Die Göppinger Hütte liegt auf 2245 m.ü.NN. in Österreich, Vorarlberg, im Karstgebiet. Das Trinkwasser für den Hüttenbetrieb wird aus einem Schneefeld bezogen, bzw. gegen Ende der Saison wird Regenwasser genutzt. Durch die Installation einer neuen UV-Anlage wird die Hütte mit hygienisch einwandfreiem Trinkwasser versorgt werden. Bisher traten in warmen Perioden Engpässe in der Wasserversorgung auf. Daraufhin stand zur Diskussion, ob der Speicherbehälter erweitert werden soll. Unter ökologischen Gesichtspunkten sollte allerdings zuerst der Hüttenbetrieb auf Einsparungsmaßnahmen untersucht werden. Im Küchenbereich wurde bereits bei den zurückliegenden Anschaffungen auf wassersparende Geräte Wert gelegt. Als größter Wasserverbraucher wurde die Toilettenanlagen mit 9 l Spülkästen festgestellt. Hier besteht das größte Einsparpotential. Durch die Installation von urinseparierenden Komposttoiletten und wasserlosen Urinalen soll dieses Potential voll ausgeschöpft werden. Der anfallende Urin wird als Teilstrom separat gesammelt und mittels Materialseilbahn zur unterhalb gelegenen Alpe transportiert und dort in eine Güllegrube gegeben. Dadurch wird eine einfachere Abwasserreinigung möglich und das Hüttenumfeld vor dem Eintrag von Nährstoffen geschützt. Das Abwasser wird derzeit in eine 2 Kammer-Grube geleitet und bei Vollfüllung ausgepumpt und der Schlamm im Hüttenumfeld verbracht. Durch die Änderungen im Sanitärbereich, verändert sich auch die Zusammensetzung des verbleibenden Abwassers. Bei Installation einer Komposttoilette muss lediglich der sogenannte Teilstrom Grauwasser gereinigt werden (26). Nach einem Variantenvergleich, der die speziellen Randbedingungen der Göppinger Hütte berücksichtigt hat, wurde als Vorzugsvariante eine mechanische Vorreinigung über eine Filtersackanlage mit einer anschließenden biologischen Reinigung in einem bewachsenen Bodenfilter gewählt. Das Küchenabwasser wird zusätzlich an einen Fettfang angeschlossen. Die Abwasserreinigungsanlage benötigt sehr wenig Energie (26) und ist gut in die Landschaft einzugliedern. Es werden durch diese Anlage mindestens die Grenzwerte für den biologischen Abbau der Extremlagen-Verordnung eingehalten. Durch diese Reinigung wird das ökologische Gleichgewicht der Umgebung der Hütte weitgehend entlastet . Durch einem gestiegenen Bedarf an Energie der Göppinger Hütte sowie durch die geplanten Anlagen (UV-Entkeimung und Abwasserreinigung) wird die Energieversorgung neu überplant. Derzeit existiert eine Photovoltaikanlage, über die auch die Materialseilbahn betrieben wird. Als Notstromversorgung dient ein Dieselaggregat. Der Gastraum wird über einen Kachelofen beheizt. Das erstellte Energiekonzept sieht in einem ersten Schritt eine verbesserte Wärmedämmung der Gaststube vor, ein wärmegedämmtes Warmwasserverteilnetz sowie den Ersatz einzelner Verbraucher durch energiesparende Einheiten. (Text gekürzt)
Die mechanische Unkrautbekämpfung erhält neue Bedeutung - systembedingt im ökologischen Landbau und außerdem als Alternative zum Einsatz chemischer Mittel. Das Wirkprinzip der Geräte, unter ihnen dominiert der Striegel, beruht weitgehend auf dem Verschütten, auch dem Herausreißen der unerwünschten Pflanzen. In der heranwachsenden Kultur aber wird auch die Nutzpflanze gefährdet. Je nach Wachstumsstadium und Bodenzustand gelingt der Effekt auf das Unkraut und misslingt die Schonung der Nutzpflanze. Die Sorgfalt zur Geräteeinstellung ist - vor allem unter wechselnden Bedingungen - begrenzt. Das gleiche gilt für die Auswahl des jeweils geeigneten Geräts und Arbeitsorgans; also der Zinkenform und -position. Daher soll ein Mess- und Regelsystem konzipiert und erprobt werden: es soll den Effekt des Arbeitswerkzeugs auf Unkraut und Kulturpflanze messtechnisch erfassen, um die Eingriffsintensität den Unterschieden im Boden und Pflanzenbestand anzupassen.
Wärmetransfer in geklüfteten porösen Medien ist ein essentieller Prozess im Erdinnern. Er ist Triebkraft für zahlreiche Naturphänomene, wie Geysire, hydrothermische und vulkanische Systeme, als auch für Naturgefahren wie Gesteinsbrüche und Erdbeben. Er bildet die Grundlage für industrielle Anwendungen, etwa im Bereich Geothermie. Die Fließbewegung in Risssystemen kann recht gut beschrieben werden. Es existiert eine breite Auswahl an Ansätzen, u. a. aus der Kontinuumsmechanik, multiple Medien und die explizite Beschreibung von Klüften. Allerdings haben existierende Modelle für den Wärmetransfer zwei große Schwachpunkte: Oft wird ein thermisches Gleichgewicht zwischen Gestein und Fluid vorausgesetzt und die Rolle der Risse vernachlässigt. Beides ist eng miteinander verbunden, da Risse mit hohen Fließgeschwindigkeiten eine Ursache für ein thermisches Ungleichgewicht sind und eine passende Beschreibung des Wärmetransfers in Rissen fehlt. In diesem Projekt wird ein neuartiges Modell entwickelt, um Wärmetransfer in Klüften unter Berücksichtigung mikroskopischer Rissoberflächenmorphologie zu beschreiben. Aktuelle Laborexperimente erlauben eine Analyse dieser Prozesse in bisher unbekannter Genauigkeit und ermöglichen einen tief gehenden Vergleich mit theoretischen Modellen. Oberflächenrauhigkeit, Öffnungsweite und Kontaktfläche beeinflussen Fließfeld wie Wärmetransfer. Gleichzeitig verändert Temperatur die Fluideigenschaften, und Risscharakteristiken hängen vom Spannungsfeld ab, welches wiederum von Temperatur und Fluiddruck abhängt. Ein passendes Wärmemodell muss daher auch hydraulische und mechanische Prozesse berücksichtigen, was in einem vollständig gekoppelten thermisch-hydraulisch-mechanischen Modell resultiert. Die theoretische Modellentwicklung beginnt mit einfachen Geometrien, um gute Vergleichbarkeit mit Laborergebnissen von externen Projektpartnern im Centimeterbereich zu ermöglichen. Daran schließt sich die Erweiterung auf komplexe Kluftnetzwerke an. Um auch für Anwendungen mit hunderten Metern Ausdehnung geeignet zu sein, wird das Modell mit statistischen Methoden skaliert und durch andere Parameter beschrieben, wie der Rissdichte. Anwendung auf Feldskala und Vergleich mit Messungen dienen zur Evaluation. Eine Einbindung des entwickelten Modells in eine Auswahl an wissenschaftlichen Softwareprogrammen ist geplant. Dieser innovative Ansatz kann in unterschiedlichen Modellen unabhängig von der gewählten Rissrepräsentation verwendet werden. Das vorgeschlagene Projekt schließt die lang existierende Lücke einer über die Skalen konsistenten Beschreibung des Wärmetransfers in geklüfteten porösen Medien unter Berücksichtigung statischer wie dynamischer Größen. Erstmals wird es möglich sein den Einfluss und die Interaktion einzelner Bedingungen und Gegebenheiten auf den Wärmetransfer und -transport im Detail zu untersuchen. Die Bestimmung der transferierten Wärme in natürlichen und industriellen Anwendungen wird sich dadurch signifikant verbessern.
Die Larven ('Raupen') der meisten Schmetterlingsarten leben solitär. Nur wenige Arten bilden komplexere Sozialverbände aus, dies aber konvergent in vielen taxonomischen Gruppen. Die ökologischen Randbedingungen, unter denen gemeinschaftliches Leben und Suchen nach Nahrung vorteilhaft sind, sind bis heute unbefriedigend verstanden. Wir untersuchen, welche Mechanismen zum Zusammenhalt der Gruppen beitragen, welche Rolle dabei chemische und mechanische Kommunikation zwischen den Raupenindividuen spielt, wie wichtig physiologische (vor allem thermobiologische) Effekte bei in Gruppen lebenden Arten sind und welche Konsequenzen das gemeinschaftliche Leben für die Nahrungssuche und mögliche Konkurrenz unter den Geschwistern hat. Diese Untersuchungen werden vergleichend an mehreren Arten mit unterschiedlich komplexen Sozialsystemen durchgeführt, ausgehend von den lockeren, auf die frühen Larvenstadien beschränkten Geschwisterverbänden von Landkärtchen (Araschnia levana) bis zu dauerhaft in Gemeinschaftsnestern lebenden Raupengesellschaften (z. B. Wollafter, Eriogaster lanestris).
Die Arbeiten aus dem vorhergehenden Zeitraum wurden fortgefuehrt. Wiederum erwies sich die Rollhacke mit zusaetzlichen Hackscharen wegen ihrer geringen Verstopfungsneigung und hohen Flaechenleistung auch fuer Rueben als gut geeignet. Der Vorauflaufeinsatz von Striegeln brachte gute Ergebnisse. Der Einsatz einer modifizierten Hacke brachte selbst bei Getreide (12 cm Reihenabstand) in Marokko so gute Erfolge, dass mechanische Verfahren auch kostenmaessig gut mit chemischen Verfahren konkurrieren koennen. Die Technikwirkungsanalyse einer in Entwicklung befindlichen selektiven, sensorgesteuerten Reihenhackmaschine erwies sich beim Maiseinsatz pflanzenbaulich-oekonomisch der Feldspritze ebenbuertig, oekologische jedoch deutlich ueberlegen.
Anhydrit-führende Tonsteine quellen bei Wasserzutritt. Das Quellen ist eine Gefährdung im Tunnelbau und bei Geothermiebohrungen. In Staufen wurden beispielsweise über 250 Häuser ernsthaft beschädigt, als es nach der Installation von Erdwärmesonden zu Hebungen der Erdoberfläche mit Raten von über 1 mm/Monat kam. Numerische Modelle zur Simulation der Quellerscheinungen erlauben Fachleuten, Gegenmaßnahmen zu testen und zu optimieren. Jedoch ist unser Wissen über die beim Quellen stattfindenden Prozesse beschränkt. Es gibt widersprüchliche Konzeptmodelle, und es fehlt an einem akzeptierten Quellgesetz zur Quantifizierung des Quellvorgangs. Obwohl verschiedene numerische Simulationsmodelle vorgeschlagen wurden, haben alle bestehenden Ansätze bisher Einschränkungen. Um diese zu umgehen, müssen numerische Modelle die Kopplung thermischer, hydraulischer mechanischer und chemischer (THMC) Prozesse berücksichtigen und gleichzeitig die Komplexität des geologischen Untergrunds und die Auswirkungen menschlicher Eingriffe (Bohrungen, Tunnelbau, Grundwasserentnahme) miteinschließen. Das geplante Forschungsvorhaben hat deshalb zwei übergeordnete Ziele: (1) unser derzeitiges Verständnis des Quellvorgangs und insbesondere der beteiligten THMC gekoppelten Prozesse zu vervollständigen, und (2) unsere Fähigkeit zur umfassenden Simulation der Quellprozesse zu verbessern. Die Projektziele sollen erreicht werden, indem verschiedene widersprüchliche konzeptionelle und mathematische Modelle in gekoppelte numerische Codes implementiert und anschließend an Feldbeobachtungen gemessen werden. Dazu bietet das Untersuchungsgebiet Staufen umfangreiche thermische, hydraulische, mechanische und chemische Daten. Die verschiedenen Modelle können durch die Beobachtungsdaten validiert oder verworfen, und durch eine Unsicherheitsanalyse überprüft werden. Im Projekt werden die Modelle schließlich für die Optimierung von Sanierungsmaßnahmen im Untersuchungsgebiet genutzt, um Ihre Anwendbarkeit zu zeigen. Ein weiteres Projektziel ist, die entwickelten Modellwerkzeuge allgemein zugänglich und nutzbar zu machen. Deshalb werden wir eine Open-Source-Software verwenden und die entwickelten Modellcodes öffentlich machen. Außerdem wollen wir eine Tagung mit Workshop durchführen, um Wissen und Erfahrung bei der Modellierung von Quellprozessen in Ton-Sulfat-Gesteinen auszutauschen. Das geplante Projekt knüpft an unsere bisherige Forschung an, indem mechanische Prozesse zu unserem bereits entwickelten hydraulisch-chemischen Ansatz hinzugefügt und gekoppelt werden. Dabei wollen wir die hydrogeologische und geochemische Komplexität des 3D geologischen und gebauten Untergrunds in unserem Ansatz erhalten. Das Projekt kann stark von unserem früheren Projekt profitieren, da ortsspezifische prozessierte Daten (3D Untergrundmodell, Zeitreihen von Beobachtungsdaten und Randbedingungen, hydraulische und geochemische Fluid- und Gesteinseigenschaften) bereits vorliegen.
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