusspunkt [m] - Halden-/Deponielänge [m] BRT - Halden-/Deponiebreite [m] b) Eine Abflusskonzentration findet für den Fall flächenhafter Abflussbildung nur am Halden- bzw.
Seite 220 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Speicherkonstante K für die 1. Parallelkaskade: = - 2,25 D + 4,38 (102) (alle Symbole s. Gleichungen 97 und 100, Minimalwert von K : 0,3 h) - Speicherkonstante K für die 2.
Seite 221 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Input: Oberflächenabflüsse - Oberflächenabfluss - Zeitintervallparameter der Einheits- ganglinie - Beginn der Oberflächenabflussbil- Übertragungsfunktion dung - Anzahl Zeitintervalle - aus dem Oberflächenabfluss resultie- render Durchfluss (Direktabfluss) u(T,t) - Impulsantwortfunktion - Index für die Intervalle der Ober- flächenabflussganglinie - maximale Intervallanzahl der Ober-...
Seite 222: Modellierung Des Abflussverlaufes In Den Entwässerungsstrecken
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Gelangen neben den Oberflächenabflüssen weitere Abflüsse (z.B. Drainabflüsse, bzw. direkt auf die Gewässeroberfläche fallende Niederschläge) in das Entwässerungssystem, so werden diese nach dem Superpositionsprinzip erfasst und ergeben dann die Gesamtdurchflussganglinie Q(t). Im Ergebnis der Abflusskonzentrationsberechnung erhält man folglich für die Deponie-/Halden- flächen u.a.: - die Durchflussganglinie mit Durchflusswerten zu verschiedenen Zeitpunkten des...
Seite 223 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Durchflussverlagerung wird im Modell ROHALDEP mittels Isochronenmethode nachgebildet, d.h. es finden Laufzeitdifferenzen Berücksichtigung. Die Isochronenmethode ist eine Routinemethode bei hydrologischen Abflussuntersuchungen und u.a. in D (1995) und M (1992) ausführlich beschrieben.
Seite 224 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 32: Rauhigkeitsbeiwerte k nach Strickler (aus S , 1996) CHNEIDER Baustoff Art, Form, Zustand Stahl Rohre, sehr glatt, neu Rohre, verkrustet und verrostet, alt 60 ... 78 Asphalt Werkkanäle aus Walzgussasphalt 70 ...
Seite 225: Berechnung Des Speichervolumens Von Oberflächenwasserrückhaltebecken
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 62: Beispiel für eine isochrone Überlagerung zweier Durchflussganglinien mit einer Lauf- zeitdifferenz von Δt (Zuflussganglinien 1 und 2 zur besseren Anschaulichkeit gleich) 5.2.6. Berechnung des Speichervolumens von Oberflächenwasserrückhaltebecken Die Bemessung eines Regen- bzw.
Seite 226 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Gleichung 113 wird beginnend ab dem Zeitpunkt angewendet, ab dem der Zufluss größer als die vorgegebene Regelabgabe aus dem Speicher wird (Q > Q ). Für das erste Zeitintervall, für das gilt: Q >...
Seite 227: Das Modell Drainage Zur Bemessung Von Drainelementen
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── 5.3. Das Modell DRAINAGE zur Bemessung von Drainelementen 5.3.1. Methodik des Nachweises der hydraulischen Wirksamkeit von Drainelementen Entwässerungselemente sind in Oberflächensicherungen i.d.R. unterhalb der Rekultivierungs- schicht integriert (vgl. insbesondere Abschnitte 3.2 und 3.3.5.3). Zum Einsatz gelangen mineralische Entwässerungsschichten oder...
Seite 228: Umsetzung Der Methodik Im Modell Drainage
5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im Modell DRAINAGE (D , 2003 ) erfolgt die Drainbemessung folgendermaßen: Das UNGER hydraulische System des Drainelements (inklusive darüber und darunter liegender Schichten) wird ereignis-, d.h. starkregenbezogen betrachtet. Dabei werden die dem Drainelement zufließenden Wassermengen sowie das nach unten abfließende Wasser entsprechend den im Modell BOWAHALD verwendeten Ansätzen (vgl.
Seite 229 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Berechnung der aus dem Bemessungsniederschlag resultierenden Zu- und Abflüsse zum Drainelement erfolgt durch eine Bilanzierung analog der im Abschnitt 4.5 dargestellten BOWAHALD-Algorithmen. Insbesondere zu berücksichtigen sind: - die Oberflächenabflussbildung - der Versickerungsprozess und - eine mögliche Stauwasserbildung Wegen der geringen Bedeutung während Starkregenereignissen bleiben die folgenden...
Seite 230 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Prozess der Ausbildung eines Wasseraufstaus innerhalb eines Drainelement kann hydraulisch als eindimensionale Filterströmung auf geneigter Drainbasis beschrieben werden , 1991, 2000, W , 2003, s. auch Abbildung 65), wofür unter stationären AMKE AMKE Bedingungen die Näherungslösung nach Boussinesq angesetzt werden kann, die nach einmaliger...
Seite 231 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 66: Definitionsskizze für den Berechnungs- ansatz nach S (1996), aus Witt, CHMID (2003) AMKE Fall A: Δ > 0 (mit Δ = 4 ) / k ] – I –...
Seite 232 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Fall C: Δ < 0 (mit Δ = 4 [(R - R ) / k ] – I ): – R { 0,5 I (- Δ) ────── | B | (120) –...
Seite 233 5. Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen zum Starkregenfall ──────────────────────────────────────────────────────────────── Ist die berechnete Wasseraufstauhöhe auf dem Drainelement nicht größer als die Drainmächtigkeit, so genügt das Drainelement unter den gegebenen Randbedingungen den Anforderungen für den Bemessungsfall. Ist dies nicht der Fall, so sind Veränderungen im System der Oberflächensicherung erforderlich.
Seite 234: Beispiele Für Modellkalibrierungen
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Beispiele für Modellkalibrierungen 6.1. Überblick Wie im Abschnitt 4.2 bereits dargestellt worden ist, sind das Deponie- und Haldenwasser- haushaltsmodell BOWAHALD (D , 2002 a) und das Bodenwasserhaushaltsmodell UNGER BOWAM (D , 2002 c) modellinhaltlich identisch. Modellkalibrierungen beider UNGER Modelle sind im folgenden folglich in engem Zusammenhang betrachtet worden.
Seite 235: Kalibrierungsgröße Sickerwassermengen Im System Der Oberflächensicherung
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Vergleich gemessener und mittels BOWAM modellierter zeitlich und vertikal räumlich variabler Wasserhaushaltsgrößen in Lysimetern der Lysimeterstation Brandis (östlich Leipzig) 6.2. Kalibrierungsgröße Sickerwassermengen im System der Oberflächensicherung der Kalirückstandshalde Bleicherode (Südharz) 6.2.1. Zielstellung Die Modellkalibrierungen erfolgten im Auftrag der K-Utec Kali-Umwelttechnik Sondershausen GmbH für ausgewählte Lysimeter im Bereich verschiedener Abdeckungen von Kalirückstands- halden.
Seite 236 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abbildung 68: Gesamtüberblick über die Lage der Lysimeteranlage auf der Halde Bleicherode (Foto: K-UTEC GmbH) Abb. 69: Lysimeteraufbau (Vertikalschnitt, aus K , 2002, verändert) UTEC...
Seite 237: Modellparametrisierung
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Mit dem Ziel einer Übertragung von Lysimeterergebnissen auf andere Standorte ist die Notwendigkeit einer Wasserhaushaltsmodellierung erkannt und eine Reihe von möglichen Modellen (s. auch Abschnitt 7.1) getestet worden, u.a.: - Deponiewasserhaushaltsmodell HELP (deutsche Version, B , 2001 a) ERGER - Halden-/Deponiewasserhausahltsmodell UNSAT-H (F...
Seite 238 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Auf Grundlage der zur Verfügung gestellten Ergebnisse aus Voruntersuchungen ist von folgenden Parametern ausgegangen worden: Geographisch-morphologische Parameter: - geographische Breite des Standortes: 51 °, 25 ' n. Br. - mittlere Höhenlage der Lysimeter: ca. 279 m ü. NN - Oberflächengefälle: 0 % (keine Neigung der Lysimeter) Bewuchsparameter (Ausgangsvariante): - vorrangiger Bewuchs: Grasbewuchs (vollständige Bedeckung)
Seite 239 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bewuchsparameter weitere Varianten: Da im Vorfeld keine Aufgrabungen/Wurzelkartierungen durchgeführt worden waren, mussten die Wurzeltiefen geschätzt werden. Dies stellt zweifellos eine Unsicherheit bezüglich der Modellkalibrierung dar (s. Abschnitt 6.2.3). Aus diesem Grund sind weitere Bewuchsvarianten parametrisiert worden: - Vegetationsentwicklung im Falle der Lysimeter 13/14: üppig - maximale Wurzeltiefen: Lysimeter 5, 7/9: 0,6 m...
Seite 240 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Da sich für die im Falle der Lysimeter 7/9 für den Oberboden angesetzten charakteristischen Wassergehalte Wassersättigung, Feldkapazität und permanenter Welkepunkt keine gute Übereinstimmung zwischen gemessenen und modellierten Sickerwasserwerten erreichen ließ (vgl. Abschnitt 6.2.3), wurden o.g. Parameter variiert (s. Tabelle 34): - Parametersatz PS 1: Parameterschätzung nach K (2002) auf Grundlage von Korn- UTEC...
Seite 241: Ergebnisse
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 6.2.3. Ergebnisse In der Tabelle 35 sind die wesentlichen Simulationsergebnisse der Ausgangsvariante aufgeführt. Die Simulationszeiträume, die den Ergebnissen zugrunde liegen, sind ver- schieden. Sie resultieren aus den Messzeiträumen: - Lysimeter 5: 01.11.1994 bis 31.10.2001 (7 hydrologische Jahre) - Lysimeter 7/9: 01.11.1995 bis 31.10.2001 (6 hydrologische Jahre) - Lysimeter 13/14: 01.11.1997 bis 31.10.2001 (4 hydrologische Jahre)
Seite 242 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── überbewertet (vgl. Abschnitt 4.5.8.4). Eine mögliche Ursache für nicht zutreffende pedologische Parameter könnte sein, dass die Klärschlammkomponente im Boden-Klär- schlammgemisch nicht ohne weiteres mit den gängigen Bodenparametern beschreib- und quantifizierbar ist. - Es existieren bevorzugte Strömungsbahnen in den Lysimetern 7/9 (Randeffekte, Bahnen innerhalb der Lysimeter), die zu einer erhöhten Sickerwasserbewegung beitragen.
Seite 243 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── In einem nächsten Kalibrierungsschritt wurde der zeitliche Verlauf von modellierter und gemessener Sickerwasserbildung geprüft (s. Abbildung 71). Lysimeter 5 Modellergebnis Nov. Mai. Nov. Mai. Nov. Mai. Nov. Mai. Nov. Mai. Nov. Mai. Nov. Mai. Nov. Lysimeter 7 Lysimeter 9 Modellergebnis...
Seite 244 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die in der Abbildung 71 visualisierten Ergebnisse machen deutlich, dass trotz guter Übereinstimmung der Sickerwasserwerte für den Gesamtzeitraum (vgl. Tabellen 35 und 36) zunächst nur der Sickerwasserverlauf für das Lysimeter 5 befriedigen kann, sieht man vom ersten Simulationsjahr ab, das wegen des "Einspielens"...
Seite 245 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 37: Übersicht über die zeitlich veränderten Bewuchsparameter Lysimeter Jahr Wurzeltiefe [cm] Bewuchsentwicklung 1996 spärlich 1997 spärlich 1998 spärlich 1999 normal 2000 üppig üppig 2001 13/14 1998 spärlich 1999 normal 2000 üppig 2001 üppig Lysimeter 7 Lysimeter 9 Modellergebnis Nov.
Seite 246: Kalibrierungsgröße Bodenfeuchte Innerhalb Der Oberflächensicherung Der
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bezogen auf den konkreten Anwendungsfall konnte gezeigt werden, dass das Modell BOWAHALD generell als ein geeigneter Simulator zur Quantifizierung der in den Lysi- metern ablaufenden wasserhaushaltlichen Prozesse angesehen werden kann. Die wesentlichen Prozessverläufe werden unter Verwendung von ermittelten bzw. plausibel geschätzten Ausgangsparametern realistisch nachgebildet.
Seite 247 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - bis 1991: 60 000 – 70 000 m³ (davon etwa 40.000 m³ Haus-/Sperrmüll sowie ca. 20 000 m³ bis 30 000 m³ Erdaushub/Bauschutt) - von 1991 bis 1998: ca. 120 000 m Erdaushub und Bauschutt Im südwestlichen Bereich des Restloches wurden ausschließlich Bauschutt und Erdaushub mit einer Mächtigkeit von 4,5 –...
Seite 248 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Infolge der konkreten klimatischen Verhältnisse im Raum Borna, die sich durch eine stark negative klimatische Wasserbilanz (Niederschlag minus potenzielle Verdunstung) in den Sommermonaten sowie durch eine leicht negative klimatische Wasserbilanz im Jahresmittel kennzeichnen lässt (H 2000), ist eine Begrünung mit einem Weidenbestand auf Grund des hohen Wasserbedarfes (hohe Transpirationsleistung der Weiden) nicht unproblematisch.
Seite 249: Methodik Der Modellkalibrierung, Modellparametrisierung
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 6.3.2. Methodik der Modellkalibrierung, Modellparametrisierung Im Zusammenhang mit der Modellkalibrierung sind zwei Dauermessstellen eingerichtet worden, die es gestatten, Bodenfeuchtewerte und Saugspannungen in der vorhandenen Abdeckung zu messen (Lage s. Abbildung 74): - Messpunkt 1 (Lehmstandort): in einem Bereich, der hinsichtlich der Bodenart (sandiger Lehm) für die allermeisten Teile der Deponie als repräsentativ angesehen werden kann und - Messpunkt 2 (Sandstandort): in einem Bereich, der wegen seiner ungünstigen pedologischen Eigenschaften bezüglich der zu erwartenden Restdurchsickerungsmengen als besonders...
Seite 250 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── An jedem dieser zwei Dauermessstellen sind in drei verschiedenen Tiefen Messsonden eingebaut worden: - Messtiefe 1: oberflächennah im Bereich der gut ausgebildeten Pflanzenwurzeln (30 cm unter Gelände), um den Wasserentzug durch Transpiration gut zu erfassen - Messtiefe 2: etwa in der Mitte der Abdeckung (in 60 cm Tiefe), um genaue Informationen bezüglich der vertikalen Bodenfeuchteverteilung zu erhalten und sich aus dem Wurzelraum nach unten verlagernde Sickerwassermengen möglichst frühzeitig (d.h.
Seite 251 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 39: BOWAHALD-relevante Bewuchsparameter des Jahres 2003 für den Sandstandort Dauermessstelle 1 (Sandstandort) Monat a [%] [cm] [cm] [cm] April Juni Juli August Sept. Oktober November Dezember Tabelle 40: BOWAHALD-relevante Bewuchsparameter des Jahres 2003 für den Lehmstandort Dauermessstelle 2 (Lehmstandort) Monat a [%]...
Seite 252 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Freiberg) ermittelt. Informationen zu den wesentlichen pedologischen Parametern der Abdeckung im Bereich der Dauermessstellen enthalten die Tabellen 41 (Dauermessstelle 1 – Sandstandort) und 42 (Dauermessstelle 2 – Lehmstandort). Tabelle 41: Wasserhaushaltlich relevante pedologische Parameter für den Sandstandort Dauermessstelle 1 (Sandstandort) Lage -Wert...
Seite 253: Simulationsergebnisse, Ergebnisinterpretation
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Daten der Station Leipzig-Schkeuditz wurden wegen der alles in allem nur geringen klima- tischen Unterschiede im Leipziger Raum (Abweichungen der Jahresmitteltemperaturen: 0,2 °C , 1959) ohne Änderungen auf den Deponiestandort übertragen. Die Tabelle 43 soll einen Überblick über die Monatsmittelwerte der o.g.
Seite 254 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Oberster Horizont (30 cm Tiefe): Niederschlag Mess30 Mod30 Mittlerer Horizont (60 cm Tiefe): Niederschlag Mess60 Mod60 Unterster Horizont (100 cm Tiefe): Niederschlag Mess100 Mod100 Mess30, 60, 100 - Messwerte (Mittel aus beiden Messsonden) in 30, 60 und 100 cm Mod30, 60, 100 - BOWAHALD-modellierte Werte in 30, 60 und 100 cm Abb.
Seite 255 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Da Bodenfeuchten oberhalb der Feldkapazität modellbedingt über längere Zeiträume nur im Zusammenhang mit einer Stauwasserbildung auftreten können (vgl. Abschnitt 4.5.7), musste unterhalb von 100 cm u. GOK eine stauwasserbildende Schicht integriert werden. Mit einer solchen Schicht war eine gute Nachbildung der gemessenen hohen Wassergehalte möglich. Nicht nachbildbar ist der markante Bodenfeuchteanstieg am 10.
Seite 256 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── modelliert wie gemessen. Dennoch kann die Nachbildung der beobachteten Bodenfeuchtewerte insgesamt als gelungen eingeschätzt werden. Für den obersten Horizont sieht dieses Bild für den Zeitraum von Anfang September bis Jahresende etwas anders aus. Trotzdem die in diesem Zeitraum gefallenen Niederschläge durchschnittlich (im September sogar überdurchschnittlich) gewesen sind, wirkt sich dies auf die gemessenen Bodenfeuchtigkeiten erst ab Mitte November aus, wogegen das Modell bereits mit Beginn des überdurchschnittlich nassen Monats September mit ansteigenden Bodenfeuchte-...
Seite 257 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Oberster Horizont (30 cm Tiefe): Niederschlag Mess30 Mod30 Mittlerer Horizont (60 cm Tiefe): Niederschlag Mess60 Mod60 Unterster Horizont (100 cm Tiefe): Niederschlag Mess100 Mod100 Mess30, 60, 100 - Messwerte (Mittel aus beiden Messsonden) in 30, 60 und 100 cm Mod30, 60, 100 - BOWAHALD-modellierte Werte in 30, 60 und 100 cm Abb.
Seite 258 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Zeitraum von Anfang September bis Jahresende ist für alle Horizonte durch eine leichte aber kontinuierliche Zunahme Bodenfeuchte gekennzeichnet. Eine Mitte Dezember beim Lehmstandort beobachtete schlagartige Zunahme der Bodenfeuchte tritt beim Sandstandort nicht auf. Dieser Verlauf wird für die beiden unteren Horizonte durch das Modell hinsichtlich des generellen Verlaufs und der modellierten Werte gut wiedergegeben.
Seite 259: Kalibrierungsgröße Sickerwassermengen Und Bodenfeuchte Im Ergebnis
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Modellseitig sind ferner die folgenden zwei wesentlichen Unsicherheiten zu nennen: a) Die Modellierung von Wassergehalten oberhalb der Feldkapazität über längere Zeiträume ist auf Grund des BOWAHALD-Versickerungsmodells (sich in den Grobporen bewegendes Wasser versickert schnell unter dem Einfluss der Gravitation in größere Tiefen, s.
Seite 260 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 77: Blick in den Lysimeterkeller der Lysimeterstation Brandis mit den insgesamt 24 wägbaren Lysi- metern (Photo: Haferkorn) Die Bewirtschaftung der Lysimeter hinsichtlich Fruchtart, Düngung, Bodenbearbeitung und Pflege ist einheitlich (vgl. Abbildung 78). Alle für die Modellierung relevanten meteorologischen Daten werden direkt an Standort registriert.
Seite 261: Ziel Der Modellkalibrierung
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── 6.4.2. Ziel der Modellkalibrierung Für die Kalibrierung verwendet wurde das Bodenwasserhaushaltsmodell BOWAM (D UNGER 2002 , modellinhaltlich identisch mit dem Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD). Die Modellkalibrierung wurde durch die Fa. BEAK Consultants GmbH Freiberg im Auftrag der Staatlichen Umweltbetiebsgesellschaft Sachsen durchgeführt. Die im Rahmen der Habilarbeit vorgestellten Kalibrierungsergebnisse sind dem Abschlussbericht , 2002) entnommen.
Seite 262 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zunächst sollen die Ergebnisse für die Lysimetergruppe 5 aufgezeigt werden: Die Lysimetergruppe 5 enthält 3 Einzellysimeter einer erodierten Braunerde mit 35 cm Lösslehm (Su3 bis Sl3) über kiesführenden Sanden (1,4 m grobsandigem Mittelsand und 1,25 m feinsandigem Mittelsand, H , 2000).
Seite 263 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Abbildung 80 zeigt eine Gegenüberstellung von gemessenen und mittels BOWAM modellierten Sickerwssermengen an der Lysimeterbasis. Messwerte BOWAM-modellierte Werte Abb. 80: Modellierte und gemessene Sickerwassermengen an der Lysimeterbasis für die Lysimetergruppe 5 (aus B , 2002, verändert) Bei der Betrachtung des Verlaufs der Sickerwasserbildung fällt zunächst auf, dass der Wechsel von sickerwasserreichen Wintermonaten und sickerwasserarmen Sommermonaten modellseitig gut erfasst wird.
Seite 264 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Ein weiterer Unterschied im Verlauf von gemessenen und modellierten Sickerwassermengen besteht darin, dass die gemessenen Sickerwasserflüsse bis ins Frühjahr, teilweise bis in den Sommer hinein langsam zurückgehen, um im Spätsommer bzw. Herbst zum Erliegen zu kommen.
Seite 265 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Abbildung 81 zeigen aber auch Unstimmigkeiten bezüglich der Messungen (Wägungen) an. So ist bei dem 1994 aufgegrabenen Lysimeter ab etwa 1986/87 eine tendenzielle Ab- nahme der kumulativen Bodenspeicheränderung zu erkennen, die bei den anderen Lysimetern in diesem Zeitraum nicht auftritt.
Seite 266 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Dies spiegelt sich auch in einer guten Übereinstimmung von gemessenen und auf Grundlage der im Abschnitt 6.4.3 genannten Parametersätze modellierten Jahressummen der realen Verdunstung wieder (s. Abbildung 83). Niederschlag Messwerte (3 Einzellysimeter) BOWAM-modellierte Werte Abb. 83: Modellierte und gemessene Jahressummen der realen Verdunstung für die Lysimetergruppe 5 (aus B , 2002, verändert)
Seite 267 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Messwerte (3 Einzellysimeter) BOWAM-modellierte Werte Abb. 84: Modellierte und gemessene Sickerwassermengen an der Lysimeterbasis (kumu- lativ) für die Lysimetergruppe 5 (aus B , 2002, verändert) Resümierend kann für die Lysimetergruppe 5 konstatiert werden, dass die Modellanpassung (ohne wesentliche Veränderungen der Ausgangsparametersätze, vgl.
Seite 268 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Das wasserhaushaltliche Verhalten dieser Lysimetergruppe wird durch die außerordentlich hohe nutzbare Feldkapazität geprägt. Hierdurch steht viel Bodenwasser für die Verdunstung zur Verfügung, in Folge dessen sehr hohe Bodenwasserdefizite entstehen können, die sich z.T. über mehrere Jahre aufbauen (s. Abbildung 85). Diese hohen Defizite können trotz vorhandener Niederschlagsüberschüsse im hydrologischen Winterhalbjahr nicht wieder aufgefüllt werden.
Seite 269 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Messwerte (3 Einzellysimeter) BOWAM-modellierte Werte Abb. 86: Modellierte und gemessene Verdunstungsmengen für die Lysimetergruppe 9 (aus , 2002, verändert) Niederschlag BOWAM-modellierte Werte (Ausgangsparametersätze) Messwerte (3 Einzellysimeter) BOWAM-modellierte Werte (beste Anpassung) Abb. 87: Modellierte und gemessene Jahressummen der realen Verdunstung für die Lysimetergruppe 9 (aus B , 2002, verändert)
Seite 270 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Eine Gegenüberstellung von gemessenen und modellierten Sickerwassermengen an der Basis der Lysimeter der Lysimetergruppe 9 enthält die Abbildung 88. Messwerte BOWAM-modellierte Werte (Ausgangsparametersätze) BOWAM-modellierte Werte (beste Anpassung) Abb. 88: Modellierte und gemessene Sickerwassermengen an der Lysimeterbasis für die Lysimetergruppe 9 (aus B , 2002, verändert) Der wesentlichste Unterschied zur Lysimetergruppe 5 ist das Fehlen von Sickerwasser in den...
Seite 271 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Eine deutlich bessere Anpassung wird erreicht, wenn die nutzbare Feldkapazität um 13 Vol.- % angehoben wird. Eine solche Anhebung stellt nach N (2001) den oberen Grenzwert ITSCHE bezüglich des Schwankungsbereichs für die jeweiligen Bodenarten der Lysimetergruppe 9 dar.
Seite 272: Schlussfolgerungen
6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Weg einer Verkleinerung der Sickerwassermengen durch Erhöhung der Verdunstung infolge einer Vergrößerung der Wasserspeicherfähigkeit des Bodens zu erreichen, ist natürlich nicht die einzige Möglichkeit. Ebenso hätte man die Bewuchsparameter verändern können. Hierfür würde sich vor allem der Bestandskoeffizient k (s.
Seite 273 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Schwierig gestaltet sich die Nachbildung von kurzen Simulationsperioden und Einzel- ereignissen, in denen eine hohe Sickerwassermenge gebildet wird. Dies unterstreicht die im Abschnitt 5.1. getroffene Aussage, dass Starkregenereignisse insbesondere kurzer Dauer mittels BOWAHALD nur unzureichend nachgebildet werden können. Modellseitig kommt es infolge der Steuerung der Versickerung durch den Parameter Feldkapazität zu einer schnellen Transformation des Niederschlages in Sickerwasser mit ausgeprägten Spitzen, wohingegen die Messungen i.d.R.
Seite 274 6. Beispiele für Modellkalibrierungen ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Geländeuntersuchungen und Modellbetrachtungen sind als gegenseitige Ergänzung anzusehen (s. auch Abschnitt 3.5). Standortbezogen sind Messungen (Lysimeter, Bodenmessstellen, Testfelder) nicht durch Modelle ersetzbar. Modelle stellen lediglich eine Möglichkeit dar, die im Gelände nicht gemessenen Größen zu quantifizieren und somit die ablaufenden hydrologischen Prozesse zu differenzieren.
Seite 275: Vergleich Des Modells Bowahald Mit Dem Help-Modell
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell 7.1. Übersicht über Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodelle Zur Modellierung des Wasserhaushaltes in der ungesättigten Zone existieren eine Vielzahl von Modellen. Diese im Detail vorzustellen, würde über den Rahmen dieser Arbeit hinaus- gehen.
Seite 276 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── In der Anlage 15 sind die Ergebnisse aus B (1998) zusammengefasst. B hebt ERGER ERGER hervor, dass es kein universell einsetzbares Wasserhaushaltsmodell gibt, sondern dass vielmehr je nach Anwendungszweck, Aufgabenstellung und Datenlage unterschiedliche Modelle ihre Daseinsberechtigung haben und kommt zu dem Schluss, dass das HELP-Modell im Vergleich zu den anderen untersuchten Modellen (s.o.): - das Modell ist, welches die meisten für Oberflächensicherungen von Deponien relevanten...
Seite 277 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - das Modellpaket BLACE (S , 2001, 2005) für standortbezogene Wirtschaftlichkeits- CHMID vergleiche von Oberflächenabdichtungen mit integriertem Teilmodell zur Quantifizierung des Wasserhaushaltes, das wesentliche Ansätze des Modells BOWAHALD verwendet - CoupModel (J , 2004), das inhaltlich dem Modell HYDRUS (s.o.) ANSSON ARLBERG...
Seite 278: Kurzcharakteristik Des Help-Modells
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── 7.2. Kurzcharakteristik des HELP-Modells 7.2.1. Vorbemerkung Zur Entwicklung, inhaltlichen Charakteristik und Anwendung des HELP-Modells existieren eine Vielzahl von Veröffentlichungen. Die folgenden Ausführungen zur Kurzcharakteristik des HELP-Modells (Kapitel 7.2.2 bis 7.2.4) sind im wesentlichen S .
Seite 279 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - die Implementierung eines Wettergenerators zur Erzeugung von Tageswerten der modellrelevanten Klimagrößen - die Verbesserung der Schnee- und Verdunstungsteilmodelle - die Integration eines Teilmodells für das Vegetationswachstum - die Weiterentwicklung der Teilmodelle der ungesättigten Wasserleitfähigkeit, des unge- sättigten Flusses sowie des Drainabflusses - eine Erweiterung der Modellbodendatenbank - die Möglichkeiten der Einbeziehung einer größeren Anzahl von Schichten...
Seite 280: Modellinhaltliche Aspekte
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Mit dem Ziel, zu klären, inwieweit eine Anwendbarkeit des U.S.-amerikanischen HELP- Modells (Version 3) für deutsche Verhältnisse gegeben ist, wurde am Institut für Bodenkunde der Universität Hamburg eine durch das Bundesministerium für Bildung und Forschung (BMBF) geförderte Validierungsstudie durchgeführt (B , 1998).
Seite 281 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Teilmodell Oberflächenabfluss: Zur Modellierung des Oberflächenabflusses wird analog zum Modell BOWAHALD das Curve-Number-Verfahren des US Soil Conservation Service (vgl. Abschnitt 4.5.4) ver- wendet. Dabei finden die Einflussfaktoren Hangneigung und Hanglänge Berücksichtigung. Der CN-Faktor wird entweder auf Grundlage von Boden- und Vegetationsparametern (Blatt- flächenindex) berechnet oder vom Nutzer vorgegeben.
Seite 282 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── In B (1998) konnte nachgewiesen werden, dass für deutsche Klimaverhältnisse der ERGER Boden zu spät und häufig zu tief friert und der gefrorene Boden erheblich zu lange gefroren bleibt (Folge: Überschätzen des Oberflächenabflusses). In der neuesten Version HELP 3.80 D sind diese Nachteile durch pragmatische Modellvereinbarungen abgemindert.
Seite 283 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - potenzielle Verdunstung von Oberflächenwasser - im Falle dann noch vorhandener Energie die Bodenverdunstung fortschreitend von der Oberfläche bis zur Basis der Bodenevaporationszone - im Falle dann noch vorhandener Energie die Transpiration, ebenfalls fortschreitend von der Oberfläche bis zur Basis der Verdunstungsszone Die Verdunstungsmodellierung erfolgt in zwei Schritten: - Berechnung der potenziellen Verdunstung, ausgehend von atmosphärischen Größen...
Seite 284: Modellrandbedingungen, Modellein- Und -Ausgabegrößen
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Wachstumsperiode beginnt bei einer Tagesmitteltemperatur von 5 °C. Auf Basis der Globalstrahlung eines Tages und dem Blattflächenindex des Vortages wird für jeden Tag die maximal mögliche Zunahme der Biomasse errechnet. Diese wird ab HELP 3.50 D durch drei Faktoren (Wasserstressfaktor infolge geringer Bodenfeuchte, Temperaturstressfaktor infolge nicht optimaler Temperaturverhältnisse sowie Stressfaktor infolge Luftmangel), abgemindert.
Seite 285 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 90: Beispiel für ein Verti- kalprofil durch eine Deponie Sub- profilen und Schicht- typen (aus S CHROEDER , 2004) ERGER - Perkolationsschichten: Perkolationsschichten sind z.B. Rekultivierungs-, Ausgleichs- und Abfallschichten. In ihnen kann Wasser ungesättigt bzw.
Seite 286 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - mineralische Dichtschichten: Mineralische Dichtschichten und Bentonitmatten fallen unter diesen Schichttyp, der sich definitionsgemäß durch eine geringe Wasserleitfähigkeit auszeichnet. Modelliert wird der gesättigte Wasserfluss in vertikaler Richtung (nach unten). - Geomembranen (Kunststoffdichtungsbahnen): Modellseitig erfasst werden Permeation durch intakte Bereiche von Geomembranen und die Versickerung durch Fehlstellen (s.o.).
Seite 287 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 44: Wesentliche Eingabewerte des Modells HELP Eingabedaten und -parameter: Meteorologische Daten: - mittlere Lufttemperatur (Tageswerte) - Summe der Globalstrahlung (Tageswerte) - Summe der Niederschlagsmenge (Tageswerte) - mittlere Luftfeuchtigkeit (Quartalswerte) - mittlere Windgeschwindigkeit (langjähriger Mittelwert) Geographische und morphologische Parameter: - geographische Breite - Flächengröße...
Seite 288 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 45: Wesentliche Ausgabewerte des Modells HELP Modellausgaben: Übersicht über Ausgabedateien: - HELP-Titel mit Versionsnummer - Datum und Uhrzeit der Simulation - Namen der Ein- und Ausgabedateien - Beschreibung der Spalten der Dateien mit Tages-, Monats- bzw. Jahreswerten - Titel des Simulationslaufs - Datenquelle der Wetterdaten - alle Werte der eingegebenen Daten und Parameter (vgl.
Seite 289: Help-Bowahald-Vergleich
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Tabelle 45 macht deutlich, dass alle wesentlichen wasserhaushaltlich relevanten Größen in Oberflächensicherungen mittels HELP modellierbar sind. 7.3. HELP-BOWAHALD-Vergleich 7.3.1. Modellinhalte Zunächst kann konstatiert werden, dass mit beiden Modellen die wesentlichen hydrologischen Prozesse, die in Oberflächensicherungssystemen ablaufen (vgl.
Seite 290 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 46: In den Modellen HELP und BOWAHALD verwendete Modellansätze zur Erfassung der Teilprozesse des Wasserhaushaltes von Oberflächensicherungen Teilprozess Modell HELP Modell BOWAHALD Schneeakku- bei einer Tagesmitteltemperatur < 0 °C bei einer Tagesmitteltemperatur < 0 °C mulation Tagesgradverfahren (incl.
Seite 291 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Teilmodell Interzeption: Beide Modelle verwenden ein Interzeptionsspeichermodell. Für Grasbewuchs kommt in beiden Modelle der Interzeptionsansatz nach H (1983) zur Anwendung. OYNINGEN UENE Der hierfür notwendige Parameter Blattflächenindex wird im Modell HELP durch ein Teilmodell bereitgestellt, das den jahreszeitlichen Gang des Wachstums und Absterbens der Vegetation erfasst.
Seite 292 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Durch das Fehlen eines Teilmodells gefrorener Boden in BOWAHALD kommt es ferner dazu, dass Oberflächenabfluss vorrangig infolge sommerlicher Starkregenereignisse gebildet wird, wohingegen bei HELP Oberflächenabflussspitzen in der Hauptsache durch Regen auf gefrorenen Boden zustande kommen (vgl.
Seite 293 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Wasseraufstau in Drainschichten, der für Bemessungsaufgaben relevant ist, wird durch beide Modelle durch die Näherungslösung nach Boussinesq für einen eindimensionalen gesättigten Wasserfluss ermittelt. Allerdings ist die Herangehensweise hierbei verschieden. In HELP können sich bildende Aufstauwasserspiegel auf Grund der Tatsache, dass modellintern mit Zeittakten deutlich kleiner als 1 Tag gearbeitet wird, direkt im Rahmen der Wasserhaushaltsmodellierung nach M NROE...
Seite 294 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Korrekturen der potenziellen Verdunstung, den Bestand und die Exposition (Ausrichtung) betreffend, werden nur beim Modell BOWAHALD durchgeführt. Im Falle des HELP- Modells muss sich der Nutzer dadurch behelfen, dass er vor den eigentlichen Simulations- rechnungen die Globalstrahlungswerte entsprechend Exposition und Neigung korrigiert.
Seite 295: Modellein- Und -Ausgabegrößen
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Insgesamt gesehen ist das Verdunstungsteilmodell des Modells BOWAHALD flexibler, was die verwendeten Gleichungen zur Berechnung der potenziellen Verdunstung, die standortab- hängigen Korrekturen und die modellierbaren Vegetationsarten anbelangt. 7.3.3. Modellein- und –ausgabegrößen Bezüglich der Modellparameter (vgl.
Seite 296 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Die geographisch-morphologischen Parameter sind in beiden Modellen identisch. - Hinsichtlich der Vertikaldiskretisierung ist das Modell BOWAHALD, dadurch, dass keine Schichttypen definiert werden müssen, flexibler. Beide Modelle erlauben die Festlegung einer für deponierelevante Aufgabenstellungen ausreichend großen Anzahl von Schichten (HELP: 15, BOWAHALD: 10).
Seite 297 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 47: Begriffe und Parameter zur Charakterisierung der Entzugs- und Bewuchs- parameter in HELP bzw. BOWAHALD HELP BOWAHALD evaporative zone depth maximale Wurzeltiefe (Tiefe der Verdunstungszone) (programminterne Dichtefunktion, ≈ Bereich der maximalen Wurzeldichte durch Anwender nicht steuerbar) soil evaporative zone depth Maximaltiefe für die Wirkung der...
Seite 298: Zusammenfassender Vergleich, Stärken Und Schwächen Der Modelle
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── 7.3.3. Zusammenfassender Vergleich, Stärken und Schwächen der Modelle Die Stärken beider Modelle lassen sich wie folgt zusammenfassen: - Beide Modelle erfassen die wesentlichen Wasserhaushaltsprozesse. - Mit beiden Modellen sind die derzeit gängigen Oberflächensicherungssysteme (Regel- abdichtungen nach TASi, qualifizierte Abdeckungen/Abdichtungen, einfache Ab- deckungen, vgl.
Seite 299 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Es ist keine Definition von Schichttypen notwendig. Schichten mit beliebigen Eigen- schaften können in beliebiger Reihenfolge aufeinander folgen. - Die Zeitdisktierisierung des meteorologischen Datenmaterials ist durch die Verwendung täglicher bzw. monatlicher Messwerte sowie langjährig mittlere Monatswerte flexibler als beim HELP-Modell.
Seite 300: Vergleichende Help-Bowahald-Modellanwendungen
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── 7.4. Vergleichende HELP-BOWAHALD-Modellanwendungen 7.4.1. Anwendung für einen fiktiven Deponiestandort 7.4.1.1. Zweck der Untersuchungen Im folgenden sollen Untersuchungsergebnisse vorgestellt werden, die seitens der Programm- autoren für einen fiktiven Deponiestandort am Stadtrand von Dresden mittels HELP und BOWAHALD erhalten wurden (Details s.
Seite 301: Parametrisierung Der Modelle
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 48: Vertikaler Schichtenaufbau für die drei Deponievarianten Variante 1 Variante 2 Variante 3 Oberflächensicherung, Schicht 1: Oberflächensicherung, Schicht 1: 0,3 m kulturfähiger Oberboden 0,3 m kulturfähiger Oberboden Oberflächensicherung, Schicht 2: Oberflächensicherung, Schicht 2: 0,7 m Speicherschicht 0,7 m Speicherschicht...
Seite 302: Simulationsergebnisse
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Für den im Falle der Varianten 2 und 3 zu betrachtenden Grasbewuchs wurde von einer durchschnittlichen Vegetationsentwicklung ausgegangen. 7.4.1.3. Simulationsergebnisse Eine Auflistung der mittels der Modelle HELP und BOWAHALD simulierten wesentlichen Ergebnisse enthält die Tabelle 49.
Seite 303 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die innerjährlichen Gänge der Verdunstung sind ähnlich (vgl. Abbildung 91). Die Reduk- tionen der realen Verdunstung (ausgehend von der potenziellen Verdunstung) sind wegen der stärkeren Orientierung der Reduktion auf die Bodenfeuchte beim Modell BOWAHALD in den Sommermonaten größer als beim HELP-Modell.
Seite 304 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die auffälligsten Modellierungsunterschiede zeigen sich in der innerjährlichen Verteilung der simulierten Oberflächenabflüsse (vgl. Abbildung 92), obwohl beide Modelle das US-SCS- Verfahren nutzen (allerdings mit Differenzen im Detail, s. Abschnitte 4.5.4, 7.2.3 und 7.3.1). Beim Modell HELP werden die größten Oberflächenabflüsse während des Winters bei Regen auf gefrorenem Boden bzw.
Seite 305 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── HELP BOWAHALD J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D 1997 1998...
Seite 306 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── HELP BOWAHALD J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D J F M A M J J A S O N D 1997 1998 1999...
Seite 307: Anwendung Im Rahmen Der Planung Der Oberflächensicherung Für Die
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── HELP BOWAHALD 1997 1998 1999 Abb. 96: Innerjährliche Verläufe der mittels HELP und BOWAHALD modellierten Sicker- wassermengen an der Modellbasis für die Variante 3 7.4.2. Anwendung im Rahmen der Planung der Oberflächensicherung für die Deponie Schneidenbach im Vogtland 7.4.2.1.
Seite 308: Horizontal- Und Vertikaldiskretisierung
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── 7.4.2.2. Horizontal- und Vertikaldiskretisierung Die Horizontaldiskretisierung beinhaltet eine Einteilung der Deponie in Hydrotope (vgl. Abschnitt 4.4). Die Anlage 16 enthält eine entsprechende Karte der Deponie mit insgesamt 9 Hydrotopen (s. auch Tabelle 50). Die Hydrotopeinteilung, die sich an Unterschieden hinsichtlich Exposition und Hangneigung orientiert, ist auch für die Erarbeitung hydrotopabhängiger modellexterner HELP-Global- strahlungsfiles genutzt worden (s.
Seite 309: Modellparameter
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── 7.4.2.3. Modellparameter Für beide Modelle sind die folgenden Eingabeparameter zu identifizieren (vgl. Abschnitte 4.4 und 7.2.4): - geographisch-morphologische Parameter, - Bewuchsparameter und - pedologische Parameter. Geographisch-morphologische Parameter: - geographische Lage des Deponiestandortes: BOWAHALD: 50°, 35´ n. Br. (aus N , 1959 und H , 2004), HELP 50,6 (Minutenangabe entsprechend B...
Seite 310 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bewuchsparameter Verwahrungszustand: Bewuchsvariante 1 (Gras-Krautbewuchs): - maximale Wurzeltiefe (BOWAHALD) bzw. Tiefe der Verdunstungszone (HELP): 1,0 m (nach K , 1982, 1992, S , 2002 und G , 2000 UTSCHERA ICHTENEGGER CHROEDER ERGER , vgl.
Seite 311 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - maximaler Vegetationsbedeckungsgrad a bzw. Blattflächenindex BFI: a = 98 % (BOWAHALD) bzw. BFI = 10,0 (HELP, Umrechnung Bedeckungsgrad / Blattflächenindex s.o., Angaben zum Blattflächenindex für Laubbäume nach S , 2004) CHROEDER ERGER - Wuchsstadium (BOWAHALD): Altholz...
Seite 312 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Nach Bodenkundlicher Kartieranleitung KA 4 (A , 1994) können hierfür die ODEN Bodenarten Lts bis Ls4 zugeordnet werden. Ebenfalls nach A (1994) ergeben sich ODEN für diese Bodenarten unter der Voraussetzung einer mittleren Lagerungsdichte (kann insbesondere in den oberen Bodenbereichen wegen der Durchwurzelung –...
Seite 313 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im Ergebnis der Analyse von über 20 Erdstoffproben, die als Rekultivierungsmaterial (kulturfähiger Oberboden und mineralischer Unterboden) verbaut werden sollen, sind folgende wasserhaushaltlich relevanten pedologischen Parameter ableitbar: - mittlerer k -Wert: 1,14 - nutzbare Feldkapazität: 20 Vol.-% Auf Grundlage der k -Werte und nutzbaren Feldkapazitäten der untersuchten Substrate sind...
Seite 314: Meteorologische Daten
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── 7.4.2.4. Meteorologische Daten Als meteorologische Daten wurden tägliche Werte einer für den Standort angepassten Reihe, die die Jahre 1961 – 90 umfasst, verwendet. Die Reihe enthält alle für die HELP- bzw. BOWAHALD-Modellrechnungen notwendigen Klimaelemente (Tageswerte von Temperatur, Luftfeuchte, Globalstrahlung durch Umrechnung aus der Sonnenscheindauer nach Gleichung 65, Wind und Niederschlag).
Seite 315: Simulationsergebnisse Für Den Istzustand (Vorhandene Oberflächenabdeckung)
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Anlage 18 enthält eine Übersicht zu den expositions- und hangneigungsabhängigen Korrekturen der mittleren monatlichen Tagessummen der Globalstrahlung im Vergleich zur Ebene. Auf Grundlage der in der Anlage 18 angegebenen Korrekturwerte erfolgte für jedes der 9 Hydrotope eine expositionsabhängige Umrechnung der Globalstrahlungswerte.
Seite 316 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Folgende Aussagen lassen sich auf Grundlage der Modellergebnisse bezüglich des wasser- haushaltlichen Verhaltens der Deponie Schneidenbach für den Istzustand ableiten: Von den im langjährigen Mittel ca. 720 mm/a auf die bereits vorhandene Abdeckung fallenden Niederschlag verdunstet der überwiegende Teil (ca.
Seite 317 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Monat HELP BOWAHALD Abb. 97: HELP-BOWAHALD-Ergebnisvergleich bezüglich Oberflächenabfluss im Istzu- stand (beispielhaft für Hydrotop 1 – westexponiert) - Die innerjährlichen Gänge der Verdunstung sind ähnlich (s. Abbildung 98) und lassen die gleichen Tendenzen erkennen, die bereits im Abschnitt 7.4.1.3 diskutiert wurden.
Seite 318: Simulationsergebnisse Für Die Verwahrungsvarianten
7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Im Ergebnis der Wirkungen von Oberflächenabfluss und realer Verdunstung ergeben sich für beide Modelle fast identische Sickerwassermengen an der Basis der bereits vor- handenen Abdeckung (s. Tabelle 52). Auch hinsichtlich des mittlere innerjährlichen Ganges der Sickerwassermengen zeigt sich eine gute Übereinstimmung (vgl.
Seite 319 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 53: Langjährig mittlere Jahresbilanzen für die Deponie Schneidenbach im Ver- wahrungszustand für die insgesamt 4 Bewuchsvarianten Variante [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] rot: HELP blau: BOWAHALD Erklärung der Symbole s. Abkürzungs- und Symbolverzeichnis Verglichen mit dem Istzustand (vgl.
Seite 320 7. Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell ──────────────────────────────────────────────────────────────── Auch für die Variante 2 (Gras-Strauchbewuchs bei 1,5 m zusätzlicher Rekultivierungs- schicht) ist die Ergebnisübereinstimmung zwischen beiden Modellen gut. Die Restdurch- sickerung vermindert sich gegenüber dem Istzustand um etwa 25 %. Für die Variante 3 (Gras-Laubbaumbewuchs zusätzlicher Rekultivierungsschicht)
Seite 321: Bowahald-Anwendungsbeispiele
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── BOWAHALD-Anwendungsbeispiele 8.1. Übersicht über Modellanwendungen Im Abschnitt 3.5 sind die wesentlichen Anwendungsgebiete von Wasserhaushaltsmodellen im Zusammenhang mit Oberflächensicherungssystemen von Deponien und Halden genannt und diskutiert worden. Im folgenden sollen ausgewählte Beispiele für die Anwendung des Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodells BOWAHALD einschließlich der Erweite- rungsmodule ROHALDEP und DRAINAGE für den Starkregenfall (vgl.
Seite 322 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Wie der Abbildung 100 entnehmbar ist, sind von den bislang 58 in Deutschland vergebenen Nutzungslizenzen knapp die Hälfte (43 %) sächsischen Nutzungsnehmern erteilt worden. Ins Ausland ist bisher nur eine Nutzungslizenz gegangen (Joanneum Research Graz, Österreich). Auch der Schwerpunkt der Modellanwendungen liegt in Sachsen. Dies ist mit Sicherheit nicht zuletzt darauf zurückzuführen, dass das Modell BOWAHALD durch das Sächsische Staatsministerium für Umwelt und Landwirtschaft sowie das Sächsische Landesamt für Umwelt und Geologie bezüglich einer Anwendungen für Wasserhaushaltsbetrachtungen in...
Seite 323: Anwendungsfall Schicht- Und Bewuchsoptimierung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── - die Bemessung von Drainelemeneten für den Starkregenfall - die Bemessung von oberirdischen Entwässerungseinrichtungen - eine Optimierung des Bewuchses entsprechend den Standortbedingungen - Untersuchungen zur wasserhaushaltlichen Wirksamkeit einer bereits gesicherten Deponie - Sonderaufgaben (u.a. Modellkalibrierungen, Gleichwertigkeitsnachweise, sonstiges) In den folgenden Abschnitten sollen Beispiele für ausgewählte Anwendungsgebiete des Modells BOWAHALD aufgezeigt werden.
Seite 324: Vertikaldiskretisierung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 55: Hydrotopeinteilung der Deponie Borsdorf Hydrotop Exposition Hangneigung [%] Mittlere Hanglänge [m] Favorisierter Bewuchs Nordost 5 - 10 Gras-Kraut Süd 5 - 10 Gras-Kraut Südwest 5 - 10 Gras-Kraut West 5 - 10 Gras-Kraut Nordost Gras-Kraut-Strauch Süd Gras-Kraut-Strauch Südwest...
Seite 325: Modellparameter
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── 8.2.4. Modellparameter Geographisch-morphologische Parameter: Der Deponiestandort ist 51°, 21' n. Br. (N , 1959) in einer Höhenlage von ca. 123 – 132 m NN gelegen. Die Hangneigungen und Hanglängen sind hydrotopabhängig (vgl. Tabelle 55). Bewuchsparameter: Gras-Krautbewuchs (Hydrotope 1 – 4 und 7): Es wurde von einem normal entwickelten Gras-Krautbewuchs (Vegetationsbedeckungsgrad: 90 %) ausgegangen.
Seite 326 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── a) Oberboden: Vorgegeben waren die Bodengruppen 4 bzw. 6 nach D 18915 (1990). Entsprechend dieser Vorgabe können die pedologischen Parameter bezüglich Wassertransporteigen- schaften (k -Werte) und –speichereigenschaften (Porositäten, insbesondere nutzbare Feldkapazitäten, vgl. Abschnitt 3.3.5.2) abgeleitet werden: ... 5 m/s, d.h.
Seite 327: Meteorologische Daten
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── b) Unterboden: Alle pedologischen Parameter mit Ausnahme des Humusgehalts entsprechen dem Oberboden (Parametervariationen s. Tabelle 56). Wegen möglicher Faulprozesse (vgl. Abschnitt 3.3.5.2) ist ein Humusgehalt im Unterboden unerwünscht. Es wurde für die Modellierung folglich von 0 % Humusgehalt ausgegangen. c) Ausgleichsschicht Eine Ausgleichsschicht sollte in Bezug auf die Wassertransport- und –speichereigen- schaften möglichst unauffällig sein.
Seite 328 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── niederschlagshöhen notwendig (vgl. Abschnitt 4.5.1). Mittels des Modells BOWAHALD sind die in der Tabelle 58 aufgeführten Normalwerte der langjährigen mittleren Nieder- schlagsverteilung synthetisiert worden. Zum Vergleich sind ferner die Messwerte der Niederschlagsverteilung aufgelistet (Quelle: Jährliche Witterungsberichte des MD der ehem. DDR).
Seite 329 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im folgenden ist die Gesamtreihe 1961 - 90 bezüglich der Jahresniederschlagssummen extremwertstatistisch untersucht worden. Ziel war es, die Jahre der Beobachtungsreihe heraus zu filtern, die o.g. Wiederkehrsintervalle repräsentieren. In der Tabelle 59 sind die entsprechenden Primärdaten für die statistischen Untersuchungen zusammengefasst. Tabelle 59: Primärdaten für die statistischen Untersuchungen zu Nass- und Trockenjahren Jahr P (unkorrigierter MD-Wert)
Seite 330 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── An die Jahresniederschlagssummen angepasst wurde eine Extremwertverteilungsfunktion vom Typ I (EI). Mittels Momentenmethode (s. z.B. D , 1995) ergaben sich für ESCHKE die Nass- bzw. Trockenjahre folgende Jahresniederschlagssummen: - normales Nassjahr, 5 Jahre Wiederkehrsintervall: P(N5) = 743 mm/a - extremes Nassjahr, 50 Jahre Wiederkehrsintervall: P(N50) = 967 mm/a - normales Trockenjahr, 5 Jahre Wiederkehrsintervall: P(T5) = 571 mm/a - extremes Trockenjahr, 50 Jahre Wiederkehrsintervall: P(T50) = 348 mm/a...
Seite 331: Simulationsergebnisse, Ergebnisinterpretation
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── 8.2.6. Simulationsergebnisse, Ergebnisinterpretation 8.2.6.1. Optimierungsrechnungen Alle Optimierungsrechnungen zum wasserhaushaltlichen Verhalten wurden in folgender Art und Weise realisiert: - Variantenvoruntersuchungen entsprechend der variablen pedologischen und Bewuchs- parameter (vgl. Abschnitt 8.2.4) zunächst für jeweils ein ausgewähltes repräsentatives Hydrotop mit Grasbewuchs (gewählt: Hydrotop 4 = Westexposition, Plateau) bzw. Gras- Strauchbewuchs (gewählt: Hydrotop 8 = Westexposition, Böschung).
Seite 332 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── f, REKU REKU [m/s] [Vol.-%] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] f, REKU REKU [m/s] [Vol.-%] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] Erklärung der Symbole s. Abkürzungsverzeichnis rot: mögliche Varianten (vgl. Abschnitt 8.2.1) Tabelle 61: Langjährig mittlere Jahresbilanzen für das Hydrotop 8 (Strauchbewuchs) für die im Rahmen der wasserhaushaltlichen Optimierung untersuchten Varianten f, REKU REKU...
Seite 333 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die modellierten Bilanzen (s. Tabellen 60 und 61) zeigen folgendes Bild: - steigende Verdunstungsmengen mit zunehmender nutzbarer Feldkapazität und zunehmen- der Mächtigkeit von Ober- und Unterboden infolge einer Zunahme von pflanzenverfüg- barem Wasser - tendenziell höhere Verdunstungsmengen der Gras-Kraut-Strauchvegetation gegenüber einer reinen Gras-Krautvegetation - zunehmende Oberflächenabflussmengen mit abnehmendem k -Wert des Oberbodens...
Seite 334: Wasserhaushaltliches Verhalten Der Optimierten Variante
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── -Werte für Ober- und Unterboden im Bereich von 10 m/s nur in Kombination mit hohen Abdeckmächtigkeiten u./o. Gras-Kraut-Strauchbewuchs u.o. hoher nutzbarer Feld- kapazität möglich -Werte für Ober- und Unterboden im Bereich von 10 m/s nur in Kombination mit 1,5 m Abdeckmächtigkeiten im Falle eines Gras-Kraut-Strauchbewuchses und einer nutzbaren Feldkapazität von mindestens 25 Vol.-% möglich (hohe Substratanforderungen hohe...
Seite 335 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 62: Langjährig mittlere Jahresbilanzen für die Deponie Borsdorf im Planungs- zustand für die wasserhaushaltlich optimierte Variante Abdeckmächtigkeit: insgesamt 1,5 m, Gras-Kraut-Strauchbewuchs nFK Ober- und Unterboden [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] 15,0 Vol.-% 17,5 Vol.-% 20,0 Vol.-% Abdeckmächtigkeit: insgesamt 2,0 m, Gras-Kraut-Strauchbewuchs nFK Ober- und Unterboden...
Seite 336 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Wasserhaushaltlich günstiger gestalten sich die Bedingungen für den Fall einer insgesamt 2,0 m mächtigen Abdeckung (0,3 m Oberboden, 1,2 m Unterboden und 0,5 m Ausgleichs- schicht). Das zusätzliche Speichervolumen, das der halbe Meter Zuwachs beim Unterboden bringt, führt zu einer Zunahme der mittleren Verdunstung um etwa 10 – 20 mm/a im Vergleich zu einer nur 1,5 m mächtigen Abdeckung (bei ansonsten gleichen Randbedin- gungen).
Seite 337: Anwendungsfall Trockenstress, Austrocknung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Die gesamte Deponie sollte im Interesse hoher Verdunstungsleistungen mit einem Gras- Kraut-Strauchbewuchs begrünt werden. - Ebenfalls im Hinblick auf hohe Verdunstungsleistungen ist das Aufbringen einer ins- gesamt 2,0 m mächtigen Abdeckung, bestehend aus 0,3 m Oberboden, 1,2 m Unterboden und 0,5 m Ausgleichsschicht angeraten.
Seite 338: Horizontal- Und Vertikaldiskretisierung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Eine detaillierte numerische Austrocknungsmodellierung z.B. mittels der Modelle SUMMIT , 1996) bzw. HYDRUS (Š ., 1999), wie u.a. in H (2000 und ÖLL IMŮNEK ET AL EILBROCK 2002) und R (2002 ) dokumentiert ist, war folglich nicht Gegenstand der Unter- AMKE suchungen.
Seite 339: Modellparametrisierung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── - mindestens 1,0 m Rekultivierungsschicht (im Rahmen der wasserhaushaltlichen Unter- suchungen zu präzisieren) - Trennvlies 250 g/m , filterstabil - 0,3 m Drainageschicht - 0,5 m mineralische Dichtungsschicht - max. 0,5 m Ausgleichsschicht (vorhandene temporäre Abdeckung) 8.3.3. Modellparametrisierung Die Bewuchsparameter für den Gras-Krautbewuchs wurden analog vorangegangener Fälle (vgl.
Seite 340: Simulationsergebnisse, Ergebnisinterpretation
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── d) Ausgleichsschicht: m/s (Schätzung, wasserhaushaltlich unauffällig, d.h. weder sehr gut wasserdurchlässig noch stauend) Bezüglich der meteorologischen Daten wurde methodisch analog Abschnitt 8.2.5 vorgegangen. Verwendung fand eine 30-jährige Reihe (1961 – 90) mit monatlichen Messwerten benachbarter Klimastationen (Niederschlagsmessstation Spora-Nißma sowie Messstation Gera-Leumnitz). Die Ermittlung von Nass- und Trockenjahren mit Wiederkehrsintervallen von 5 und 50 Jahren erfolgte entsprechend Abschnitt 8.2.5.
Seite 341 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Tabelle 66 soll einen Überblick über die innerhalb der 30-jährigen Reihe modellierten maximalen Austrocknungsbeträge geben, die sich für die mineralische Dichtungsschicht für verschiedene Parameter der Rekultivierungsschicht ergeben. Tabelle 66: Maximale Austrocknungsbeträge der Dichtschicht für das Hydrotop 3 für verschiedene Parameter der Rekultivierungsschicht Max.
Seite 342 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Verdunstungsanteile Evaporation und Transpiration entsprechend des Vegetations- bedeckungsgrades gewichtet betrachtet werden. Für den konkreten Fall bedeutet dies: Wasser durch Transpiration wird bis maximal 2 m Tiefe (entsprechend der maximalen Wurzeltiefe der Kräuter von 2 m, vgl. Abschnitt 8.3.3) dem Oberflächensicherungssystem entzogen, Wasser durch Evaporation bis maximal 2,5 m (s.
Seite 343 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 67: Maximale Austrocknungsbeträge der Rekultivierungsschicht für das Hydrotop 3 für Rekultivierungsschichtmächtigkeiten m von 1,0 und 1,7 m REKU Maximale Austrocknung der Maximale Austrocknung der Rekultivierungsschicht für Rekultivierungsschicht für REKU [Vol.-%] = 1,0 m = 1,7 m REKU REKU [% nFK]...
Seite 344: Anwendungsfall Bemessung Oberirdischer Entwässerungseinrichtungen
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Wie der Tabelle 67 zu entnehmen ist, können die minimalen Bodenfeuchtewerte, die im Mittel über alle Teilschichten der Rekultivierungsschichten modelliert werden, folgendermaßen einge- schätzt werden: - hohe Gefahr für ein Wurzeltiefenwachstum in die Dichtschicht hinein für den Fall einer Rekultivierungsschichtmächtigkeit von nur 1,0 m, auch wenn die Rekultivierungsschicht eine sehr hohe nutzbare Feldkapazität von 25 Vol.-% aufweist - gleichartige Verhältnisse für den Fall einer Rekultivierungsschichtmächtigkeit von 1,7 m und...
Seite 345: Entwässerungsstrategie, Modellparametrisierung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im Rahmen der vorliegenden Arbeit sollen lediglich die Untersuchungsergebnisse für den Endzustand dargestellt werden (methodisch identisch dem Übergangszustand). Anwendung fand das BOWAHALD-Modul ROHALDEP (s. Abschnitt 5.2). Die Entwässerungsplanung ist im übrigen im Ergebnis weiterer Untersuchungen anders realisiert worden, nämlich durch das Verbringen in altbergbauliche Schachtanlagen.
Seite 346 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Entwässerungsstrategie (Entwässerungsrichtung, Abflussknotenpunkte, Gelände- und Grabengestaltung) war hierbei vorgegeben. Sie orientiert sich an den zur Entwässerung zu nutzenden Grabenabschnitten und dem Vorflutverlauf. Die Entwässerungsstrategie wurde folglich beibehalten. Zur Begrenzung der Spitzenzuflüsse zum Himmelsfürster Bach war ein Rückhaltebecken (RHB) vorgesehen.
Seite 347 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Methodik ermittelt worden. Die Prozess von Abflussbildung, –konzentration und –verlauf sind dabei für ein vorgegebenes Wiederkehrsintervall von T = 5 a nachgebildet worden. Bezüglich der Anwendung des Modells ROHALDEP ist die Bestimmung folgender Parameter notwendig (für jede Teilentwässerungsfläche): - Deponiefläche - mittlere Länge der Deponiefläche sowie Breite der Deponiefläche am Deponiefuß...
Seite 348 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Ergebnisse der Berechnungen zu den Fließgeschwindigkeiten in den Entwässerungs- einrichtungen, die für die Isochronenmethode benötigt werden, finden sich in Anlage 26. Darauf aufbauend sind die Laufzeiten für jede Teilentwässerungsfläche ermittelt worden (s. ebenfalls Anlage 26), die zur Überlagerung der in den Teilentwässerungsgebieten gebildeten und konzentrierten Abflüsse verwendet wurden (Isochronen).
Seite 349: Simulationsergebnisse, Ergebnisinterpretation
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── 8.4.3. Ergebnisse, Ergebnisinterpretation Stellt man die modellierten Scheiteldurchflüsse für die insgesamt verschiedene 10 Regendauern zwischen 10 Minuten und einem Tag gegenüber, so ergeben sich für eine Regendauer von 15 min die höchsten Werte. Eine Regendauer von 15 min ist folglich die maßgebende Regendauer. Die Scheiteldurchflusswerte für die maßgebende Regendauer 15 Minuten und das angesetzte Wiederkehrsintervall von 5 Jahren (vgl.
Seite 350 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Ein Vergleich der modellierten Scheiteldurchflüsse (s. Abbildung 104) mit den in der Anlage 26 dokumentierten maximal abführbaren Wassermengen (auf Grund der im Ergebnis der Vorplanung vorgegebenen Fließquerschnitte des Entwässerungssystems) zeigt, dass an keinem Punkt der Entwässerung die maximal abführbaren Wassermengen überschritten werden. Im Gegenteil: teilweise gibt es beachtliche Reserven, d.h.
Seite 351 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Da die Zuflusswellen mit zunehmender Bemessungsregendauer hinsichtlich Scheiteldurchfluss gedämpft werden, sind kürzere Regendauern (hier: 30 min) maßgebend für hohe Regelabgaben (hier: 100 l/s). Für kleine Regelabgaben (hier: 15 l/s) sind dagegen längere Regendauern (hier: 240 min) mit zwar geringeren Scheiteldurchflusswerten aber höherem Gesamtzuflussvolumen maßgebend für die Bemessung des RHB.
Seite 352 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Abb. 106: Charakteristik der Zu- fluss- Abgabe- ganglinien zum RHB sowie des sich daraus ergebenden Speicher- volumens für eine kon- stante Regelabgabe von 20 l/s Abb. 107: Charakteristik der Zu- fluss- Abgabe- ganglinien zum RHB sowie des sich daraus ergebenden Speicher- volumens für eine kon- stante...
Seite 353: Anwendungsfall Drainbemessung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── 8.5. Anwendungsfall Drainbemessung 8.5.1. Kurzcharakterisierung des Anwendungsbeispiels Im Rahmen notwendiger Planungsarbeiten für die Deponie Liebertwolkwitz (östlicher Stadt- rand von Leipzig) sollte ein bereits in Bezug auf das langjährig mittlere wasserhaushaltliche Verhalten optimiertes Oberflächensicherungssystem mit mineralischen Drain- und Hemm- schichten hinsichtlich der Drainwasserbildung und –ableitkapazität für den Starkregenfall untersucht werden.
Seite 354: Simulationsergebnisse, Ergebnisinterpretation
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Bewuchs: Gras-Krautbewuchs (Ausnahme: Fahrbermen, vgl. Tabelle 69) - Rekultivierungsschicht: Mächtigkeit: 1,5 m -Wert: 5 m/s ... 5 m/s (unter Berücksichtigung von Qualitätsschwankungen des Rekultivierungssubstrats) nutzbare Feldkapazität: 20 Vol.-% - Drainschicht: Mächtigkeit: 0,5 m -Wert: 1 m/s (langzeitbeständig) - Hemmschicht: Mächtigkeit: 0,5 m -Wert: 1...
Seite 355 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 70: Drainkapazitäten der einzelnen Hydrotope für den Planungszustand Regen- Regen- Maximale Vorhandene Maximal Vorhandene dauer menge Aufstauhöhe Drain- möglicher max. Hang- Hydro- im Drain- mächtigkeit Drainabstand länge (s. auch element (hangparallel) Tabelle 69) [mm] [cm] [cm] 86,3 >...
Seite 356: Anwendungsfall Planung Von Zusatzwassergaben
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── 8.6. Anwendungsfall Planung von Zusatzwassergaben 8.6.1. Problemstellung Im folgenden wird die Erarbeitung eines Konzepts zur Planung hydrologisch-prozess- orientierter Zusatzwassergaben für die bereits mit einer qualifizierten Oberflächenabdeckung (vgl. Abschnitt 3.2) versehene und mit einem Weidenbesatz begrünte Deponie Deutzen vorgestellt.
Seite 357: Modellparametrisierung
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── 8.6.2. Modellparametrisierung Zunächst ist die Deponie in insgesamt 18 Hydrotope untergliedert worden (vgl. Abbildung 74 im Abschnitt 6.3.2). Die einzelnen Hydrotope sind in der Tabelle 71 hinsichtlich der wesent- lichen Modellparameter charakterisiert. Tabelle 71: Hydrotopcharakteristik der Deponie Deutzen Mittlere Mittlere Bodenart nach...
Seite 358: Methodik Der Ermittlung Prozessorientierter Zusatzwassergaben
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im langjährigen Mittel ergeben sich für den Standort folgende Werte: - Jahresmittel der Lufttemperatur: 9,2 °C - Jahresmittel der relativen Luftfeuchte: 77 % - Jahressumme der tatsächlichen Sonnenscheindauer: 1579 h - Jahressumme des korrigierten Niederschlages: 625 mm 8.6.3.
Seite 359: Simulationsergebnisse Für Verschiedene Bewässerungsstrategien
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Bezüglich der zukünftigen Steuerung der Zusatzwassergaben sind zwei Fälle relevant: - Bewässerungswassersteuerung für die Zeitdauer, für die Bodenfeuchtemesswerte für die beiden Messstandorte vorliegen (vgl. Abschnitt 6.3) und - Bewässerungswassersteuerung für die Zeitdauer nach Beendigung der Bodenfeuchte- messungen. 8.6.4.
Seite 360 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Je näher die Bodenfeuchte der Rekultivierungsschicht an den Bereich der Feldkapazität heranreicht (hier: 80 % nFK), d.h. je mehr bewässert wird, um so besser sind die Voraussetzungen für die Vegetationsentwicklung. Dies zeigen die im Vergleich zum Zustand ohne Bewässerung höheren Verdunstungswerte.
Seite 361 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Nachfolgend ist untersucht worden, wie sich die wasserhaushaltlichen Verhältnisse gestalten, wenn ein konstantes Wasserdargebots lediglich über eine begrenzte Tiefe realisiert wird. In der Tabelle 73 sind die Ergebnisse für die untersuchten Varianten aufgeführt, für die lediglich die obersten 50 cm hinsichtlich Wassergehalte infolge zusätzlicher Bewässerung in den Monaten Mai bis September auf konstante Bodenfeuchtewerte gebracht worden sind.
Seite 362: Schlussfolgerungen Bezüglich Der Steuerung Der Zusatzwassergaben Auf Der
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Der Fall, dass die obersten ca. 50 cm während der Monate Mai bis September auf ca. 80 % nFK bezüglich Bodenfeuchte gehalten werden, kann folglich als Optimalfall angesehen werden. Bei diesem Zustand sind weder eine Schädigung der Vegetation noch eine unakzeptabel hohe Restdurchsickerung zu befürchten.
Seite 363 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zusatzwasser rechnen. Im Monat September sind die Zusatzwassergaben mit durchschnittlich ca. 5 mm/mon nahezu vernachlässigbar. Tabelle 74: Mittlere, saisonal minimale und maximale Zusatzwassergaben für die Lehm- bzw. Sandbereiche der Deponie (monatliche und jährliche Summen in mm) Juni Juli August Sept.
Seite 364: Schlussfolgerungen Bezüglich Der Steuerung Der Zusatzwassergaben Auf Basis
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die statistischen Untersuchungen (s. Tabelle 75) belegen, dass sich in den Hochsommer- monaten Juli und August im Mittel an etwa 10 Tagen eine zusätzliche Beregnung als notwendig erweist. Im September ist dies durchschnittlich an weniger als 5 Tagen notwendig, in allen anderen Sommermonaten zwischen 5 und 10 Tagen.
Seite 365 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Im folgenden soll ausschließlich das im Ergebnis dieser Untersuchungen aus wasserhaushalt- licher Sicht optimale Bewässerungskonzept vorgestellt werden. Dieses Konzept verbindet die monatsvariablen Schwellenwertuntersuchungen mit Zusatzwassergaben in Abhängigkeit von den 5- und 30-Tagevorregensummen. Die o.g. Vortemperaturmittel haben hingegen kaum einen Einfluss auf die Zusatzwassergabensteuerung.
Seite 366: Untersuchungen Zur Sensitivität Ausgewählter Modellparameter
8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Tabelle 77: Jahresbilanzen der wesentlichen Wasserhaushaltsgrößen für Zusatzwasser- gaben entsprechend Tabelle 76 (als mittlere Jahressummen) P [mm/a] [mm/a] ETR [mm/a] RO [mm/a] RU [mm/a] Deponie insgesamt Erklärung der Symbole s. Tabelle 72 Die bereits mehrfach diskutierten Zielvorgaben hoher Verdunstung, nicht allzu hoher Oberflächenabflüsse sowie Restdurchsickerungsraten von maximal 110 mm/a sind folglich auch nach Beendigung der Bodenfeuchte- und Saugspannungsmessungen erfüllbar und dies allein dadurch, dass der Niederschlag gemessen und die 5- bzw.
Seite 367 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── Schwierig gestaltet sich die Quantifizierung von Auswirkungen bezüglich der Veränderungen bestimmter Modellparameter, weil diese von vielen Faktoren abhängen, vor allem: - von der klimatischen Situation - von der Morphologie (Hangneigung, Hanglänge, Exposition) - vom Schichtenaufbau - vom Bewuchs - von den pedologischen Eigenschaften der Schichten (k -Werte, Porositäten) Es kann folglich nicht abgeleitet werden, dass sich beispielsweise die Restdurchsickerungs-...
Seite 368 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── c) k -Wert des Rekultivierungssubstrats: Abminderungen führen zu höheren Oberflächenabflusswerten (beginnend bei k -Werten von m/s und darunter). Infolge der dadurch geringeren Infiltrationsmengen sinkt die reale Verdunstung (meist allerdings nur geringfügig). Im Wechselspiel Oberflächenabflussbildung/ Verdunstung reagiert die Bildung von Sickerwasser, wobei in den meisten Fällen die Bildung von Restdurchsickerung mit der Oberflächenabflussbildung gegenläufig reagiert.
Seite 369 8. BOWAHALD-Anwendungsbeispiele ──────────────────────────────────────────────────────────────── b) k -Wert der oberhalb des Dichtungselements liegenden Schicht (i.d.R. Drainelement, ggf. Rekultivierungsschicht): Geringe Durchlässigkeiten der unmittelbar über dem Dichtungselement liegende Schicht bewirken einen zunehmenden Wasseraufstau auf der Dichtung und damit eine Erhöhung der Restdurchsickerungsmengen. c) weitere Parameter: Alle im Zusammenhang mit Sicherungssystemen ohne Dichtungselement genannten Parametervariationen wirken (allerdings zum Teil sehr eingeschränkt).
Seite 370: Zusammenfassung Und Ausblick
9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zusammenfassung und Ausblick Dem Ziel der Sicherung von Ablagerungen (Deponien, Halden) gegenüber Austrägen über den Wasser- und Luftpfad dienen Maßnahmen der oberflächlichen Profilierung, Begrünung und Abdeckung bzw. Abdichtung. Neben einer ganzen Reihe von Aufgaben, die im Zusammenhang mit der oberflächlichen Sicherung von Ablagerungen zusammenhängen, steht deren wasserhaushaltliches Verhalten im Blickpunkt des Interesses.
Seite 371 9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── schließlich auf Deponien beschränkt ist, ist das seit Anfang der 1980-er Jahre im Auftrag der US Environmental Protection Agency EPA entwickelte Modell HELP (Hydrologic Eva- luation of Landfill Performance, S ., 1994). CHROEDER AT AL Im nationalen Maßstab ist es ebenfalls das HELP-Modell, dass die größte Verbreitung gefunden hat.
Seite 372 9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── Informationen zu folgenden Parametergruppen werden benötigt: - geographische und morphologische Parameter - pedologische Parameter - Nutzungs- und Bewuchsparameter - meteorologische Daten Die zeitliche Diskretisierung orientiert sich an der zeitlichen Auflösung der meteorologischen Daten und reicht von täglichen meteorologischen Messwerte über monatliche Messwerte bis hin zu langjährigen Monatsmittelwerten.
Seite 373: Das Interzeptionsteilmodell Des Modells Bowahald Ist Damit Für Praktisch Alle
9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── Geeignet ist das Modell BOWAHALD insbesondere für folgende Oberflächensicherungs- systeme: - Regelaufbau nach TA Siedlungsabfall, insbesondere Deponieklassen 0 und I (Sicherungs- systeme ohne Kunststoffdichtungsbahnen) - Abdeckungen/Abdichtungen von Altablagerungen mit mineralischen Substraten (z.B. qualifizierte Abdeckungen) - temporäre Abdeckungen Keine Eignung besteht für Kapillarsperren.
Seite 374 9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── Zur Modellierung der Oberflächenabflussbildung nutzt das Modell BOWAHALD das Curve- Number-Verfahren des US Soil Conservation Service (U , 1972, 1985, 1986). Dem Infiltrationsteilmodell ist dabei ein Muldenspeichermodell vorgeschaltet. Im Teilmodell zur Oberflächenabflussbildung werden alle wesentlichen Einflussfaktoren (Oberflächenmorpho- logie und –pedologie, Vorfeuchte, Schichtungsverhältnisse, Bewuchs) berücksichtigt.
Seite 375 9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── - Die Zeitdisktierisierung des meteorologischen Datenmaterials ist durch die Verwendung täglicher bzw. monatlicher Messwerte sowie langjährig mittlere Monatswerte flexibler als beim HELP-Modell. - Das Modell BOWAHALD berücksichtigt direkt den Einfluss von Exposition und Hangneigung in Bezug auf die Verdunstungsmodellierung. Eine externe Korrektur der Globalstrahlung bezüglich Exposition und Neigung ist nicht notwendig.
Seite 376 9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── Es galt folglich, die BOWAHALD-Modellinhalte für Betrachtungen zum Starkregefall zu modifizieren und zu ergänzen. So entstanden die BOWAHALD-Module: - ROHALDEP zur Bemessung oberirdischer Entwässerungseinrichtungen und - DRAINAGE zur Bemessung von Drainelementen. Beide Module berechnen auf Grundlage von Starkregeninformationen (Regenmenge, -dauer und –wiederkehrsintervall) ober- bzw.
Seite 377 9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── Die Modellkalibrierungen unterstreichen, dass Geländeuntersuchungen und Modellbetrach- tungen sich nicht gegenseitig ausschließen, sondern als gegenseitige Ergänzung anzusehen sind. Standortbezogen sind Messungen (Lysimeter, Bodenmessstellen, Testfelder) nicht durch Modelle ersetzbar. Modelle stellen lediglich eine Möglichkeit dar, die im Gelände nicht gemessenen Größen zu quantifizieren und somit die ablaufenden hydrologischen Prozesse zu differenzieren.
Seite 378 9. Zusammenfassung und Ausblick ──────────────────────────────────────────────────────────────── des Wasserflusses innerhalb der Oberflächensicherung führen und es u.a. prinzipiell ermöglichen, zumindest nicht thermisch bedingten Austrocknungsprozesse mineralischer Dichtungselemente nachzubilden. Fairerweise muss vermerkt werden, dass es in der Vergangenheit bereits Versuche einer Verbesserung des Versickerungsteilmodells durch die Einbeziehung eines Bodenspeichermodells, das auf G (1969) zurück geht, gegeben LUGLA...
Seite 379: Literaturverzeichnis
10. Literaturverzeichnis ──────────────────────────────────────────────────────────────── Literaturverzeichnis Adamcova, R., M. Kisova und F. Ottner (2000): Hochplastische Tone im Deponiebau. Abstractband zur Jahrestagung der Deutschen Ton- und Tonmineralgruppe, Zürich, 30. August bis 1. September 2000. AG Boden (1994): Bodenkundliche Kartieranleitung, 4. Auflage. Herausgeber: Bundesanstalt für Geowissenschaften und Rohstoffe, Hannover.
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Seite 417: Anlagen
Anlagen...
Seite 419 Anlage 1: Zuordnungskriterien für abfallrelevante Parameter für die Deponieklassen I und II nach TA Siedlungsabfall (T , 1993) Parameter Zuordnungswerte Deponieklasse I Deponieklasse II Festigkeit 1.01 Flügelscherfestigkeit 25 kN/m 25 kN/m 1.02 Axiale Verformung 20 % 20 % 1.03 Einaxiale Druckfestigkeit 50 kN/m 50 kN/m Organischer Anteil des Trockenrück-...
Seite 420 Anlage 2: Zuordnungskriterien für abfallrelevante Parameter für die Deponieklasse III nach TA Abfall (T A, 1991) Parameter Zuordnungswert Festigkeit D1.01 Flügelscherfestigkeit > 25 kN/m D1.02 Axiale Verformung < 20 % D1.03 Einaxiale Druckfestigkeit (Fließwert) > 50 kN/m Glühverlust des Trockenrückstandes der Originalsubstanz < 10 Gew.-% Extrahierbare lipophile Stoffe <...
Seite 421 Anlage 3: Kennzeichnung der Stationen des Deutschen Wetterdienstes DWD mit frei verfügbaren Tages- und Monatswerten BOWAHALD-relevanter meteoro- logischer Größen (Quelle: www.dwd.de) geogr. geogr. Beginn Gebietszuordnung Niedersachlags- Stationsname Breite Länge Reihe korrektur nach R (1995) ICHTER Helgoland 54° 01' 07° 53' 1952 List/Sylt 55°...
Seite 422 Anlage 4: Gemessene Grundlage monatlichen Messwerten BOWAHALD-synthetisierte Niederschläge (1992 – 2001) für ausgewählte Messstationen des DWD, Stationskennzeichnung s. Anlage 3 a) Stationswerte: Sta- DMAX P0,1 P1,0 P10,0 DWD-Station [mm/a] [mm/d] Helgoland 34,3 34,3 189,3 191,0 128,2 129,2 17,9 19,4 List/Sylt 31,6 31,6 190,8...
Seite 423 Fortsetzung Anlage 4: Gemessene Grundlage monatlichen Messwerten BOWAHALD-synthetisierte Niederschläge (1992 – 2001) für ausgewählte Messstationen des DWD, Stationskennzeichnung s. Anlage 3 b) Mittelwerte: DMAX P0,1 P1,0 P10,0 [mm/a] [mm/d] Mittel Kalibrierungsstationen 36,3 36,3 181,4 182,1 121,3 121,6 18,5 18,2 Mittel Validierungsstationen 39,9 39,9 186,1...
Seite 424 Anlage 5: Gemessene und auf der Grundlage von langjährigen monatlichen Mittel- werten BOWAHALD-synthetisierte Niederschläge (1992 – 2001) für ausgewählte Messstationen des DWD, Stationskennzeichnung s. Anlage 3 a) Stationswerte: Sta- DMAX P0,1 P1,0 P10,0 DWD-Station [mm/a] [mm/d] Helgoland 34,3 34,3 189,3 191,0 128,2 130,0...
Seite 425 Fortsetzung Anlage 5: Gemessene und auf der Grundlage von langjährigen monatlichen Mittel- werten BOWAHALD-synthetisierte Niederschläge (1992 – 2001) für ausgewählte Messstationen des DWD, Stationskennzeichnung s. Anlage 3 b) Mittelwerte: DMAX P0,1 P1,0 P10,0 DWD-Station [mm/a] [mm/d] 36,3 36,3 181,4 181,7 121,3 121,1 18,5...
Seite 426 Anlage 6: Mittlere jährliche Wasserhaushaltsgrößen (1992 – 2001) des Sicherungs- systems 1 (Abdeckung) für verschieden zeitdiskrete meteorologische Daten a) Stationswerte: DWD-Station [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] Meteorol. Daten Helgoland List/Sylt Schleswig Westermakelsdorf Hamburg-Fuhlsbüttel Schwerin Rostock-Warnemünde Greifswald Bremen Neuruppin Münster/Osnabrück Hannover Magdeburg Potsdam Berlin-Tempelhof Lindenberg...
Seite 427 Fortsetzung Anlage 6: Mittlere jährliche Wasserhaushaltsgrößen (1992 – 2001) des Sicherungs- systems 1 (Abdeckung) für verschieden zeitdiskrete meteorologische Daten b) Jahresmittelwerte für tägliche (d), monatliche (m) und langjährig mittlere (l) meteoro- logische Daten: [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] Meteorologische Daten Kalibrierungsstationen Validierungsstationen -Gebiet I ICHTER...
Seite 428 Anlage 7: Mittlere jährliche Wasserhaushaltsgrößen (1992 – 2001) des Sicherungs- systems 2 (Dichtung DK I) für verschieden zeitdiskrete meteorologische Daten a) Stationswerte: DWD-Station [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] Meteorol. Daten Helgoland List/Sylt Schleswig Westermakelsdorf Hamburg-Fuhlsbüttel Schwerin Rostock-Warnemünde Greifswald Bremen Neuruppin Münster/Osnabrück Hannover Magdeburg Potsdam...
Seite 429: Jahresmittelwerte Für Tägliche (D), Monatliche (M) Und Langjährig Mittlere (L) Meteorologische Daten
Fortsetzung Anlage 7: Mittlere jährliche Wasserhaushaltsgrößen (1992 – 2001) des Sicherungs- systems 2 (Dichtung DK I) für verschieden zeitdiskrete meteorologische Daten b) Jahresmittelwerte für tägliche (d), monatliche (m) und langjährig mittlere (l) meteoro- logische Daten: [mm/a] [mm/a] [mm/a] [mm/a] Meteorologische Daten Kalibrierungsstationen Validierungsstationen 552 12 14 15...
Seite 430 Anlage 8: Berechnungsgleichungen zur Berechnung des realen Interzeptionsspeichers für BOWAHALD-relevante verschiedene Nutzungen Wintergetreide (NZ = 11) Kalendertag KTA [ ] Berechnungsgleichung für BFI [ ] 1 ... 31 BFI = - 0,0096774 KTA + 0,9 32 ... 60 BFI = - 0,0071428 KTA + 0,8214268 61 ...
Seite 431 Fortsetzung Anlage 8: Berechnungsgleichungen zur Berechnung des realen Interzeptionsspeichers für BOWAHALD-relevante verschiedene Nutzungen Laubwald (NZ = 22) Kalendertag KTA [ ] Berechnungsgleichung für S [ ] 1 ... 59 S = 0,25 60 ... 95 S = 0,5 (0,0008197 KTA + 0,2016394) + 0,5 (0,0013889 KTA + 0,1680556) 95 ...
Seite 432 Anlage 9: CN-Faktoren (in %) in Abhängigkeit von Bodentyp für alle BOWAHALD- relevanten Nutzungen (NZ) nach U (1972) in Anlehnung an D (1980) und M (1992) AIDMENT Bodentyp BT BT = 1 BT = 2 BT = 3 BT = 4 Landwirtschaftlich-ackerbauliche Nutzung Winter- (NZ=11) bzw.
Seite 433 Fortsetzung Anlage 9: CN-Faktoren (in %) in Abhängigkeit von Bodentyp für alle BOWAHALD- relevanten Nutzungen (NZ) nach U (1972) in Anlehnung an D (1980) und M (1992) AIDMENT Bodentyp BT BT = 1 BT = 2 BT = 3 BT = 4 Waldnutzung (Nadel-, Laub bzw.
Seite 434 Anlage 10: -CN-Regressionsbeziehungen für verschiedene BOWAHALD-Nutzungen CN = C * ln (k Regressionsgleichung: mit: CN - CN-Faktor des US-SCS-Verfahrens [%] -Wert an der Oberfläche [m/s] ... C - Beiwerte (s. folgende Tabellen, im Falle bewachsener Flächen gültig für einen Vegetationsbedeckungsgrad von 100 %) a) landwirtschaftlich-ackerbauliche Nutzung: Nutzung (NZ-Kennung) [m/s]...
Seite 435 Fortsetzung Anlage 10: -CN-Regressionsbeziehungen für verschiedene BOWAHALD-Nutzungen b) Waldnutzung: Nutzung: Nadel-, Laub-, Mischwald (NZ: 20 - 23) [m/s] einstöckiger Waldaufbau: Jungwuchs < 1 * 10 82,6 -5,74 * 10 - 0,44 1 * 10 ... 6 * 10 -18,9 -1,32 * 10 - 7,38 >...
Seite 436 Fortsetzung Anlage 10: -CN-Regressionsbeziehungen für verschiedene BOWAHALD-Nutzungen c) Dauergrünland: Nutzung (NZ-Kennung) [m/s] Grasflächen ohne nähere Informat. (NZ=30): spärlich < 1 * 10 84,5 -5,89 * 10 - 0,39 1 * 10 ... 6 * 10 -1,44 * 10 - 6,00 >...
Seite 437 Anlage 11: Bestandskoeffizienten k für BOWAHALD-relevante Nutzungen Landwirtschaftlich-ackerbauliche Nutzung (NZ = 10 - 14) 0,71 0,71 0,78 0,85 1,09 1,26 1,27 0,94 0,79 0,77 0,71 0,71 0,68 0,68 0,90 0,95 1,22 1,35 1,30 0,87 0,70 0,80 0,80 0,80 0,65 0,65 0,75 0,90 1,25...
Seite 438 Fortsetzung Anlage 11: Bestandskoeffizienten k für BOWAHALD-relevante Nutzungen Sträucher (NZ = 24) - ein- bzw. mehrstöckiger Aufbau wie Laubwald (Altholz) Waldnutzung ohne nähere Informationen (NZ = 20) wie Mischwald, Altholz (A), einstöckig Berücksichtigung von Waldschädigungen (NZ = 20 - 23) Korrekturfaktoren: Schadstufe 0: 1,00 Schadstufe 1: 0,95...
Seite 439: Vegetationsbedeckungsgrade Und Maximale Wurzeltiefen Für Bowahaldrelevante Nutzungen
Anlage 12: Vegetationsbedeckungsgrade und Maximale Wurzeltiefen für BOWAHALD- relevante Nutzungen a ) Monatsvariable Vegetationsbedeckungsgrade a für BOWAHALD-relevante Nutzungen Landwirtschaftlich-ackerbauliche Nutzung (NZ = 10 - 14) 0,35 0,35 0,35 0,85 0,99 1,00 1,00 1,00 0,46 0,50 0,35 0,35 0,85 0,85 0,85 1,00 1,00 1,00...
Seite 440 Fortsetzung Anlage 12: Vegetationsbedeckungsgrade und Maximale Wurzeltiefen für BOWAHALD- relevante Nutzungen a ) Monatsvariable Vegetationsbedeckungsgrade a für BOWAHALD-relevante Nutzungen Weitere Nutzungen: unbewachsene Flächen (NZ = 40), Ortschaft (50) und Gewässer (60) 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00 0,00...
Seite 441 Fortsetzung Anlage 12: Vegetationsbedeckungsgrade und Maximale Wurzeltiefen für BOWAHALD- relevante Nutzungen b ) Monatsvariable Maximale Wurzeltiefen z [mm] für BOWAHALD-relevante Nutzungen Landwirtschaftlich-ackerbauliche Nutzung (NZ = 10 - 14) Waldnutzung ohne nähere Informationen (NZ = 20) , Nadelwald (NZ = 21) , Laubwald (NZ = 22) und Mischwald (NZ = 23) - ein- und mehrstöckiger Waldaufbau Ent.
Seite 442 Anlage 13: Ermittlung von Starkregenmengen P [mm] nach verschiedenen Verfahren (beispielhaft für das Rasterfeld Freiberg/ Brand-Erbisdorf) T = 1 a T = 5 a T = 10 a T = 20 a T = 50 a T = 100 a Kostra Reinh.
Seite 443: Speicherparameter Des Parallelkaskadenmodells Für Flächenhafte Abflusskonzentration
Anlage 14: Speicherparameter des Parallelkaskadenmodells für flächenhafte Abfluss- konzentration a) für große hydrographische Faktoren (F ≥ 10 km) nach W (1981): ACKERMANN Speicherkonstante K für die 1. Parallelkaskade: Speicherkonstante K für die 2. Parallelkaskade: Fortsetzung s. Folgeseite...
Seite 444 Fortsetzung Anlage 14: Speicherparameter des Parallelkaskadenmodells für flächenhafte Abfluss- konzentration a) für große hydrographische Faktoren (F ≥ 10 km) nach W (1981): ACKERMANN Aufteilungsfaktor δ: b) für kleine hydrographische Faktoren (F < 10 km) nach E , 1986: ULER NAUF...
Seite 445 Anlage 15: Übersicht über Modelle zur Simulation des Wasserhaushaltes in der ungesättigten Zone (aus B , 1998) ERGER Abkürzungserklärung und Fußnoten s. letzte Seite Anlage 15...
Seite 446 Fortsetzung Anlage 15: Übersicht über Modelle zur Simulation des Wasserhaushaltes in der ungesättigten Zone (aus B , 1998) ERGER Abkürzungserklärung und Fußnoten s. letzte Seite Anlage 15...
Seite 447 Fortsetzung Anlage 15: Übersicht über Modelle zur Simulation des Wasserhaushaltes in der ungesättigten Zone (aus B , 1998) ERGER Abkürzungserklärung und Fußnoten s. letzte Seite Anlage 15...
Seite 448 Fortsetzung Anlage 15: Übersicht über Modelle zur Simulation des Wasserhaushaltes in der ungesättigten Zone (aus B , 1998) ERGER Abkürzungserklärung und Fußnoten s. letzte Seite Anlage 15...
Seite 449 Fortsetzung Anlage 15: Übersicht über Modelle zur Simulation des Wasserhaushaltes in der ungesättigten Zone (aus B , 1998) ERGER...
Seite 450 Anlage 16: Karte der Deponie Schneidenbach mit Hydrotopeineilung...
Seite 451 Anlage 17: Herleitung HELP- und BOWAHALD-relevanter pedologischer Parameter für das Rekultivierungsmaterial der Deponie Schneidenbach im Verwahrungszustand Grundlagen: - Ergebnisse der Qualitätssicherung zum Erdstoffzwischenlager der Deponie - Bodenkundliche Kartieranleitung KA 4 (A , 1994) ODEN - HELP-Programmdokumentation (S , 2004) CHROEDER ERGER Bodenart -Wert [m/s]...
Seite 452 Anlage 18: Mittlere monatliche Tagessummen der Globalstrahlung auf die horizontale Ebene (mWh/cm ) und auf diese normierte, aus Stundensummen berechnete Globalstrahlung unterschiedlich exponierter Ebenen für Hamburg-Sasel, 1987 – 1993 (aus B , 1998) ERGER...
Seite 453 Langjährig mittlere Wasserhaushaltsbilanzen für den Istzustand (HELP-Modellierung) Anlage 19: a) Hydrotop 1: ******************************************************************************* AVERAGE ANNUAL TOTALS & (STD. DEVIATIONS) FOR YEARS 1961 THROUGH 1990 ------------------------------------------------------------------------------- CU. METERS PERCENT -------------------- ----------- --------- PRECIPITATION 719.51 ( 131.820) 7195.1 100.00 RUNOFF 40.092 ( 41.1148) 400.92 5.572 POTENTIAL EVAPOTRANSPIRATION...
Seite 454 Langjährig mittlere Wasserhaushaltsbilanzen für den Istzustand (HELP-Modellierung) Fortsetzung Anlage 19: c) Hydrotop 3: ******************************************************************************* AVERAGE ANNUAL TOTALS & (STD. DEVIATIONS) FOR YEARS 1961 THROUGH 1990 ------------------------------------------------------------------------------- CU. METERS PERCENT -------------------- ----------- --------- PRECIPITATION 719.51 ( 131.820) 7195.1 100.00 RUNOFF 41.200 ( 41.2631) 412.00 5.726...
Seite 455 Langjährig mittlere Wasserhaushaltsbilanzen für den Istzustand (HELP-Modellierung) Fortsetzung Anlage 19: e) Hydrotop 5: ******************************************************************************* AVERAGE ANNUAL TOTALS & (STD. DEVIATIONS) FOR YEARS 1961 THROUGH 1990 ------------------------------------------------------------------------------- CU. METERS PERCENT -------------------- ----------- --------- PRECIPITATION 719.51 ( 131.820) 7195.1 100.00 RUNOFF 41.578 ( 41.2457) 415.78 5.779...
Seite 456 Langjährig mittlere Wasserhaushaltsbilanzen für den Istzustand (HELP-Modellierung) Fortsetzung Anlage 19: g) Hydrotop 7: ******************************************************************************* AVERAGE ANNUAL TOTALS & (STD. DEVIATIONS) FOR YEARS 1961 THROUGH 1990 ------------------------------------------------------------------------------- CU. METERS PERCENT -------------------- ----------- --------- PRECIPITATION 719.51 ( 131.820) 7195.1 100.00 RUNOFF 34.791 ( 36.1746) 347.91 4.835...
Seite 457 Langjährig mittlere Wasserhaushaltsbilanzen für den Istzustand (HELP-Modellierung) Fortsetzung Anlage 19: i) Hydrotop 9: ******************************************************************************* AVERAGE ANNUAL TOTALS & (STD. DEVIATIONS) FOR YEARS 1961 THROUGH 1990 ------------------------------------------------------------------------------- CU. METERS PERCENT PRECIPITATION 719.51 ( 131.820) 7195.1 100.00 RUNOFF 33.288 ( 39.6708) 332.88 4.626 POTENTIAL EVAPOTRANSPIRATION 607.512...
Seite 458 Anlage 20: Langjährig mittlere Wasserhaushaltsbilanzen für den Istzustand (BOWAHALD-Modellierung) ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ Hydrotop ETPU ETPK FEHL ------------------------------------------------------------------------------------------------------------------ 719.5 540.6 505.9 444.0 121.5 569.2 20.3 255.4 -0.2 719.5 540.6 505.9 444.0 121.5 569.7 19.8 255.9 -0.2 719.5 539.9 491.3 436.6 119.7 580.1 277.7 -0.2 719.5 540.5...
Seite 459: Übersicht Über Bowahald-Nutzungslizenzen
Anlage 21: Übersicht über BOWAHALD-Nutzungslizenzen Aquila Ingenieurgesellschaft mbH Markkleeberg Arcadis Trischler & Partner Consult GmbH Freiberg Arcadis Trischler & Partner Consult GmbH Potsdam BaG Büro für angewandte Geologie Cottbus Bauhaus-Universität Weimar, Fakultät Bauingenieurwesen Bayerisches Landesamt für Wasserwirtschaft München Beak Consultants GmbH Freiberg BFT Planungsbüro für Bauwesen und fachübergreifende Technologien GmbH Aachen BGI-Ingenieurgesellschaft mbH Meißen BIUG Umwelttechnik und Grundbau GmbH Freiberg...
Seite 460 Fortsetzung Anlage 21: Übersicht über BOWAHALD-Nutzungslizenzen Staatliches Amt für Umwelt Dessau-Wittenberg SUC Sächsische Umweltschutz-Consulting GmbH Dresden Taberg-Ost GmbH Chemnitz Terra Montan Gesellschaft für angewandte Geologie mbH Suhl TU Bergakademie Freiberg, Fakultät Geowissenschaften, Geotechnik und Bergbau u&i umwelttechnik & ingenieure GmbH Hannover UBV Umweltbüro GmbH Vogtland GmbH Weischlitz Universität der Bundeswehr München-Neubiberg Universität Hamburg, Institut für Bodenkunde...
Seite 461 Anlage 22: Karte der Deponie Borsdorf mit Hydrotopeinteilung...
Seite 462 Anlage 23: Karte der Deponie Nißma mit Hydrotopeinteilung...
Seite 463 Anlage 24: Übersicht über die Teilentwässerungsflächen der Deponie Himmelsfürst...
Seite 464 Anlage 25: Übersicht über die flächenvariablen Eingabewerte des Modells ROHALDEP (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Nord (Lage s. Anlage 24): ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungsgebiet Fläche Hanglänge Weglänge am Deponie- max. H min. H Bemerkungen ║ ║ [m^2] Deponiefuß [m] gef. [%] [m NN] [m NN] ║...
Seite 465 Fortsetzung Anlage 25: Übersicht über die flächenvariablen Eingabewerte des Modells ROHALDEP (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Süd 1 (Lage s. Anlage 24): ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungsgebiet Fläche Hanglänge Weglänge am Deponie- max. H min. H Bemerkungen ║ ║ [m^2] Deponiefuß [m] gef. [%] [m NN] [m NN] ║...
Seite 466 Fortsetzung Anlage 25: Übersicht über die flächenvariablen Eingabewerte des Modells ROHALDEP (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Süd 2 (Lage s. Anlage 24): ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungsgebiet Fläche Hanglänge Weglänge am Deponie- max. H min. H Bemerkungen ║ ║ [m^2] Deponiefuß [m] gef. [%] [m NN] [m NN] ║...
Seite 467 Fortsetzung Anlage 25: Übersicht über die flächenvariablen Eingabewerte des Modells ROHALDEP (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Süd 3 (Lage s. Anlage 24): ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungsgebiet Fläche Hanglänge Weglänge am Deponie- max. H min. H Bemerkungen ║ ║ [m^2] Deponiefuß [m] gef. [%] [m NN] [m NN] ║...
Seite 468 Fortsetzung Anlage 25: Übersicht über die flächenvariablen Eingabewerte des Modells ROHALDEP (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Kiefernwald (Lage s. Anlage 24): ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungsgebiet Fläche Hanglänge Weglänge am Deponie- max. H min. H Bemerkungen ║ ║ [m^2] Deponiefuß [m] gef. [%] [m NN] [m NN] ║...
Seite 469 Anlage 26: Übersicht über Daten und Ergebnisse der Fließgeschwindigkeitsberechnungen für die Entwässerungseinrichtungen (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Nord: ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungs- Drainabfluss Gefälle Ent- Fließgeschw. Abführbare Wasser- Isochronen- Isochronen- ║ ║ gebiet [l/s] wässerung [%] v [m/s] menge Q [l/s] laufzeit [s] zeittakt ║...
Seite 470 Fortsetzung Anlage 26: Übersicht über Daten und Ergebnisse der Fließgeschwindigkeitsberechnungen für die Entwässerungseinrichtungen (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Süd 1: ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungs- Drainabfluss Gefälle Ent- Fließgeschw. Abführbare Wasser- Isochronen- Isochronen- ║ ║ gebiet [l/s] wässerung [%] v [m/s] menge Q [l/s] laufzeit [s] zeittakt ║...
Seite 471 Fortsetzung Anlage 26: Übersicht über Daten und Ergebnisse der Fließgeschwindigkeitsberechnungen für die Entwässerungseinrichtungen (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Süd 2: ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungs- Drainabfluss Gefälle Ent- Fließgeschw. Abführbare Wasser- Isochronen- Isochronen- ║ ║ gebiet [l/s] wässerung [%] v [m/s] menge Q [l/s] laufzeit [s] zeittakt ║...
Seite 472 Fortsetzung Anlage 26: Übersicht über Daten und Ergebnisse der Fließgeschwindigkeitsberechnungen für die Entwässerungseinrichtungen (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Süd 3: ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungs- Drainabfluss Gefälle Ent- Fließgeschw. Abführbare Wasser- Isochronen- Isochronen- ║ ║ gebiet [l/s] wässerung [%] v [m/s] menge Q [l/s] laufzeit [s] zeittakt ║...
Seite 473 Fortsetzung Anlage 26: Übersicht über Daten und Ergebnisse der Fließgeschwindigkeitsberechnungen für die Entwässerungseinrichtungen (Deponie Himmelsfürst) Entwässerungsgebiet Kiefernwald: ╔══════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════════╗ ║ Teilentwässerungs- Drainabfluss Gefälle Ent- Fließgeschw. Abführbare Wasser- Isochronen- Isochronen- ║ ║ gebiet [l/s] wässerung [%] v [m/s] menge Q [l/s] laufzeit [s] zeittakt ║...
Seite 474 Anlage 27: Karte der Deponie Liebertwolkwitz mit Hydrotopeinteilung...
Seite 475 Anlage 28: Niederschlagshöhen und -spenden für das Untersuchungsgebiet Liebertwolkwitz (nach B ., 1997) ARTELS U -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 100. -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- -------------------------------------------------------------------------------------------------------------------- 5 min I 5.7 191.1 7.6 252.7 9.4 314.3 11.9 395.7 13.7 457.3 15.6 518.8 18.0 600.3 19.9 661.8 10 min I 6.8 112.6 9.2 152.8 11.6 193.1...

Kettler CALYPSO-700 Montageanleitung

Abkürzungs- und Symbolverzeichnis

Abbildungsverzeichnis

Tabellenverzeichnis

Anlagenverzeichnis

1 Problemstellung

2 Charakteristik des Wasserhaushaltes von Halden und Deponien

Sicherungssysteme)

3 Der Wasserhaushalt Innerhalb von Oberflächensicherungssystemen

4 Das Deponie- und Haldenwasserhaushaltsmodell BOWAHALD

5 Die BOWAHALD-Module ROHALDEP und DRAINAGE für Untersuchungen

6 Beispiele für Modellkalibrierungen

7 Vergleich des Modells BOWAHALD mit dem HELP-Modell

8 BOWAHALD-Anwendungsbeispiele

9 Zusammenfassung und Ausblick

10 Literaturverzeichnis

Quicklinks

Verwandte Anleitungen für Kettler CALYPSO-700

Inhaltszusammenfassung für Kettler CALYPSO-700

Inhaltsverzeichnis