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Strömungsdynamik über ästuarinen Bodenformen

Ziel dieses Projektes ist die Beschreibung von Strömungsmustern über ästuarinen Bodenformen anhand von Rinnenexperimenten und numerischen Simulationen. Bodenformen (Riffel und Dünen) sind weitverbreitete Bestandteile von Flüssen, Ästuaren, Küstengewässern- und Tiefseegebieten. Bodenformen liefern Hinweise auf Richtung und Stärke von Sedimenttransportprozessen, haben einen starken Einfluss auf die über ihnen liegende Strömung und sind zudem von großer sozioökonomischer Bedeutung, z. B. hinsichtlich ihrer Auswirkungen auf die Schiffbarkeit der Gewässer. In vielen Ästuaren bilden sich aufgrund der starken Hydrodynamik und der hohen Verfügbarkeit von sandigen Sedimenten große Bodenformfelder. Die Strömung über diesen Bodenformfeldern unterscheidet sich grundlegend von der Strömung über den bekannten, dreieckigen Bodenformen mit einem Neigungswinkel von 30°, die bisher im Fokus von Labor- und numerischen Modellierungsstudien standen. Ästuarine Bodenformen sind hauptsächlich flachgeböschte Dünen mit mittleren Luvwinkeln von 5 bis 20°. Die Strömungseigenschaften über derartigen, flachen Winkeln sind derzeit nicht genau bekannt. So ist zum Beispiel der Zusammenhang zwischen der Neigung der Leeböschung und dem Vorhandensein oder Fehlen einer intermittierenden oder permanenten Strömungsablösung noch nicht ausreichend verstanden. Außerdem haben ästuarine Dünen ein relativ flaches Tal und steile Böschungen in der Nähe des Kammes, während Flussdünen einen flachen Kamm und in der Nähe des Tals steile Böschungen haben. Die Auswirkungen dieses Unterschieds in der Dünenmorphologie auf die Strömung sind derzeit noch unbekannt. Darüber hinaus wurde der Zusammenhang zwischen einer sich in der Richtung ändernden Gezeitenströmung und der natürlichen Morphologie von Dünen, einschließlich der dreidimensionalen Variationen, noch nicht im Detail untersucht.Im Rahmen der vorgeschlagenen Studie werden mehrere Versuchsreihen in einer großen Laborrinne durchgeführt, um die Strömungseigenschaften (Geschwindigkeit und Turbulenz) über an Ästuardünen angelehnten Modelldünen aus Beton zu charakterisieren. Basierend auf Feldmessungen von Bodenformen in der Weser werden drei Dünenformvarianten untersucht: Steilgeböschte asymmetrische Dünen, flachgeböschte asymmetrische Dünen und flachgeböschte symmetrische Dünen. Darüber hinaus werden hochauflösende numerische Simulationen der Strömung über dreidimensionalen Bodenformfeldern die Rinnenexperimente ergänzen. Mithilfe der Modellsimulationen ist es möglich, die Geschwindigkeitsstrukturen der Gezeitenströmung und die Turbulenzstrukturen über natürlichen, in der Weser vorkommenden Dünenfeldern zu bestimmen. Die Ergebnisse dieses Projekts tragen zu einem besseren Verständnis der komplexen Wechselwirkungen zwischen ästuarinen Dünen und der Gezeitenströmung bei und erlauben eine bessere Parametrisierung der kleinräumigen Prozesse in großräumigen hydro- und morphodynamischen Modellen.

Methane, the underestimated greenhouse gas

Methane is the second most important greenhouse gas after carbon dioxide. On top of this, methane is a key precursor for the formation of ground-level ozone. Ozone is linked to negative health effects whilst also damaging ecosystems and crops. Reducing methane emissions thus contributes to climate protection and also helps protect public health and ecosystems. For several years now, there have been efforts at both the international and European level to significantly reduce methane emissions and to set specific reduction targets. Despite the initiatives in place to abate methane emissions, many people remain unaware of how necessary a reduction is and the benefits this would bring. With this position paper, the German Environment Agency aims to provide information about the effects and the most important sources of methane whilst specifying concrete measures to reduce methane at a national level and worldwide. The paper is aimed primarily at political decision-makers. Veröffentlicht in Position.

Solartechnische Demonstrationsanlagen Katholische Kirchenstiftung St. Brigitta, Unterhaching

Gebäudecharakteristik und Konzeption der Anlagentechnik: Photovoltaik (PV)-Anlage: Kirche in Betonbauweise, Flachdach, Baujahr 1970, 580 m2 Bruttogeschossfläche zzgl. Sakristei und Kapelle im Anbau, Verwendung als Katholische Kirche. Solarthermie (ST)-Anlage: Wohnhaus mit Pfarrbüros in Betonbauweise, Flachdach, Baujahr 1970, 400 qm BGF, Verwendung als Pfarrhaus. Generator (PV-Module): Die Module werden aufgeständert auf dem Flachdach der Kirche montiert. Die Ständerkonstruktion trägt 2 Modulreihen, wird aus Edelstahl gefertigt und zur Optimierung der Sonneneinstrahlung an der Flachdachbrüstung der Nordseite montiert. Die Neigung beträgt 30 Grad. Die Ausrichtung ist Südost - 10 Grad. Es wurden 2 Strangwechselrichter vom Typ SMA verwendet. Strang 1: Typ SMA 2500 mit 2500 W, 18 Module und Strang 2 mit Typ SMA 2000 mit 2000 W, 16 Modulen. Modul-Typ Isofoton I-159/12MC zu je 159 W und 1,294 m2. Die Generatornennleistung beträgt 5,4 kW. Solarthermische Anlage: Die Montage erfolgt aufgeständert mit ca. 40 Grad Neigung in Südausrichtung auf dem Flachdach des Pfarrhauses. Die Nettofläche beträgt 7.6 m2, vorhandener 400 l Speicher, externer Plattenwärmetauscher. Die Verrohrung erfolgt in 18 mm Kupferrohr, Kollektor: LB Kollektorbausatz der Firma Wagner, Regelung ebenfalls Fa. Wagner. Geplante Maßnahmen zur Verbreitung: Erstellung und Veröffentlichung einer Studie, Info dazu an die örtlichen Presse (Süddeutsche Zeitung). Mitteilungen an die Bürger der politischen Gemeinde auf Bürgerversammlungen durch den Bürgermeister. Darstellung anlässlich des großen Zukunftsfestes in Unterhaching im Oktober 99. Begleitung des Projektes in der örtlichen und kirchlichen Presse. Infoständer an mehreren Sonntagen zur Darstellung des Projektes und zur Gewinnung von Spenden. Gemeinsame Aktionen/Veröffentlichungen mit den ISAR-Amperwerken (Netz-Einspeisung). Erstellung von Prospekten (Beschreibung des Projektes, Darstellung der Realisierung und der Förderung, der Eigenbeteiligung, technische Daten etc.) PR-Maßnahmen in Zusammenarbeit mit der Clearingstelle Kirche und Umwelt und dem Umweltbeauftragten der Diözese. Schautafeln vor der Kirche mit Anzeige der gewonnen Solarenergie. Vorträge und Führungen. Ausstellungen im Foyer des Rathauses. Fazit: Das Projekt kann als gelungen bezeichnet werden, es wurde von sehr vielen Gemeindemitgliedern, Bürgern und der Presse entsprechend gewürdigt. Aus unserer Sicht ist die Bundesförderung Ihren Zielvorstellungen durch Ihre Unterstützung der Solarmaßnahmen ein Stück näher gekommen.

Freisetzung von Stickstoffmonoxid von Gebaeudeoberflaechen in die Atmosphaere

Natursteinmaterial gibt aus der verwitterten Oberflaeche von Gebaeuden Stickstoffmonoxid-N mit Raten von 0.42 bis 4.2 ng/(h x g), trotz deren hohen Feuchtegehalte, ph-Wertes und Gehaltes an Ammonium, Nitrit und Nitrat, ab. Die Netto-Abgaberaten) von NO sind unabhaengig von dem NO-Anteil in der Umgebungsatmosphaere bis zu einem Wert von 1 ppm NO. Die Aufnahme von NO2 erfolgte bei allen untersuchten Natursteinen, NO wurde hingegen nur bei einer von fuenf Natursteinarten aufgenommen. Die NO-Abgaberaten waren an der Steinoberflaeche am hoechsten und nahmen stark bis zu einer Tiefe von mehr als 1 cm ab. Die NO-Abgabe wurde bis mehr als 3 Monate nach der Probenentnahme von den Gebaeuden beobachtet. NO entsteht hauptsaechlich durch biogene Oxidation des Ammoniums zu Nitrat an der Gesteinsoberflaeche, vermutlich durch endolithische nitrifizierende Bakterien. Die chemische Zersetzung von Nitrit zu NO und NO2 wurde nur unter sauren Bedingungen beobachtet.

Baustoffkreislauf im Massivbau (BiM), Erstellung eines Bauwerks unter Verwendung von Beton mit Sekundärzuschlägen

Die Anwendung von Beton mit Recyclingbaustoffen setzt neben der technischen Gleichwertigkeit zu Beton nach DIN 1045 auch eine Akzeptanz beim Nutzer des Bauwerks voraus. Mit dem Demonstrationsvorhaben soll gezeigt werden, dass die Gleichwertigkeit vorliegt. Es sind bei der Planung solcher Bauvorhaben Besonderheiten gegenüber einem Bauwerk aus Primärzuschlägen herauszuarbeiten. Die Ausführung des Rohbaus mit Beton aus Sekundärzuschlägen setzt eine Zustimmung im Einzelfall voraus. Es sind hierfür die Versuchsergebnisse zusammenzustellen und für den Antrag aufzuarbeiten. Dazu gehören die Bewertung des Zuschlags und die Ergebnisse der Eignungsprüfung.

Technisch-biologischer Uferverbau

Zweck und Ziel: Anhand von Versuchsstrecken an den verschiedenen Bundeswasserstrassen soll untersucht werden, ob es moeglich ist, in der Kombination mit dem fuer die Ufer benoetigten Deckwerk in der Wasserwechselzone Pflanzen anzusiedeln. Im Vordergrund steht dabei die Verbesserung der Oekologie des Fliessgewaessers, die Erhaltung seines Charakters, der erosionssichernde Uferverbau und die Beguenstigung der Fauna. Ziel dieser Untersuchung ist, eine wirtschaftliche und sinnvolle Kombination aus Vegetation und Deckwerk zu erarbeiten, die an den Bundeswasserstrassen dazu beitragen soll, einen umweltgerechten naturbezogenen und erosionssichernden Ausbau eines Fliessgewaessers zu ermoeglichen. Ausfuehrung: Z.Z. werden folgende Versuchsstrecken unterhalten und beobachtet: 1. Bei Puenderlich, Mosel-km 94 - Ufersicherung und -begruenung mit Hilfe von Nylonstrukturmatten; 2. Bei Zeltingen, Mosel-km 122,3 - Ufersicherung und -begruenung mit Hilfe von Nylonstrukturmatten; 3. Am Mittellandkanal, km 150,000-159,050 - Bepflanzung in einem mit Colgrete-Beton verklammerten Schuettsteindeckwerk; 4. Am Mittellandkanal, km 180,020-182,670 - Ufersicherung und Roehrichtbepflanzung hinter teilweise abgesenkten Spundwaenden; 5. Am Mittellandkanal, km 189,0-189,4 - wie 4; 6. Am Neckar, km 44,3-44,5 - Ufersicherung und -begruenung bei verschiedenen Deckwerksarten und einer Flachwasserzone. Die Beobachtungen sind langfristig. Bei Vorliegen aussagefaehiger Ergebnisse werden Berichte verfasst oder Empfehlungen fuer Aus- und Neubaumassnahmen abgegeben. Ergebnisse: Zu 2.: An den im Jahr 1987 reparierten sowie auch bei den uebrigen Flaechen der Versuchsstrecke, sind im Berichtsjahr

Separation und Ansäuerung nach Fällung von Flüssigmist aus Rinderställen, Teilprojekt C

Ausgehend von den Erkenntnissen des SAFT-Projektes, welches durch die Ansäuerung von Flüssigmist mit Schwefelsäure die Ammoniak- und Methanemissionen deutlich mindert, wird ein Verfahren entwickelt, das auch für die Rinderhaltung geeignet ist. Das Verfahren soll dahingehend optimiert werden, dass der Säureverbrauch deutlich gesenkt wird, was die Kosten- und Ressourceneffizienz erhöht. Durch Einsatz von Calcium-Additiven wird der Carbonatpuffer, der für den Großteil des Säurebedarfs während der Ansäuerung verantwortlich ist, vorab eliminiert und ausgefällt. Eine Separierung des Flüssigmistes in eine flüssige und eine feste Phase reduziert den Säurebedarf zusätzlich und führt zu einer Nährstoffentfrachtung der flüssigen Phase. Unter diesen Umständen wird nach Alternativen zur Schwefelsäure gesucht. Dadurch wird das Verfahren auch im ökologischen Landbau einsetzbar, die Gefahr einer Schwefelüberdüngung nach der Flüssigmistausbringung entfällt, das Problem der Betonkorrosion in Flüssigmistkanälen und Lagerbehältern wird minimiert und die Methangasausbeute beim Einsatz des Flüssigmistes in Biogasanlagen erhöht. In Laborversuchen wird zunächst der Einsatz von Ca-Additiven und der Separation des Flüssigmistes zur Ausfällung des Carbonatpuffers untersucht. Schließlich wird an dem so vorbereiteten Flüssigmist der Säurebedarf bestimmt und der Einsatz von Alternativen zur Schwefelsäure untersucht. An dem so angesäuerten Flüssigmist wird das Biogasbildungspotential bestimmt. Die bereits etablierte Ansäuerungstechnik wird um ein Modul der Carbonatfällung und eine Separationseinheit erweitert. Die Anlage erhält für den praktischen Einsatz eine neu zu entwickelnde volumetrische Carbonatgehaltsbestimmung. Diese soll die anfällige und wartungsintensive pH-Wert-Messung mittels pH-Sonden ersetzen. Am Ende erfolgt eine ökonomische Bewertung der Ansäuerungstechnik unter Berücksichtigung der Methan- und Ammoniakemissionsminderung, des Biogaspotentials und einer Düngebilanzierung.

Untersuchung zu Belastbarkeit, Regenerationsverhalten und Artendynamik von Schotterrasen

Die Bodenversiegelung als Folge anthropogener Flaechennutzung nimmt staendig zu. Innenstaedte und Gewerbegebiete erreichen nicht selten Versiegelungsgrade von mehr als 85 Prozent. Dabei wird die tiefbautechnisch uebliche, an hohen Anforderungen orientierte Befestigung von Parkplaetzen zunehmend kritisch gesehen. Bei nur periodisch oder gering belasteten Parkplaetzen wuerden sich vielfach auch Schotterrasen anbieten, die visuell, kleinklimatisch, oekologisch und kostenmaessig einen guenstige Alternative zu den altbekannten Rasengittersteinen und den in neuerer Zeit vielfach entwickelten Rasenfugenpflaster und Steinsystemen aus haufwerksporigem Beton (Einkornbeton) darstellen koennen. Obwohl Schotterrasen eigentlich eine alte Bauweise sind, entsprechen sie zumeist nicht den heutigen Anforderungen, da in der Vergangenheit keine Weiterentwicklung erfolgt ist. Ein definierter, in Normen oder Richtlinien niedergelegter Stand von Wissenschaft und Technik liegt nicht vor. Alternative Belagsarten wie Schotterdecken und wasserdurchlaessige Pflastersteinsysteme sind zumeist langfristig nicht ausreichend wasserdurchlaessig (wie in einer Dissertation der Universitaet Hannover nachgewiesen wurde) und, zumindest im Fall der Steinsysteme, auch mit erheblich hoeheren Baukosten verbunden. Literatur zu Schotterrasen gibt es generell wenig. In den einschlaegigen Fachbuechern findet sich nur jeweils ein kurzer, zum Teil nicht einmal einseitiger Abschnitt. Zu den Grenzen der Belastbarkeit aus Sicht der Vegetation sind ueberhaupt keine Untersuchungen bekannt. Auf eine aufwendige Kanalisation kann bei Schotterrasenparkplaetzen zumeist verzichtet werden. Sie koennen deshalb zur Entlastung des Kanalnetzes durch Versickerung von Oberflaechenwasser und zur Grundwasserneubildung beitragen. Die Eignung von Schotterrasen als Belag fuer gering belastete Verkehrs- und Stellflaechen fuer den KFZ-Verkehr, z.B. Parkplaetze, Feuerwehrzufahrten, Festplaetze, ist durch die Belastbarkeit und das Regenerationsverhalten der Rasennarbe begrenzt. Waehrend die infrage kommenden Graeser und die fuer eine ausreichende Tragfaehigkeit notwendigen Oberbauten bekannt sind, fehlen Kenntnisse ueber Eignung und Verhalten der Rasennarbe in Abhaengigkeit von unterschiedlichen Bauweisen, Baustoffen, Pflegeintensitaet und -frequenz, die in einem Freilandversuch untersucht werden. Aus den Ergebnissen des Vorhabens sollen Empfehlungen fuer Eignung und Anlage von Schotterrasenflaechen in Abhaengigkeit von der jeweiligen Belastung ableitbar sein. Wo Schotterrasen dann anstelle 'harter' Flaechenbefestigungen geeignet sind, koennen Bau- und Entwaesserungskosten (Abwasserabgabe, Kanalgebuehren) gespart werden. Deshalb sind auch Messungen zu Wasserdurchlaessigkeit und Versickerung, sowie die Erfassung des in das Kanalnetz zu leitenden restlichen Sickerwassers geplant. Der Versuchsplan wurde mit dem Foerdererkreis Landschafts- und Sportplatzbauliche Forschung Giessen e.V. abgestimmt und von diesem befuerwortet.

Entwicklung einer Analysenmethode zur simultanen Bestimmung polarer und unpolarer flüchtiger Luftinhaltsstoffe (VOC) unter Verwendung zweidimensionaler Gaschromatographie

Aufbauend auf den Erfahrungen des Antragstellers auf dem Gebiet der mehrdimensionalen Gaschromatographie (GC) und der Luftanalytik wird eine Analysenmethode zur simultanen Bestimmung polarer und unpolarer flüchtiger Luftinhaltsstoffe (volatile organic compounds (VOC)) mittels zweidimensionaler GC entwickelt. Dazu werden Säulen unterschiedlicher Polarität für die Trennung der unpolaren und polaren Verbindungen getestet. Die aufgrund der ersten Untersuchungen ausgewählten Säulen werden seriell gekoppelt. Es wird eine GC-Methode entwickelt, mit deren Hilfe eine Ausschnittsdosierung der unpolaren Verbindungen auf die zweite Säule erfolgt. Weiterhin wird eine geeignete Strategie für die Probenahme entwickelt. Die Untersuchungen fokussieren sich dabei sowohl auf die adsorptive Anreicherung als auch auf die Probenahme mit Hilfe von Edelstahlkanistern. Es werden verschiedene Adsorbentien getestet und charakterisiert. Bei der Probenahme in Kanistern wird die Stabilität der polaren Verbindungen (Aldehyde, Ketone, Alkohole) im Kanister und der vollständige Probentransfer der Analyten in das Analysensystem untersucht. Zur Validierung der entwickelten gaschromatographischen Methode und zur Validierung der jeweiligen Probenahmestrategie werden Feldexperimente durchgeführt.

Experimentelle Arbeiten zur Verwertung von mineralischen Altbaustoffen

Die Zielsetzung der Arbeit ist die Untersuchung des Einflusses von verfluessigenden Betonzusatzmitteln auf das Mobilisierungsverhalten von Stoffkomponenten aus frischen und erhaerteten Betonen. Dabei sollen sowohl die Eluierbarkeit von Betonzusatzmitteln selbst bzw. deren moegliche Abbauprodukte als auch die Freisetzung von weiteren Betoninhaltsstoffen, wie Schwermetalle, untersucht werden. Ferner sollen grundlegende Kenntnisse zur Komplexbildung von verfluessigenden Betonzusatzmitteln mit Schwermetallen erarbeitet werden. Die Arbeit soll einen Beitrag zur Abschaetzung der Umweltvetraeglichkeit waehrend der Bauphase und der Nutzungsphase von Bauteilen aus Beton, sowie insbesondere bei der Deponierung und Recyclierung von Altbeton liefern.

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