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Untersuchungen des Grundwasserhaushaltes und -stroemungsfelds im Rahmen umweltrelevanter Fallstudien

Zur Loesung von Problemen der Wassererschliessung, des Trinkwasserschutzes, der Abfallagerung und -beseitigung sowie der Ingenieurgeologie werden Tracermethoden und spezielle hydrogeologische Methoden in Poren-, Karst- und Kluftwasserleitern eingesetzt.

Nanofiltration zur Grundwasseraufbereitung und Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung am Beispiel von kippenbelastetem Grundwasser in einem Braunkohlentagebaurevier

Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Trinkwasser können negative Auswirkungen auf die Gesundheit der Konsumenten haben und führen zu einem erhöhten Risiko für Korrosionen im Leitungsnetz. Aufgrund dessen schreibt die Trinkwasserverordnung einen Grenzwert von 240 mg/l vor. Erhöhte Konzentrationen an Sulfat im Grundwasser, die eine spezielle Aufbereitungstechnik erfordern, kommen vor allem durch den Einfluss von Tagebauaktivitäten zustande. Im ausgehobenen Kippenmaterial kommt es zur Oxidation des Pyrits, was nach der Verfüllung der Gruben zu einem Anstieg der Sulfat-, Calcium- und Schwermetallkonzentration im Grundwasser führt. In betroffenen Grundwasservorkommen in Deutschland wurden Konzentrationen von bis zu 2500 mg/l Sulfat gemessen. Die Nanofiltration ist eine mögliche Aufbereitungstechnologie, die die Grundwassernutzung in derart beeinträchtigten Standorten auch nach der Verfüllung der Gruben erlaubt. Es wird erwartet, dass die Nanofiltration im Vergleich zu den anderen in Frage kommenden Technologien Ionenaustauscher, Destillation, Elektrodialyse und Umkehrosmose vor allem bei höheren Sulfatkonzentration in der Größenordnung >1000 mg/l das wirtschaftlichste Verfahren darstellt. In dem Projekt Nanofiltration zur Sulfatabscheidung bei der Trinkwasseraufbereitung wird die Aufbereitung mittels Nanofiltration experimentell im Labor- und Pilotmaßstab untersucht. Es wird dabei schwerpunktmäßig ein Standort betrachtet, der im Einflussgebiet des Braunkohletagebaureviers Inden I liegt und derzeit Sulfatkonzentrationen von 1000-1500 mg/l in einem Trinkwasserbrunnen aufweist. Neben der Untersuchung der Nanofiltration an sich wird eine Konzentrataufbereitung mittels CaSO4-Kristallisation auf ihre Effektivität geprüft.

Eis- und Wasserhaushalt in einem hochalpinen, vergletscherten Einzugsgebiet eines Kraftwerkes (Speicher Weisssee, Stubachtal, Hohe Tauern, Oesterreich)

Gewinnung langjaehriger Messreihen ueber die Schwankungen des Wasser- und Eishaushaltes an Testgletschern. Erfassung und Begruendung der jaehrlichen Aenderungen des Wasserkreislaufes in den natuerlichen hochalpinen Einzugsgebieten und in den kuenstlich veraenderten. Wasserbilanz eines groesseren alpinen Einzugsgebietes im Zusammenhang mit den jahreszeitlichen Schwankungen der Schneedecke, Begruendung der jahreszeitlichen sowie laengerfristigen Aenderungen aufgrund jaehrlich unterschiedlicher Witterungsverhaeltnisse und klimatischer Schwankungen. Bestandsaufnahme und Erfassung der Aenderungen des Naturraumpotentials im Hochgebirge am Beispiel eines typischen hochalpinen bzw. alpinen Einzugsgebietes. Angewandte Aspekte bez. der rationellen Wasserkraftnutzung (E-Wirtschaft als potentieller Nutzer). Aenderung des Wasserdargebotes infolge von Klima- und Gletscherschwankungen. Beziehungen zum Problem der kuenstlichen Beeinflussung der Naturlandschaft durch den Menschen und zur Frage des Naturschutzes (Abgrenzung Nationalpark Hohe Tauern, Nutzung des Naturraumpotentials innerhalb des Parks). Praktische Auswirkungen des sich anbahnenden Gletschervorstosses. Durch die Einbindung des Projekts in die Projektziele der UNESCO und in die langfristigen Programme der Intern. Kommission fuer Schnee und Eis 'Eis-, Wasser- und Waermehaushalt vergletscherter Einzugsgebiete', wobei mehrere Testgebiete in Profilen ueber die ganze Erde angeordnet sind, erlangt das Projekt ueberreg. Bedeutung und kommt der intern. Verpflichtung nach Zusammenarbeit auf dem Gebiet der globalen Erforschung des Wasserkreislaufes u. seiner klimatischen Gegebenheiten und seiner Schwankungen nach.

Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Grundwasserbeschaffenheit: Kaliumgehalt

Die Hydrogeologische Übersichtskarte von Niedersachsen 1 : 500 000 - Grundwasserbeschaffenheit: Kaliumgehalt zeigt die Auswertung einer repräsentativen Auswahl von Kaliumkonzentrationen aus der Labordatenbank des LBEG. Die über einen Zeitraum von 1967 bis 2000 erhobenen Daten wurden zweifach gemittelt. Bei Grundwasser-Messstellen mit Mehrfachanalysen wurden Mittelwerte der jeweils vorliegenden Untersuchungsergebnisse gebildet. Zusätzlich wurden die Werte aller Probenahmestellen in einem Radius von 2000 m einer weiteren Mittelwertbildung unterzogen. Erhöhte Konzentrationen, die eindeutig auf punktförmige anthropogene Einträge (z.B. Gewinnungsanlagen für Kalisalz) zurückzuführen sind, werden im Rahmen dieser Übersichtskarte nicht wiedergegeben. Die Kaliumgehalte sind in Tiefenstufen ohne Bezug zur lokalen hydrogeologischen Situation dargestellt. Die Stabdiagramme im rechts gezeigten Beispiel spiegeln Ergebnisse für die Tiefenstufen bis 20 Meter, über 20 bis 50 Meter, über 50 bis 100 Meter und über 100 bis 200 Meter wieder. Ein Vergleich von Werten ist daher ohne Berücksichtigung der jeweiligen hydrogeologischen Situation (z.B. hydrogeologischer Stockwerksbau) ebenso wie die Heranziehung der Daten für Detailuntersuchungen nicht zulässig. Bei der Gewinnung und Verarbeitung der Kaliumverbindungen werden örtlich erhebliche Mengen an Kalium freigesetzt. So enthält Oberflächen- und Grundwasser in der Nähe von im Abbau befindlichen Kalisalzlagerstätten vielfach erhöhte anthropogen verursachte Konzentrationen. Ein flächenhafter Eintrag erfolgt durch die Verwendung von Kalidünger. Gedüngte Böden landwirtschaftlicher Flächen zeigen im Grundwasser häufig erhöhte Kaliumwerte.

Untersuchung neu erkannter Stoerfaktoren und ihrer Auswirkungen auf die 14C-Grundwasseraltersbestimmung

Aenderungen der 14C-Grundwasseralter zeigen sich bei stark genutzten Aquifer. Es soll versucht werden, aus isotopen- und hydrochemischen Daten zu einer quantitativen Aussage ueber optimale Nutzungen von Grundwasservorkommen zu kommen.

Grundwasserchemismus in pleistozaenen Sedimenten des Oberrheingrabens

Der Grundwasserchemismus in den Lockersedimenten ist sowohl von geologischen Bedingungen als auch stark anthropogen beeinflusst. Es soll vor allem der Einfluss der Deckschichten und der Bodenverhaeltnisse auf die Zusammensetzung des oberflaechennahen Grundwassers sowie deren weitere Entwicklung im Aquifer untersucht werden.

Grundwasser in Nordafrika

Da die Grundwasservorraete der Nordsahara besonders in Libyen verstaerkt als Nutzwasser herangezogen werden, muss die Frage der Ausschoepfbarkeit dieser Vorraete und die eventuelle derzeitige Ergaenzung geprueft werden. Es wird die hydrogeologische Struktur dieses Gebiets untersucht und Altersbestimmungen des Wassers mit Hilfe des Kohlenstoff-14 vorgenommen.

Wechselbeziehung zwischen Rheinwasser und Grundwasser (quantitativ)

Zweck und Ziel: Die instationaeren Austauschvorgaenge zwischen Oberflaechengewaesser und Grundwasser spielen fuer kuerzere Bilanzzeitraeume eine wesentliche Rolle. Die Einspeisungsmengen von Flusswasser in das Grundwasser (Uferfiltrat bzw positive Uferspeicherung) bei Hochwasser im Fluss bewirken einen Anstieg der Grundwasseroberflaeche. Aus Grundwasserstandsbeobachtungen laesst sich die Grundwasservorratsaenderung fuer einen den Messstellen zugehoerigen Bereich berechnen. Ziel dieses Forschungsvorhabens ist die Ermittlung der Groesse der Austauschmengen fuer einzelne Hochwasserwellen und fuer laengere Hochwasserzeiten sowie der Dauer der Speicherung dieser Grundwasservorraete. Das Forschungsvorhaben steht im Zusammenhang mit den Untersuchungen zur 'Prognose ueber die Niedrigwasserentwicklung im Rhein' (Forschungsvorhaben Nr. 99 -U). Ausfuehrung: Seit 1981 werden an je 5 Grundwassermessstellen in den Messprofilen Hartheim und Neuenburg im suedlichen Breisgau und an 6 Grundwassermessstellen im Messprofil Urmitz im Neuwieder Becken kontinuierlich Grundwasserstandsaufzeichnungen vorgenommen. Aus diesen Daten wurden repraesentative Hochwasserereignisse zur Berechnung der Grundwasservorratsaenderung ausgewaehlt. Die Berechnungen erfolgten mit einem eigens fuer diesen Zweck erstellten Modellsystem. Im Jahre 1988 konnten taegliche Grundwasserstandsaufzeichnungen an 12 Messstellen noerdlich von Bonn ueber den Zeitraum 1955 bi 1988 vom Landesamt fuer Wasser und Abfall, NRW, uebernommen werden. Diese Daten wurden entsprechend den bisherigen Bearbeitungen im Neuwieder Becken ausgewertet. Ergebnisse: Die Austauschmengen koennen kurzzeitig sehr grosse Werte annehm

Entwicklung eines digitalen Mess- und Steuerungssystems für hydrometeorologische Anwendungen, anwendungsbezogenes Upscaling mit Praxistest im Feld (Messnetzdigitalisierung Hydrometeorologie (DMeStHyA)

Das hier beschriebene Vorhaben setzt die Arbeiten des vom BMWi geförderten Teilprojektes 'K4.0 Standardkonfiguration von Schaltanlagen- und Datentechnik zur Erfassung von Daten aus Niederschlagsmesseinrichtungen' unter dem Programmpunkt 'Niederschlagsorientierte Prozess-, Anlagen- und Betriebssteuerung' im Rahmen des Großprojekts 'Kommunal 4.0' fort. Partner sind die HS Hof, HST Meschede und das LANUV NRW. Das Ziel dieses F&E-Vorhabens ist die Digitalisierung des hydrometeorologischen Messnetzes des LANUV NRW. Dies wird durch die Optimierung bzw. Weiterentwicklung der für den Betrieb des Niederschlagsmessnetzes konzipierten Schalteinheit sowie der Messstellenkonfiguration unter Berücksichtigung arbeitssicherheitstechnischer Aspekte und die Anwendungserprobung durch das sukzessive Ausrollen in die Feldanwendung realisiert. Mit dieser Maßnahme wird der Standardisierungs- und Digitalisierungsgrad des Landesmessnetzes weiter vorangetrieben. Mit dem Betrieb von rund 300 hydrometeorologischen Messstellen (Ausbauzustand) ist das Messnetz des LANUV nicht nur ein wesentlicher Grundbaustein des Hochwasserinformationsdienstes des Landes NRW. Es leistet zusätzlich u.a. auch einen wesentlichen Anteil zur Ermittlung von Grundlagendaten zur Bilanzierung, Bewertung und für das Management des Nitrateintrags durch die landwirtschaftlichen Aktivitäten in das Grundwasser. Die gewonnenen Daten sollen zeitnah in ein cloudbasiertes Entscheidungsmanagementsystem überführt werden und dort den Anwendern zur Verfügung gestellt werden. Die erhobenen Messdaten fließen in Modelle und Algorithmen von F&E-Vorhaben des Partners HS Hof ein. Umgekehrt dienen die Erkenntnisse und Ergebnisse dieser Kooperation für das LANUV NRW zur Weiterentwicklung seines hydrometeorologischen Messnetzes und zur Ertüchtigung im Hinblick auf zukünftige Anwendungen (Integration weiterer Messnetze, Datenbereitstellung, Betriebsmanagement, etc.). Die im Rahmen der Kooperation entwickelten Lösungen und Strategien haben Vorbildcharakter und lassen sich auf andere Messnetze übertragen.

Grundwasserbeobachtungen in der 'Sundischen Wiese' - Nationalpark 'Vorpommersche Boddenlandschaft'

In der Sundischen Wiese werden seit 1992 die Wasserstaende in den dort vorhandenen Ent- und Bewaesserungsgraeben sowie die Grundwasserstaende in dem gesamten Gebiet beobachtet. Ziel dieser Untersuchungen ist es, die hydrologischen Grundlagen fuer eine den Richtlinien des Nationalparks Vorpommersche Boddenlandschaft entsprechende, extensive Weidenutzung zu schaffen. Langfristig wird dabei eine Rueckfuehrung der zur Zeit noch eingedeichten und entwaesserten Untersuchungsflaechen in Salzgruenland angestrebt. Die derzeitigen Untersuchungen dienen vornehmlich der Schaffung einer Datengrundlage fuer eine spaetere Modellierung des Wasserhaushaltes als Planungsgrundlage fuer die langfristig angestrebte Rueckfuehrung in Salzgruenland.

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