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Entwicklung und Erprobung eines in der Verwaltungspraxis tauglichen Verfahrens für verlässliche Sickerwasserprognosen in Baden-Württemberg

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Beschreibung

Für die verwaltungstechnische Umsetzung der Bundesbodenschutz- und Altlastenverordnung sind einfache, überschaubare Methoden erforderlich, die trotz ihrer Einfachheit zu verlässlichen, justiziablen Ergebnissen bei der Sickerwasserprognose führen. Im Rahmen des an der TUHH durchgeführten BMBFForschungsvorhabens Entwicklung von Qualitätsanforderungen für Sickerwassermodelle und Eignungsbewertung vorhandener Modelle konnte bestimmt werden, inwieweit die Komplexität von Sickerwassermodellen reduziert werden kann, ohne dabei die Genauigkeit der Prognoseergebnisse wesentlich zu verringern. Ein Ergebnis dieser Forschungsarbeit ist die Entwicklung des "AF-Verfahrens". Dieses Verfahren ist insbesondere für den Transportteil der Sickerwasserprognose geeignet, also für einen Bereich, für den es bisher noch kein geeignetes praxistaugliches Verfahren gibt. Mit dem durchgeführten Vorhaben wurde dieses Verfahren weiterentwickelt und in ein einfach anwendbares Computerprogramm überführt, das auf die Belange Baden-Württembergs zugeschnitten ist.

Das "AF-Verfahren" (AF = Abminderungs-Faktoren) basiert auf dem Konzept, die einzelnen Komponenten, die zu einer Abminderung der Schadstoffkonzentration zwischen dem Ort der Ablagerung bzw. Ort der Probenahme und dem Ort der Beurteilung führen, mit wissenschaftlich abgesicherten Abschätzformeln zu quantifizieren. Durch einfachen Vergleich von erreichbarer und erforderlicher Abminderung kann die Grundwassergefährdung beurteilt werden. Insgesamt gibt es vier Komponenten, die zu einer Konzentrationsabminderung führen:

  1. transversale Dispersion,
  2. Einmischen in das Grundwasser,
  3. Abbau der Schadstoffe und
  4. Endlichkeit der Quelle.

In diesen Komponenten sind die einzelnen innerhalb der Sickerstrecke ablaufenden Abminderungsprozesse eingearbeitet. Das entwickelte Verfahren basiert auf der Advektions-Dispersions- Gleichung unter der Annahme stationärer Wasserbewegung. Es wird Advektion, Diffusion in Bodenwasser und ?luft, Dispersion, lineare Gleichgewichts-Sorption und Abbau 1. Ordnung berücksichtigt. Mit Hilfe des "AF-Verfahrens" ist ohne Modellierungserfahrung eine erste quantitative Einschätzung möglich, ob der Prüfwert am Ort der Beurteilung überschritten wird oder nicht.

Mit dem durchgeführten Projekt wurden hauptsächlich 4 Ziele verfolgt. Das erste Ziel bestand darin, das in einem wissenschaftlichen Kontext entwickelte "AF-Verfahren" zu einem in der Verwaltungspraxis tauglichen, einfach handhabbaren computergestützten Verfahren weiterzuentwickeln und hierfür durch zusätzliche Module zu ergänzen. Bei der Weiterentwicklung standen die Erfordernisse und Besonderheiten der Altlastenverdachtsfälle Baden-Württembergs im Vordergrund. Durch die Erstellung eines Computerprogramms mit übersichtlicher Oberfläche wird die praktische Handhabung spezifisch für die Altlastenverdachtsfälle Baden-Württembergs sehr erleichtert. Für das Computerprogramm soll eine ausführliche Online-Hilfe sowie Dokumentation zur Verfügung stehen.

Das zu entwickelnde Computerprogramm erleichtert nicht nur die rechentechnische Abwicklung des "AFVerfahrens", es erleichtert auch die Bereitstellung der standortspezifischen Stofftransportparameter. Aus dieser Anforderung ergab sich das zweite Ziel des Projektes. Das Computerprogramm soll mit einer Datenbank ausgestattet werden, mit der der Anwender die - für den jeweiligen Standort nicht direkt verfügbaren bzw. schwer messbaren - Stofftransportparameter (wie z.B. Sickerwasserrate, Sorptionsbzw. Abbauparameter und Dispersionsparameter) schnell aus Literaturdaten oder durch Gebrauch wissenschaftlich fundierter Pedotransferfunktionen ableiten kann. Vom Anwender müssen lediglich die Standortdaten (z. B. GW-Flurabstand, Bodenart etc.) eingegeben werden. Aus der Datenbank sollen dann die physikalisch chemischen Transportparameter für die Schadstoffe abgerufen werden.

Das dritte Ziel des Projektes bestand in der Einbeziehung der zeitlichen Komponente bei der Sickerwasserprognose. Das "AF-Verfahren" berücksichtigt nicht den Zeitpunkt, zu dem eine Grenzwertüberschreitung am Ort der Beurteilung zu erwarten ist. Aus Gründen der Nachhaltigkeit wird im "AF-Verfahren" lediglich überprüft, ob jemals eine Grenzwertüberschreitung auftritt und nicht zu welchem Zeitpunkt. Aufgrund der teilweise sehr langsamen Ausbreitungsvorgänge ist jedoch unter manchen Standortbedingungen eine Grenzwertüberschreitung erst in mehreren 100 bis 1000 Jahren zu erwarten. Das Computerprogramm soll deshalb durch ein zusätzliches Modul auch den zu erwartenden zeitlichen Verlauf der Konzentrationen am Ort der Beurteilung berechnen, wobei die vorher für das "AF-Verfahren" bereitgestellten Daten ohne zusätzliche Angaben ausreichend sind. Die Daten sollen programmintern lediglich an ein semianalytisches Transportmodell übergeben und weiterverarbeitet werden.

Das vierte Ziel des Projektes war es, sowohl das entwickelte Computerprogramm als auch das komplexe numerische Transportmodell HYDRUS-2D, das weltweit eine hohe Akzeptanz genießt, auf eine Vielzahl von Altlastenverdachtsfällen in Baden-Württemberg vergleichend anzuwenden. Auf diese Weise kann einerseits die Praxistauglichkeit und andererseits die Genauigkeit bzw. Verlässlichkeit des Verfahrens aufgezeigt werden.

Metadaten

TitelEntwicklung und Erprobung eines in der Verwaltungspraxis tauglichen Verfahrens für verlässliche Sickerwasserprognosen in Baden-Württemberg 
Stand 2006 
Seitenzahl33 
Förderkennzeichen BWR24003

 

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