Das Projekt "Teilprojekt A" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Kompetenzzentrum für Materialfeuchte (CMM) durchgeführt. Das Ziel des Sandwich-Vorprojekts besteht in der Planung eines großmaßstäblichen In-situ Experiments zu einem Verschlusssystem nach dem Sandwich-Prinzip im Mont-Terri-Felslabor, einschließlich Dimensionierung, Randbedingungen und Instrumentierung. Das Arbeitsprogramm umfasst die Definition der Erfordernisse an das Verschlusssystem, die Festlegung der Ziele des Experiments, die Vorbereitung eines Versuchsortes, die Materialauswahl für die Komponenten, die Auslegungsrechnungen für die Planung von Verschluss und Instrumentierung, die Festlegung der Bautechniken, der Instrumentierung sowie die Zeit- und Kostenplanung für das In-situ-Experiment, das im Anschluss an das Vorprojekt stattfinden soll. Das Projekt wird gemeinschaftlich von KIT-CMM und GRS zusammen durchgeführt. BGR, Swisstopo, ENSI und ENRESA nehmen mit Eigenmitteln als assoziierte Partner teil. Das Arbeitsprogramm ergibt sich unmittelbar aus den Zielen des Vorprojektes.
Das Projekt "Teilprojekt 9" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Brandt-Gerdes-Sitzmann Umweltplanung GmbH durchgeführt. Das TrinkWave-Verbundvorhaben entwickelt neue Multibarrieren-Aufbereitungsprozesse für eine Wasserwiederverwendung auf Basis einer sequentiellen Grundwasseranreicherung. Erstmalig werden neue multidisziplinäre Bewertungsansätze für innovative Verfahrenskombinationen der Wasserwiederverwendung zur Stützung der Trinkwasserversorgung entwickelt und validiert. Schwerpunkte sind dabei die Inaktivierung von Pathogenen (insbesondere Viren) und Antibiotikaresistenzen, die Reduktion von gesundheitsrelevanten Indikatorchemikalien und Transformationsprodukten, die Entwicklung neuer Leistungsparameter für biologische Aufbereitungsverfahren sowie sozialwissenschaftliche Ansätze zur Risikokommunikation. Ein weiteres Ziel ist die Bereitstellung von Handlungsempfehlungen für Genehmigungsbehörden und Planer. Das Projekt gliedert sich in sieben Arbeitspakete, einschließlich einer wasserrechtlichen Einordnung (AP 1), der Erarbeitung von Beurteilungskriterien (AP 2), der Entwicklung neuer Verfahrenskonzepte (AP 3), der Bewertung von Aufbereitungsverfahren (AP 4), einer Risikokommunikation (AP 5), einer ingenieurtechnischen Einordnung (AP 6) sowie der Projektleitung (AP 7). Zentrale Aufgaben der BGS UMWELT liegen im AP 3 in der grundwasserhydraulischen Auslegung der einzelnen Elemente des SMART-Verfahrens, insbesondere in der Dimensionierung und technischen Ausgestaltung der Sickerschlitzgräben. In Abhängigkeit von Durchflussmenge, Fließlänge und Aufenthaltszeit sind die Strömungsverluste zu optimieren. Weiterhin ist die Alterung im Betrieb zu quantifizieren, die über die Standzeit der Anlage und die Regenerationsintervalle entscheidet. Die bautechnische Ausführungsplanung führt BGS UMWELT u.a. gemeinsam mit den BWB durch. Im AP 7.3 wird BGS UMWELT die vielfältigen Kontakte mit Wasserversorgungsunternehmen und Beregnungsverbänden in Hessen, Bayern und Rheinland-Pfalz zu Verbreitung der Projektergebnisse nutzen.
Das Projekt "Scientific Support for Regional Downscaling of Precipitation and Temperature Data for Climate Change Impact Assessment in the Nile Equatorial Lakes Region" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Stuttgart, Institut für Wasserbau durchgeführt. The goal of this study was to enable a prognosis on the future rainfall conditions of the Nile Equatorial Lakes regions by delivering time-series of monthly rainfall sums for the time-period from 2021 to 2050 that can be used for all kinds of applications. One example might be the dimensioning of hydraulic structures. In these very long lasting investments, future climatic conditions have to be considered during present planning and construction.The principal sources of information on future climate conditions are General Circulation Models (GCMs). These are physically based atmospheric models that resemble a numerical weather prediction system but on a much coarser scale. This forecast cannot be perfect. Especially, it cannot predict single values, e. g. if January 2050 will be rather wet or dry, but only climatic references, i.e. state, if Januaries in general will become wetter or dryer in the future. Even if the predictions of a GCM were perfect, its output could not be used directly for hydrological purposes, due to its coarse resolution. The monthly precipitation values that are provided by the GCM present the spatially averaged precipitation over a grid cell of several thousand square kilometres. This 'block rainfall' can differ significantly from rainfall measured at the ground. Rain gauges are influenced by local effects like micro climatic conditions or orographic effects of mountain ranges that GCMs are not able to resolve.This study combined the information from different data sources. As global trend information, monthly precipitation values from two GCMs (ECHAM5 and HadCM3) were used. Three CO2-emission scenarios (A1b, A2 and B1) were considered in this data. As local ground reference observed monthly rainfall sums from several rain gauges in East Africa as well as from three reanalysis projects (Climate Research Unit, University of Delaware and GPCC) were used.At each rain gauge or observation point in the reanalysis a technique called 'Quantile-Quantile-Transformation' was applied to establish a relationship between the Cumulative Distribution Function (CDF) of the GCMs and that of the ground references during the calibration period from 1961-1990. The CDFs were fitted by non-parametric Kernel-Smoothing. To account for potential shifts in the annual cycles of GCMs and ground references, the transformations was done separately for each month.Assuming that the relation between Global Model and local response will be constant in the future, the global predictions of the GCM can be downscaled to local scale, leading to future rainfall scenarios that are coherent with observed past rainfall.Combining the data from three CO2-emission scenarios of two GCM with three reanalysis data sets, an ensemble of 18 different rainfall time-series was created for each observation point. The range of this ensemble helps to estimate the possible uncertainties in the prognosis of future monthly precipitation sums from 2021 to 2050.
Das Projekt "Entwicklung und Erprobung eines integrierten Abwassermanagementsystems zur Kosten- und Emissionsreduzierung (EPIKUR)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Rheinland-Pfälzische Technische Universität Kaiserslautern-Landau, Fachgebiet Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Die Siedlungsentwässerung in der Bundesrepublik Deutschland erfolgt überwiegend durch Mischsysteme, d.h. Schmutzwasser und Regenwasser werden in einem gemeinsamen Kanal abgeleitet. Da der Mischwasserabfluss den bis zu 100-fachen Wert des Trockenwetterabflusses annehmen kann, ist es nicht immer möglich, den gesamten Abfluss auch zur Kläranlage weiterzuleiten und dort einer Behandlung zu unterziehen. Ein Teil des Mischwassers wird deswegen an bestimmten Bauwerken im Kanal entlastet und in ein Gewässer abgeleitet. Im Bereich der Kanalisation wurden deshalb in den letzten Jahren, nicht zuletzt wegen des ATV-Arbeitsblattes A 128, verstärkt Regenbecken zur Mischwasserbehandlung gebaut, um die Emissionen aus den Regenentlastungsbauwerken zu verringern. Diese Becken begrenzen den Zufluss zur Kläranlage auf den in der Bundesrepublik üblichen Bemessungszufluss Qm. Dies entspricht dem zweifachen Schmutzwasserzufluss Qsx und dem Fremdwasserzufluss Qf. Der gespeicherte Beckeninhalt wird nach Ende des Regens zur Kläranlage entleert. Die Festlegung dieses starren Drosselabflusses als Bindeglied zwischen Kanalisation und Kläranlage ist hierbei nicht das Resultat weitgehender verfahrenstechnischer Überlegungen oder von wirtschaftlichen Optimierungsansätzen, sondern wurde relativ willkürlich gewählt (BRUNS 1999). Hierbei ist weiterhin zu bedenken, dass der Lastfall zur Bemessung einer Kläranlage durch eine Kombination einer hohen Lastannahme (z.B. der Fracht, die in 85 Prozent aller Belastungsfälle unterschritten wird) bei gleichzeitig ungünstigen Betriebsbedingungen gekennzeichnet ist (z.B. durch die Annahme einer niedrigen Bemessungstemperatur), weshalb die Anlagen in der Regel erhebliche Leistungsreserven aufweisen. Die bislang geübte Praxis, Kanalisation und Kläranlage statisch zu bemessen und zu betreiben, kann dazu führen, dass Mischwasser in ein Gewässer entlastet wird, obwohl noch Speicherkapazitäten im Netz vorhanden sind. ( ) Aus den Defiziten der bisherigen Untersuchungen werden die Ziele im Rahmen des Projektes EPIKUR abgeleitet. Die allgemeinen Ziele können wie folgt formuliert werden: - Entwicklung einer Checkliste zur Überprüfung der Möglichkeiten eines integrierten Abwassermanagements (d.h. ist für ein System Netz - Kläranlage eine integrierte Planung/ ein integrierter Betrieb überhaupt sinnvoll und machbar?); - Ableitung von Kriterien zur ganzheitlichen Bewertung von integrierten Maßnahmen in den Bereichen Einzugsgebiet - Kanalnetz - Kläranlage - Gewässer; - Entwicklung einer Methodik zur Bestimmung des jeweils sinnvollsten Drosselabflusses; - Untersuchungen an ausgewählten Referenzanlagen/-Einzugsgebieten; - Erstellung eines Leitfadens 'Integrierte Planung und Bewirtschaftung von Knalisation und Kläranlager zur Emissions- und Kostenreduzierung' für Kommunen, Behörden und Planer.
Das Projekt "Untersuchung zur weiteren Verschärfung der energetischen Anforderungen an Gebäude mit der EnEV 2012 - Anforderungen an die Anlagentechnik in Bestandsgebäuden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von ITG Institut für Technische Gebäudeausrüstung Dresden Forschung und Anwendung GmbH durchgeführt. Gerade auf dem Gebiet der Heizung und Trinkwassererwärmung von Wohngebäuden liegen aus unterschiedlichen Richtungen eine Reihe von Vorschlägen für mögliche verpflichtende Anforderungen in der Energieeinsparverordnung vor, die mit der Studie einer gutachterlichen unabhängigen sachlichen Bewertung unterzogen wurden. Neben einer rein wirtschaftlichen Betrachtung wurden mit der Untersuchung auch vollzugsrelevante Aspekte beachtet. Im Rahmen der Untersuchung wurden folgende Vorschläge für energiesparrechtliche Anforderungen betrachtet: - Energetische Inspektion von Heizungsanlagen - Austausch alter Heizkessel - Austausch von Umwälzpumpen in Heizungs- und Warmwasseranlagen - Austausch alter Thermostatventile - Hydraulischer Abgleich - Nachrüstung selbsttätiger Einzelraumregelungen bei Fußbodenheizungen - Wärmedämmung von luftführenden Rohrleitungen.
Das Projekt "Bemessungsgrößen für Küstenschutzbauwerke an den Boddengewässern um Rügen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Im Rahmen der Fortschreibung des Generalplans Küsten- und Hochwasserschutz Mecklenburg-Vorpommern werden vom Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik der TU Dresden die Bemessungsparameter für Küstenschutzbauwerke an den inneren Küstengewässern der Ostsee ermittelt. Diese sind die maßgebenden Wasserstände und Seegangsparameter bezogen auf einen definierten Küstenabschnitt als Grundlage für Planungsaufgaben im Küstenraum. Ausgehend von einer Bemessungsmethodik, bei der nicht nur die absoluten Werte der angesetzten Größen, sondern auch deren Kombination miteinander entscheidend sind, werden die Bemessungswasserstände und Seegangsparameter für die Bodden zwischen Rügen und Hiddensee sowie die Nordrügener Boddenkette erarbeitet. Die Füllungswasserstände dieser Gewässer werden mit Hilfe von zweidimensionalen numerischen Strömungsmodellen simuliert. Weiterhin finden zusätzliche Wasserstandserhöhungen durch lokalen Windstau sowie der säkulare Meerwasserspiegelanstieg Beachtung. Eingangsdaten für Seegangsberechnungen und -simulationen sind langjährige Windzeitreihen sowie die morphologischen Daten (Bathymetrie) des Seegebietes. Als Ergebnis werden die erforderlichen Deichkronenhöhen für einzelne Küstenabschnitte berechnet.
Das Projekt "Reduktion des Feststoffeintrages durch Niederschlagswassereinleitungen - Phase I im Rahmen des Themenschwerpunkts: 'Niederschlagswasserbeseitigung: Entwicklung von Konzepten sowie von kosteneffizienten Verfahren und Techniken zur Niederschlagswasserbehandlung und -beseitigung'" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e.V. durchgeführt. Im Projekt Reduktion des Feststoffeintrages durch Niederschlagswassereinleitungen (Phase 1) wurde der mit Regenklärbecken durch Sedimentation zu erzielende Rückhalt von Feststoffen mittels einer abgestuften Vorgehensweise aus Monitoring und Modellierung untersucht. Zunächst erfolgte eine Durchsicht der Datenbanken REBEKA für das Land Nordrhein-Westfalen und des Umweltinformationssystems WIBAS für Baden-Württemberg, um den vorhandenen Anlagenbestand und Informationsgehalt in beiden Bundesländern zu ermitteln. Aus diesem Datenbestand wurden anschließend knapp 40 Becken für eine Vor-Ort Besichtigung ausgewählt, die den Bestand anhand ausgewählter Kriterien gut widerspiegelten. Anschließend wurden aus den besichtigen Regenklärbecken jene ausgesucht, die sich für ein orientierendes Monitoring eigneten. Im orientierenden Monitoring wurden 10 Anlagen mit einer Messtechnik ausgestattet, die es erlaubt, die Anlagenbelastung und mittlere Wirksamkeit in einer zeitgleichen Untersuchung mit der gleichen Messausrüstung zu beurteilen. Parallel zu den orientierenden Felduntersuchungen wurde eine Simulation von Becken nach dem Stand der Technik durchgeführt. Diese hatten das Ziel, aufzuzeigen, welche Sedimentationswirkungsgrade unter einer optimalen Betriebsweise von Becken nach Stand der Technik theoretisch erreichbar sind. Die durchgeführten Felduntersuchungen haben gezeigt, dass ein breites Spektrum an unterschiedlichen Lösungen für Regenklärbecken vorliegt. Die Eigenschaften des Zuflusses (Feststoffkonzentrationen und Hydraulik) sind an den einzelnen Standorten sehr variabel. Beides erschwert eine Systematisierung der Befunde. Der Feststoffrückhalt der Feinfraktion ist in den untersuchten Anlagen gering und bleibt unter den Erwartungen bzw. den theoretisch möglichen Größenordnungen. Folgende Ursachen für die geringen Wirkungsgrade der untersuchten Regenklärbecken für feinpartikuläre Feststoffe lassen sich aus den Befunden des orientierenden Monitorings und der numerischen Simulation ableiten: - ungleichförmige Strömungsverhältnisse in der Sedimentationskammer durch ungünstige Konstruktionen des Zulaufes und der Sedimentationskammer - Unterschreitungen der erforderlichen Aufenthaltszeit durch Kurzschlussströmungen und Totzonen - Überschreitung der zulässigen Oberflächenbeschickung infolge fehlender Drosselung der Klärüberläufe oder des Zulaufes - stoffliche Unterlastung der Anlage infolge sehr geringer Feststoffkonzentrationen im Zulauf. Um in Bezug auf die Durchströmung und hydraulische Anlagenbelastung Empfehlungen für eine effiziente Anlage formulieren zu können, bedarf es weiterer detaillierter Untersuchungen, die es erlauben, Einflussgrößen differenziert dar Im Projekt Reduktion des Feststoffeintrages durch Niederschlagswassereinleitungen (Phase 1) wurde der mit Regenklärbecken durch Sedimentation zu erzielende Rückhalt von Feststoffen mittels einer abgestuften Vorgehensweise aus Monitoring und Modellierung untersucht. usw.
Das Projekt "Dimensionierung von Fischwanderhilfen an großen Flüssen unter Berücksichtigung der Wanderungspotenziale für Fischschwärme bzw. größere Fischbiomassen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Institut für Binnenfischerei e.V., Potsdam-Sacrow durchgeführt. Zielstellung und Methodik: Aufgabe der Studie war es, eine kritische fachliche Würdigung der Dimensionierung und konstruktiven Gestaltung von Fischwanderhilfen in größeren Flüssen, speziell in den Bundeswasserstraßen vorzunehmen. Ausgangspunkt bildete hierbei die aktuelle Diskussion zur Berücksichtigung des Europäischen Störs (Acipenser sturio) als sog. Bemessungsfischart, der gemäß aktueller Fachvorgaben (DWA-Merkblatt 509 - 2014) artspezifisch groß dimensionierte Fischwanderhilfen erfordert, andererseits bei der ökologischen Zustandsbewertung anhand des fischbasierten Bewertungssystems (fiBS) als Begleitart nur einen geringen Einfluss auf das Ergebnis hat. Ergebnisse: Die betrachteten Einflussgrößen, Faktoren und Datensätze lassen den Schluss zu, dass die Dimensionierung von Fischwanderhilfen nicht ausschließlich nach dem aktuellen bzw. potenziellen Vorkommen von Bemessungsfischarten erfolgen sollte. Das Konzept der 'Bemessungsfischarten' ist eher dahingehend zu interpretieren, dass diese Arten stellvertretend für die Verhältnisse an einem konkreten Standort eines Flusseinzugsgebietes stehen bzw. auch die jeweilige Gewässergröße repräsentieren. Daneben sollten insbesondere auch die Menge (Biomasse) aufstiegswilliger bzw. auf Wanderungen angewiesener Fische und deren Raumbedarf sowie die Wassermenge (mittlerer Abfluss) stärkere Berücksichtigung bei der Dimensionierung finden. In Bezug auf die Biomasse wandernder Fischarten verdeutlichen die hier angestellten Überlegungen, dass bei der Planung von Wanderhilfen in der Unterhavel bis in die Spree (unterhalb des Spreewaldes) zur Erfüllung des Raumbedarfs der zu erwartenden Fischmengen eine Dimensionierung der Becken in einer Größe erfolgen muss, die bereits aus hydraulischer Sicht deutlich oberhalb der Werte für die Bemessungsfischart Wels liegt. Mit Blick auf die Beaufschlagung von Fischwanderhilfen in Relation zum mittleren Abfluss am entsprechenden Standort wurde anhand ausgewerteter Studien deutlich, dass für Havel, Spree, Dahme und Finow erst bei einer Führung von 6 - 10 % des mittleren Abflusses über die Wanderhilfe eine ausreichende Funktionsfähigkeit zu erwarten ist. Setzt man diese Wassermengen unter Beachtung des Energieabbaus und der maximal zulässigen Strömungsgeschwindigkeit in adäquate Dimensionen der Becken um, würden diese zumindest für Havel und Spree oberhalb der Empfehlungen für die Bemessungsfischart Stör liegen. Da die Wiederherstellung bzw. der Erhalt der ökologischen Durchgängigkeit für die Zielerreichung der EG-Wasserrahmenrichtlinie und der FFH-Richtlinie in den meisten Fällen erforderlich sein wird, muss anhand der vorliegenden Studie eingeschätzt werden, dass Fischwanderhilfen in der unteren Havel und der Spree auch unter Berücksichtigung der ökologisch und bioproduktiv angebundenen Gewässerflächen entsprechend großzügig dimensioniert werden müssen. (Text gekürzt)
Das Projekt "Ethohydraulik - eine Grundlage für naturschutzverträglichen Wasserbau" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Wasser und Gewässerentwicklung durchgeführt. Zielsetzung und Anlass des Vorhabens: Das Projekt hat die Entwicklung der Ethohydraulik als eine naturwissenschaftlichen Kriterien entsprechende und interdisziplinäre ingenieurwissenschaftlich/biologische Methode zum Ziel. Mit dieser Methode wird die Ermittlung fischökologisch verträglicher und damit für den angewandten Wasserbau relevanter Bemessungs- und Grenzwerte möglich. Das Verfahren basiert dabei auf der Erkennung charakteristischer Verhaltensmuster von Fischen als Reaktion auf wasserbaulich relevante Situationen bzw. Anlagen, die in Laborrinnen unter konditionierten Bedingungen simuliert werden. Fazit: Das Forschungsprojekt 'Ethohydraulik - eine Grundlage für naturschutzverträglichen Wasserbau' führte zur Entwicklung einer dreistufigen wissenschaftlich validen Untersuchungsmethodik, welche die gezielte Gestaltung und hydraulische Bemessung wasserbaulicher Anlagen bei Gewährleistung einer ökologischen Funktionalität ermöglicht. Im Rahmen des Projektes wurden diverse Untersuchungen insbesondere zur Interaktion zwischen den Wasserbauwerken und dem Fischverhalten durchgeführt. Im Rahmen dieser Untersuchungen konnten sowohl grundlegende allgemein übertragbare als auch anlagenspezifische Erkenntnisse gewonnen und validiert werden, welche derart bislang in der einschlägigen Fachliteratur nicht bekannt waren. Das Forschungsprojekt kann somit als eine wichtige Basis zur Entwicklung der dreistufigen ethohydraulischen Untersuchungsmethode angesehen werden. Die entwickelte Methode wurde bereits erfolgreich praktiziert und wird Eingang in neuere Regelwerke finden. Weitere Forschungs- und Entwicklungsarbeiten zur Etablierung der Methode wären jedoch wünschenswert.
Das Projekt "Teilprojekt B" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gesellschaft für Anlagen- und Reaktorsicherheit (GRS) gGmbH - Bereich Endlagerung durchgeführt. Das Ziel des Sandwich-Vorprojekts besteht in der Planung eines großmaßstäblichen In-situ Experiments zu einem Verschlusssystem nach dem Sandwich-Prinzip im Mont-Terri-Felslabor, einschließlich Dimensionierung, Randbedingungen und Instrumentierung. Das Arbeitsprogramm umfasst die Definition der Erfordernisse an das Verschlusssystem, die Festlegung der Ziele des Experiments, die Vorbereitung eines Versuchsortes, die Materialauswahl für die Komponenten, die Auslegungsrechnungen für die Planung von Verschluss und Instrumentierung, die Festlegung der Bautechniken, der Instrumentierung sowie die Zeit- und Kostenplanung für das In-situ-Experiment, das im Anschluss an das Vorprojekt stattfinden soll. Das Projekt wird gemeinschaftlich von KIT-CMM und GRS zusammen durchgeführt. BGR, Swisstopo, ENSI und ENRESA nehmen mit Eigenmitteln als assoziierte Partner teil. Das Arbeitsprogramm ergibt sich unmittelbar aus den Zielen des Vorprojektes.
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