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Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin

Das Grossprojekt Region 'Industriegebiet Spree' liegt im Suedosten Berlins und stellte ein geschlossenes Industriegebiet dar, in dem sich unterschiedliche Betriebe des produzierenden und verarbeitenden Gewerbes ansiedelten (ua chemische Industrie, Energieerzeugung, Metallverarbeitung, Elektronik, Fahrzeug- und Motorenbau). Die zahlreichen Industrie- und Gewerbebetriebe haben durch Schadstofffreisetzungen infolge Handhabungsverlusten, Leckagen, unsachgemaessen Ablagerungen etc zu einer grossraeumigen Belastung des Bodens und zu Kontaminationen des Grundwassers vor allem mit unterschiedlichen Schwermetallen, Cyaniden und organischen Verbindungen gefuehrt. Aufgrund der Kontaminationen im Grundwasser mussten einzelne Foerdergalerien der Wasserwerke in der Vergangenheit vor allem wegen Belastungen durch LCKW und gaswerktypische Schadstoffe geschlossen werden. Die Sanierung des Industriegebietes Spree hat vordringlich die Sicherung der Wasserversorgung zum Ziel, da das gesamte Projektgebiet im gemeinsamen Wasserschutzgebiet (Zone III) der drei Wasserwerke Johannisthal, Wuhlheide und Alt-Glienicke liegt. Die Foerderung der Wasserwerke erfolgt aus Brunnengalerien, die relativ nah zur Spree und zum Teltowkanal gelegen sind. Aufgrund der hydrogeologischen Bedingungen wird die Grundwasserneubildung bei den Wasserwerken Wuhlheide und Johannisthal etwa zu 2/3 aus Uferfiltrat gebildet. 1993 wurde die Region 'Industriegebiet Spree' als Grossprojekt im Sinne der Finanzierungsregelung der oekologischen Altlasten bestaetigt. Als Massnahmen im Rahmen des Finanzierungsabkommens werden solche angesehen, die der Gefahrenabwehr im Sinne der im Bund und in den jeweiligen Laendern geltenden gesetzlichen Regelungen dienen. Der Umfang dieser Massnahmen wird einvernehmlich zwischen Bund, BVS und Land in einer gemeinsamen Arbeitsgruppe festgelegt. Im Verwaltungsabkommen vom Dezember 1992 ist geregelt, dass die aus der Freistellung entstehenden Folgekosten zwischen dem Bund und dem freistellenden Land aufgeteilt werden. Grundlage fuer die Sanierung ist ein Sanierungsrahmenkonzept. Ende Januar 1996 wurde durch Bund, BVS und Land ein Sanierungsrahmenkonzept fuer das Grossprojekt Berlin verabschiedet, das vom IWS erstellt wurde.

Tiefere eiszeitliche Wasserleiter

Tiefere eiszeitliche Wasserleiter sind in weiten Teilen Schleswig-Holsteins verbreitet. Sie sind von dem oberflächennahen, abgedeckten bzw. nicht abgedeckten Wasserleiter durch bindige Horizonte - eiszeitliche Geschiebemergel, Schluffe und Tone - mit einer Mächtigkeit von wenigstens 5 m getrennt sind. Die darstellungsrelevante Mindestmächtigkeit eines tieferen eiszeitlichen Wasserleiters beträgt 5 m. Bei solchen Mächtigkeiten ist, abhängig von der örtlichen Gesamtmächtigkeit und den Entstehungsbedingungen der eiszeitlichen Sedimentfolge, prinzipiell auch eine Abfolge mehrerer tiefer eiszeitlicher Wasserleiter möglich. Sie reichen maximal bis in Tiefen von -100 mNN. Größere Tiefen werden nur noch in eiszeitlichen Rinnen erreicht.

Versalzung im oberflächennahen Wasserleiter der Marschen und Niederungen

Grundwasserversalzungen beeinträchtigen in weiten Bereichen der schleswig-holsteinischen Westküste die Beschaffenheit der oberflächennahen Wasserleiter. Ursächlich hierfür sind natürliche Prozesse, insbesondere das landwärtige Eindringen von Meerwasser sowie das Aufsteigen salziger Tiefenwässer infolge hydraulischer Druckentlastung. Die Karte zeigt die überwiegend versalzenen Bereiche (rot) und die überwiegend nicht versalzenen Bereiche (blau) in den Marschen und Niederungen der Westküste.

Verbreitung und Mächtigkeit der Oberflächennahen Wasserleiter

Dargestellt ist das oberflächennahe Wasserleitersystem bis 50 m unter Geländeoberfläche in Schleswig-Holstein. Es ist nahezu flächendeckend ausgebildet und umfasst abgedeckte (Brauntöne) und nicht abgedeckte (blaue Farben) Grundwasserleiter.

MV Hydrogeologie WMS

Informationen der staatlichen Umweltverwaltung Mecklenburg-Vorpommern: Karten zur Hydrogeologie in Mecklenburg-Vorpommern

Hydrogeologische Karte 1:500.000 - Grundwassergleichen Quartär

Verbreitung der Grundwassergleichen des Quartärs als Fachlayer der Hydrogeologischen Karte 1:500 000. Empfohlen wird die Darstellung zusammen mit den separaten Fachlayer Maßgeblicher Grundwasserleiter. Zoombegrenzung min. 1:1 000 000 bis max. 1:200 000. Grundwassergleichen sind Linien gleicher Höhen einer Grundwasseroberfläche bzw. Grundwasserdruckfläche. Grundlage für die Erstellung der Grundwassergleichen ist die Kenntnis von Grundwasserständen in Bohrungen, Brunnen, Grundwassermessstellen und Quellen sowie an oberirdischen Gewässern, die unter Berücksichtigung hydrogeologischer und hydraulischer Gegebenheiten zu Linien gleicher Höhe, interpoliert werden. Zusätzlich wurden bereits existierende Grundwassergleichenpläne bei der Erstellung berücksichtigt (siehe Erläuterungen zur Hydrogeologischen Karte von Bayern 1:500 000, Abb. 6-2 und Tab. 6-1). Ungenauigkeiten bei der Konstruktion der Grundwassergleichen resultieren insbesondere aus der ungleichmäßigen Verteilung der Aufschlusspunkte. Geometrien und Legendeneinheiten sind für den Betrachtungsmaßstab 1:500 000 (1 cm auf einer Karte entsprechen 5 km in der Natur) konzipiert und i. d. R. stark generalisiert. Die HK 500 ist als Grundlage für großräumigere Betrachtungen vorgesehen, sie ersetzt keinesfalls Detailuntersuchungen und Begutachtung durch ein Fachbüro bei der Planung lokaler Vorhaben.

Grundlagenforschung zur Ausnutzung hydrodynamischer Effekte zur Verringerung des Membranfoulings durch die Einführung spezieller Anordnungen neuartiger Feed-Spacer-Geometrien in Kombination mit unregelmäßigen Membranoberflächenmustern

Umkehrosmose- (UO) und Nanofiltrationsmembranen (NF) sind bekannt für ihre hohe Selektivität gegenüber gelösten Stoffen und neu auftretenden Schadstoffen, die in verschiedenen Wassertypen vorhanden sind. Elemente mit spiralförmig gewickelten Membranen sind die am häufigsten verwendete Membrankonfiguration in UO/NF-Anlagen. Sie bestehen aus mehreren Taschen aus Dünnschichtverbundmembranen (TFC), einem Permeatrohr sowie Spacer (Abstandshalter) für Permeat (Produkt) und Feed (Zulauf). Feed-Spacer bilden einen Strömungskanal zwischen zwei benachbarten Taschen. Sie spielen eine wesentliche Rolle für die Flüssigkeitscharakteristika innerhalb der Feed-Strömungskanäle und folglich bei der Beeinflussung der Querströmungsgeschwindigkeit und des Druckabfalls. Dies beeinflusst Membranverschmutzung (Fouling) und Energieverbrauch und damit die Betriebskosten. Feed-Spacer sind vorteilhaft, um den Massentransport, die Fluidmischung und die Scherrate zu verbessern, was die Konzentrationspolarisation (Ansammlung zurückgehaltener Stoffe in einer Grenzschicht nahe der Membranoberfläche) und das Scaling (Überschreiten des Löslichkeitsgleichgewichts von Salzen) mildern sollte. Es wird jedoch auch beobachtet, dass Spacer zu Zonen mit schlechtem Massentransport führen, in denen dann partikuläres Fouling und Biofouling verstärkt auftreten. Die Nutzung von synergetischen Einflüssen einer Oberflächen-Mikrostrukturierung der Membran (regelmäßiges Muster im Mikro- oder Nanometerbereich auf der aktiven Seite) sowie des Designs und der Ausrichtung der FeedSpacer kann potenziell eine Flüssigkeitsmischung fördern und den Massentransport durch eine erhöhte Scherrate an der Membranoberfläche und in den Feed-Spacer-Strukturen verbessern. Dies mildert die Adhäsion von Partikeln und Biofouling erheblich, reduziert die Konzentrationspolarisation und erhöht somit den durchschnittlichen Permeatfluss und den für das Einsetzen von Fouling kritischen Fluss. Bisher wurden das Partikelablagerungsverhalten und die Neigung zu Biofouling in mit Spacern gefüllten Kanälen oberflächenstrukturierter TFC-Membranen weder in theoretischen (Simulation) noch experimentellen Studien untersucht. Das vorgeschlagene Forschungsprojekt soll das Verständnis grundlegender Design- und Betriebsaspekte im Hinblick auf neue und innovative Entwicklungsansätze fördern. Basierend auf experimentell ermittelten räumlichen Verteilungen von Partikeln und Biofoulants in Feed-Spacern soll die Topographie der Membranoberfläche an die Geometrie der Feed-Spacer angepasst und spezifisch gestaltet werden. Dies führt zu einer neuen Generation maßgeschneiderter Membrantaschen, die verbesserte Trennleistung und Antifouling-Eigenschaften aufweisen. Dieses neue Entwicklungskonzept wird eine Erhöhung der Prozesseffizienz und der Modullebensdauer sowie eine Verringerung des Energieverbrauchs bewirken und damit nachhaltigere und kostengünstigere Wasserreinigungsprozesse ermöglichen.

Hochauflösende seismo-thermo-hydromechanische Analyse der hydraulischen Stimulation: Modellentwicklung, Validierung und Anwendung

Enhanced Geothermal Systems (EGS) zielen darauf ab, die in der Erdkruste gespeicherte Wärme durch zirkulierende Flüssigkeiten zwischen Injektions- und Produktionsbohrlöchern zu extrahieren. Ideale Bedingungen finden sich typischerweise in Formationen in einer Tiefe von 2 bis 5 km, in denen die Durchflussrate für kommerzielle geothermische Anlagen nicht ausreicht und in denen die Temperaturen hoch sind (d. H. >> 100 ° C). Daher ist die Hochdruck-Flüssigkeitsinjektion, die als hydraulische Stimulation bekannt ist, eine allgemein angewandte Technik, um ein verbundenes Bruchnetzwerk zu erzeugen, das die Flüssigkeitszirkulation erleichtert. Die hydraulische Stimulation geht typischerweise mit einer induzierten Seismizität einher, die von der Öffentlichkeit wahrgenommen werden kann und sogar Schäden verursacht. Das Ziel dieses Projekts ist es, ein grundlegendes Verständnis der induzierten Seismizität in gebrochenen Gesteinen zu vermitteln, das die Fähigkeit verbessert, das seismische Risiko vorherzusagen und zu kontrollieren. Dieses Projekt geht von der Hypothese aus, dass die Seismizität gemeinsam durch die Bruchnetzgeometrie und die aktivierten thermo-hydromechanischen (THM) Prozesse in geologischen Systemen gesteuert wird. Wir werden Discrete Fracture Networks (DFN) anwenden, um die strukturellen Diskontinuitäten darzustellen und die THM-Prozesse mit hoher Auflösung zu modellieren. Dieses Projekt verwendet die Datensätze aus kleinen (Dekameter-) Stimulationsexperimenten am Grimsel-Teststandort in der Schweiz und modernste numerische Modelle, um Folgendes zu erreichen: 1) Testen Sie die Wirksamkeit hochauflösender Modelle zur Erfassung der seismische, hydraulische und mechanische Prozesse, die mit kleinen Experimenten beobachtet wurden; 2) Verknüpfung der geometrischen Attribute eines Bruchnetzwerks (wie Intensität, Konnektivität, Länge und räumliche Verteilung) mit der räumlichen, zeitlichen und Größenverteilung der induzierten Seismizität; 3) ein neuartiges Prognosemodell für die maximal mögliche Größe vorschlagen und testen, das die gemeinsamen Auswirkungen von Multiphysikprozessen berücksichtigt, die unter standortspezifischen geologischen Bedingungen und Betriebsbedingungen dominieren; 4) Bewertung der Hochskalierung der hochauflösenden DFN-Modelle im kleinen Maßstab (Dekameter), um die Experimente im Reservoir-Maßstab (Kilometer) zu simulieren. Dieses Forschungsprojekt ist neu in der Behandlung der durch Injektion induzierten Seismizität durch hochauflösende physikbasierte Modelle und hochwertige Datensätze, die aus einzigartigen In-situ-Experimenten abgeleitet wurden. Die vorgeschlagene Forschung hat erhebliche Auswirkungen auf die Förderung der Übergangspolitik hin zu einer Versorgung mit erneuerbaren Energien und trägt dazu bei, unser Wissen über die Auslösemechanismen induzierter Erdbeben zu erweitern.

Nachhaltigkeitsbewertung der Bewässerungslandwirtschaft: Rebound-Effekte im halbtrockenen Usbekistan

Hauptziel des Projektantrages ist die Untersuchung der Nachhaltigkeit der Bewässerungslandwirtschaft in den semiariden Regionen Usbekistans durch die Bewertung neuer wassersparender Technologien und ihrer Rebound-Effekte mit Fokus auf Belastungen durch den Klimawandel. Das spezifische Ziel besteht darin, die Auswirkungen der Einführung wasser- und energiesparender Bewässerungstechnologien zu untersuchen und mögliche Rebound-Effekte zu quantifizieren. Die spezifischen Projektaktivitäten sind in vier Arbeitsprogramme gegliedert: (1) Bestandsaufnahme und vorbereitende Arbeiten - eine allgemeine Analyse der aktuellen Situation bei der Einführung von Bewässerungstechnologien und Auswahl von Fallstudien; (2) Dokumentation und Bewertung von wasser- und energiesparenden Technologien; (3) Untersuchung einer Ex-ante-Folgenabschätzung für ein nachhaltiges Wasser- und Energiemanagement, einschließlich möglicher Rebound-Effekte sowie Projektionen für die Zukunft mit Stakeholdern; (4) Synthese und Validierung der Ergebnisse der Folgenabschätzung und Identifizierung von Schlüsselfaktoren für ein nachhaltiges Management von wasser- und energiesparenden Technologien. Innovative Ansätze, wie die Fuzzy-set qualitative comparative analysis (fsQCA) und das Water Evaluation and Planning System (WEAP)-Modell, werden für die Kontextanalyse eingesetzt und mit einer gut etablierten partizipativen Folgenabschätzungsmethode kombiniert.Das vorgeschlagene Forschungsprojekt wird einen Beitrag zu den Zielen der Initiative "Grünes Zentralasien" leisten, insbesondere im Hinblick auf eine effizientere Wassernutzung und bessere technische Lösungen. Eine kürzlich von der usbekischen Regierung ergriffene Initiative - die Verabschiedung der Strategie zur Entwicklung der Wasserressourcen 2020-2030, die vorsieht, dass bis 2030 wassersparende Bewässerungstechnologien auf 2 Mio. ha (ca. 50 % der gesamten bewässerten Fläche) installiert werden sollen - wird die Landwirte wahrscheinlich dazu ermutigen, diese Technologien einzusetzen. Allerdings können diese Reformen auch zu einem Anstieg des Wasser- und Energieverbrauchs bei der Nahrungsmittelproduktion führen. Es gibt immer mehr Belege dafür, dass Effizienzverbesserungen bei der Bewässerungswassernutzung mit Rebound-Effekten einhergehen können, d.h. mit Verhaltensänderungen bei Landwirten und Verbrauchern, die die erwarteten Ressourceneinsparungen ganz oder teilweise ausgleichen. Daher sollten die Forschungsergebnisse zum Ex-ante-Wasserverbrauch und zur Rehabilitierung und Erhaltung der Bodengesundheit in den Trockengebieten Usbekistans evidenzbasiertes Wissen über die beabsichtigte und tatsächliche Nachhaltigkeit von neu installierten wasser- und energiesparenden Technologien liefern.

Forschergruppe (FOR) 2416: Space-Time Dynamics of Extreme Floods (SPATE), Teilprojekt: Von kleinen zu extremen Hochwassern

Ziel unseres Projekts ist es zu verstehen wie sich extreme Hochwasser von kleinen Hochwassern unterscheiden und wie ausgehend von kleinen Hochwassern extrapoliert werden kann. Wir untersuchen Mechanismen und Prozessinteraktionen die 'heavy tail' Hochwasserwahrscheinlichkeitsverteilungen generieren. Außerdem untersuchen wir Schwellwertprozesse und andere Mechanismen die zu Nichtlinearitäten führen wenn sich die Größenordnung des Hochwassers ändert. Insbesondere werden auch die Vorbedingungen und Konsequenzen von Hochwasserwellenänderungen, z.B. Überlagerungen untersucht. Die Analysen beinhalten die gesamte Hochwasserprozesskaskade. Wir werden die Charakteristika der größten Hochwasser denen der restlichen, kleineren Hochwasser gegenüberstellen um zu verstehen, ob große Hochwasser durch spezifische Prozesse ausgelöst und beeinflusst werden oder durch große Varianten derselben Prozesse. Die folgenden Forschungsfragen sollen beantwortet werden: Auf welche Weise steht das 'upper tail' Verhalten von Hochwasserwahrscheinlichkeitsverteilungen in Beziehung zu Einzugsgebiets- und Ereignischarakteristika? Welche Mechanismen und Prozessinteraktionen führen zu 'heavy tails' (endlastigen Hochwasserwahrscheinlichkeitsverteilungen)? Wie führen hochwasserauslösende Bedingungen (raum-zeitliche Niederschlagsmuster, Topographie, Hochwassertypen) und Interaktionen zwischen Flusslauf und Überschwemmungsflächen (Abflussverhalten, Rückhaltung, Deichbrüche) zu unterschiedlichen Hochwasserwellencharakteristika hinsichtlich Spitzenabfluss, Volumen, Wellenablaufzeiten, und zu verschiedensten Wellenveränderungen? Wie entwickeln sich oder verflüchtigen sich solche Muster von kleinen zu großen Hochwassern? Entstehen große Hochwasser durch andere Mechanismen als kleine Hochwasser? Wie verändern sich das Ausmaß und die Ursachen von Nichtlinearitäten der Prozesse mit steigender Hochwasserstärke? Was ist die spezifische Rolle von Schwellwertprozessen für die Entwicklung von extremen Hochwassern?

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