The importance of nutrient supply from the sub-soil for crop growth is not well understood and may vary depending on bio-pores, nutrient turnover rates and the crop specific root systems. Simulation modelling provides a means to consider the complexity of the processes involved to describe the nutrient dynamics of the plant-soil system in an integrated way. However, approaches that describe the dynamics of phosphorus and potassium in combination with soil water, soil carbon and nitrogen and specifically consider the sub-soil and the bio-pores herein are scarce. Accordingly, the main objective of SP 10 is to develop a field-scale cropping system model which describes nutrient (emphasis in the 1st phase of the project is on phosphorus) mobilization and nutrient fluxes from the sub-soil to the crops considering soil nutrient pools, the bio-pore system and the crop nutrient demand. A two step approach is followed in which results from controlled experiments on soil cores will be used to develop detailed process models of root development and nutrient acquisition. These are the basis for deriving simplified algorithms to be used in a cropping system model for the field scale. The latter model will be applied to assess, after thorough validation with data from long-term experiments, the contribution of nutrients from the sub-soil and bio-pores to the growth of different crops. The sub-project combines modelling activities with experimental measurements and has a strong integrating role within the collaborative project.
The pattern of plant nutrient uptake in a soil profile is the result of complex processes occurring at the cellular or sub-cellular levels but affecting the whole-plant behaviour in function of the plant environment that varies strongly in time and space. The plant nutrient acquisition depends on root architecture and growth, on soil properties and heterogeneity, and on the 3-D distribution of nutrients and water. Equally important is how these parameters interact, as for instance how the nutrient distribution and soil properties and heterogeneity impact root growth or how nutrient and water limitation affect assimilate allocation. Mathematical modelling using a spatial resolution that resolves the spatial structure of the root structure and the nutrient and water distribution is therefore needed to quantitatively account for these complex and interacting processes and to predict plant nutrient uptake behaviour under environmental constraints. The main goal of the project is to build a modelling platform able to describe 3-D flow and transport processes in the soil to individual roots of an entire root system (WP1). Model parameters will be derived from specific experiments performed at the plant scale in the research group (WP3) and stored in a specific data warehouse (WP2). The impact of different parameters, which describe root growth and nutrient uptake at the single root scale, on nutrient uptake at the soil profile scale, will be investigated based on scenario analyses (WP4). Data on water and nutrient uptake and root growth from plant and field scale experiments will be compared with model predictions to validate the model. Simulations with the 3-D root scale model will be used to validate hypotheses and parameterizations of larger scale 1-D models that do not describe processes at the scale of individual roots (WP5 and SP10).
Im Rahmen dieses Projektes soll das Durchlaessigkeitsverhalten verschiedenartiger mineralischer Materialien mit verschiedenen Versucheinrichtungen und unter verschiedenen Bedingungen (hydraulischer Gradient, Saettigungsgrad) untersucht werden. Weiter sind Modellversuche in einem Modellkasten vorgesehen.
Bei der Herstellung von Bohrpfählen in Böden unterhalb des Grundwassers kann es zu einem Bodeneintrag in den Beton und damit zu einer Schwächung des Pfahlbetonquerschnittes kommen. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist, ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Frischbeton, Boden und Porenwasser zu bekommen, um das Risiko von Ausführungsmängeln zu reduzieren. Aufgabenstellung und Ziel Bei der Herstellung von verrohrt gebohrten Bohrpfählen besteht das Risiko eines Bodeneintrags in den Frischbeton beim und nach dem Ziehen der Verrohrung. Im Rahmen verschiedener Bauvorhaben der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) konnte dies bereits beobachtet werden. So wurde z. B. beim Bau einer überschnittenen Bohrpfahlwand in enggestuften Sanden, unterhalb des Grundwasserspiegels Bodenmaterial in die Pfähle eingetragen. Dabei handelte es sich um Boden aus dem Bereich des Pfahlfußes, der beim Betonieren an der Verrohrung anhaftete. Dieser Boden kann dann beim Ziehen der Verrohrung verschleppt und teilweise bis an die Oberfläche gefördert werden. Durch die Verschleppung des Bodeneintrags kann es zu einer Verunreinigung des Betons kommen, welche eine Schwächung des Pfahlbetonquerschnittes mit sich bringt. Das Ziel des Forschungsvorhabens ist, ein besseres Verständnis der Wechselwirkungen zwischen Frischbeton, Boden und Porenwasser bei der Pfahlherstellung zu erlangen. Dies soll dazu beitragen das Risiko von Ausführungsmängeln bei der Herstellung von Ortbetonpfählen zu reduzieren. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Im letzten Jahrzehnt fanden vermehrt gebohrte Ortbetonpfähle bei Bauvorhaben der WSV Verwendung. Überschnittene Bohrpfahlwände wurden z. B. an den Schleusenbaugruben der Schleusen Fankel, Zeltingen und Trier an der Mosel und an der Schleuse Bolzum am Stichkanal Hildesheim, sowie an der Schleuse Minden an der Weser als temporäre Baubehelfe ausgeführt. Des Weiteren wurden sie an der Weser bei der Schleusenkammer Dörverden oder als Uferwand bei den Schleusen Lehmen und Trier an der Mosel in das Bauwerk integriert und dienen zur dauerhaften Lastabtragung. Für die nächsten Jahre sind an den Schleusenbaugruben des Dortmund-Ems-Kanal (DEK) Nord, in Erlangen und in Kriegenbrunn am Main-Donau-Kanal (MDK) überschnittene Bohrpfahlwände in der Planung. Hierbei gilt es, Ausführungsmängel wie z. B. die oben beschriebenen zu vermeiden, da deren Sanierung, falls überhaupt möglich, zeit- und kostenintensiv ist. Untersuchungsmethoden Untersuchungen mithilfe von in situ Messungen und Modellversuchen sollen dazu beitragen, die Wechselwirkung zwischen Frischbeton, Boden und Porenwasser beim Herstellungsprozess abzubilden. Im ersten Schritt wurde im Rahmen einer Literaturrecherche der aktuelle Stand der Technik erfasst. Bei den nachfolgenden auf mehreren Baustellen durchgeführten Untersuchungen lag der Fokus auf der Entwicklung des Frischbetondrucks im Bohrpfahl, um erste Ansätze für die Erfassung der Einflüsse des Betoniervorgangs auf den Boden zu erhalten. Die hierfür vorab im Labor getesteten Drucksensoren dienen den Messungen zur Frischbetondruckentwicklung auf der Baustelle. Auf Grundlage der Messergebnisse erfolgte anschließend die Planung und Durchführung von Modellversuchen, um den Einfluss der Herstellung der verrohrten Bohrpfähle auf den Boden zu untersuchen. Es ist geplant, die beobachteten Phänomene ergänzend mit numerischen Methoden zu simulieren.
Rund 10.000 Einwohner eines Teilgebietes im Iserlohner Ortsteil Letmathe nehmen über die Dauer eines Jahres an diesem bundesweit einmaligen Modellversuch teil. Die Beteiligten erwarten nach Abschluss des Versuches belastbare Ergebnisse, die einen technischen und wirtschaftlichen Vergleich mit dem bestehenden Entsorgungssystem zulassen. Hinter dem Begriff SiB steht ein ebenso einfaches wie innovatives Entsorgungssystem: Über lediglich einen Behälter werden verschiedene Abfallarten, die bereits im Haushalt in farblich unterschiedlichen, hochreißfesten Spezialsäcken gesammelt wurden, erfasst. Nach dem Transport in eine Sortieranlage werden anhand der Sackfarben die Wertstoffe wieder aussortiert und zur Verwertung weitergeleitet, der Restabfall geht von dort in das Müllheizkraftwerk. Beim Pilotprojekt SiB in Iserlohn-Letmathe betrifft dies die Abfallarten Restabfall (grauer Sack), Leichtverpackungen Grüner Punkt (gelber Sack) sowie Papier/Pappe (blauer Sack). Anstelle der grauen Restmülltonne und der gelben Wertstofftonne werden die am Modellversuch teilnehmenden Haushalte in den Abfuhrrevieren 7und 9 mit Behältern ausgestattet, die durch einen silberfarbenen Deckel als SiB-Behälter gekennzeichnet sind. Die Abfuhr dieser Behälter erfolgt wöchentlich. Die Projektverantwortlichen erhoffen sich durch den Versuch positive Ergebnisse mit Blick auf eine Verbesserung der Qualität von Wertstoffen bei gleichzeitiger Erfassung mehrerer Abfallarten. Im Vergleich zu anderen in der Öffentlichkeit intensiv diskutierten Sortierversuchen liegt ein wesentlicher Vorteil des SiB-Systems auf der Hand: Vorher vermischte Restabfälle und Wertstoffe müssen nicht nachträglich mit erheblichem verfahrenstechnischen Aufwand wieder aussortiert werden. Die für eine Wiederverwertung notwendige Qualität der Wertstoffe wird bei SiB durch die bereits im Behälter erfolgte Trennung nicht beeinträchtigt. (...)Wissenschaftlich begleitet und ausgewertet wird der Pilotversuch von zwei renommierten Instituten, dem Institut für Entsorgung und Umwelttechnik gGmbH (IFEU) in Iserlohn sowie dem Institut für Abfall, Abwasser und Infrastruktur-Management GmbH (INFA) in Ahlen. Erste Ergebnisse werden im August 2007 erwartet.
Berechnung und Messung von Schiffswellen in seitlich begrenztem Fahrwasser Wie weit reichen die schiffserzeugten Wellen und Strömungen des Primärwellensystems eines Schiffes? Neben der Beantwortung dieser Frage soll zusätzlich der validierte Bereich vom Nahfeld des Schiffs in Richtung Ufer vergrößert werden. Dazu werden bestehende Messverfahren zur Vermessung der Wasseroberfläche eingesetzt. Aufgabenstellung und Ziel An den Seehafenzufahrten liegen seitlich der Fahrrinne häufig sehr weitläufige und flache Gewässerbereiche oder angrenzende Strukturen wie Hafenbecken und Seitenarme. In diesen Bereichen beruht die Prognose von Ausbreitung und Wirkbereich schiffserzeugter Primärwellen derzeit auf vereinfachten Annahmen und theoretischen Überlegungen oder muss sehr aufwändig im gegenständlichen Modell mit einem hohen Personal- und Sachmitteleinsatz untersucht werden. Die Relevanz dieser Gewässerbereiche nimmt aufgrund ökologischer Aspekte oder verstärkter Betroffenheiten zu, sodass die Prognosesicherheit der schiffserzeugten Belastungen hier verbessert werden muss. Das bereits zur Berechnung von Schiffsdynamik und schiffserzeugten Belastungen eingesetzte CFD-Verfahren (numerische Strömungssimulation) wird für die projektpraktische Anwendung im Böschungs- und Uferbereich eingerichtet und anhand von Messdaten aus dem Labor und aus der Natur validiert. Anhand von systematischen CFD-Untersuchungen wird ermittelt: (i) unter welchen Bedingungen weit von der Fahrrinne entfernt liegende Böschungs- und Uferbereiche durch schiffsinduzierte Wellen und Strömungen belastet werden, (ii) unter welchen Bedingungen eine Belastung von Böschungen und Ufern entsteht, die sich nicht durch eine lineare Übertragung der Belastungen am Böschungsfuß der Fahrrinne herleiten lässt und (iii) wie sich die Primärwelle in angeschlossenen Gewässerbereichen, bspw. Hafenbecken und Seitenarmen, ausbreitet und quantitativ auswirkt. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Um Fragestellungen in der Fachaufgabe Wechselwirkung Seeschiff/Seeschifffahrtsstraße effizient bearbeiten zu können, wurde die Methode der numerischen Strömungssimulation eingeführt. Die Verfügbarkeit eines numerischen Strömungsmodells zur Vorhersage fahrdynamischer Größen und Strömungsbedingungen im Flachwasser ist bei vielen Aufgaben der WSV erforderlich. Zusätzlich zu dem Fokus auf die Schiffsdynamik ist eine Aussage zu der schiffserzeugten Belastung notwendig. In diesem FuE-Projekt soll die Prognosefähigkeit des CFD-Verfahrens insbesondere in Ufer- und Seitenbereichen deutlich erhöht werden. Neben der Verfügbarkeit einer prognosefähigeren Methode werden außerdem anhand der Untersuchungen allgemeingültige Zusammenhänge ermittelt. Damit ist zukünftig für einfache Sachverhalte eine Ableitung der Ausbreitung und Wirkung von Schiffsprimärwellen in Seeschifffahrtsstraßen ohne aufwändige CFD-Simulation möglich. Untersuchungsmethoden Um die oben aufgeführten Ziele zu erreichen, wird das kommerziell verfügbare, bereits seit vielen Jahren in der BAW eingesetzte und für die unterschiedlichen Fragestellungen validierte CFD-Softwarepaket STARCCM+® genutzt (Bechthold und Kastens 2020, Kochanowski und Kastens 2022, Delefortrie et al. 2023). Im Bereich Naturmessungen soll durch Einsatz neuer Vermessungsmethoden, die in der BAW bereits vorhanden sind, eine Verbesserung von Wellen- und Strömungsdaten angestrebt werden, um flächenhafte Daten zum Schiffswellensystem zu erheben. Mit diesen neuen flächenhaften Daten und bereits vorhandenen punktuellen Daten aus dem physikalischen Modellversuch soll das CFD-Verfahren jenseits des Nahbereichs um das Schiff weiter validiert werden. Das validierte Verfahren wird dann für systematische Untersuchungen flacher, weitläufiger Bereiche und angeschlossener Gewässerteile genutzt.
Modellversuche zur Karzinogenese; 3,4 Benzpyren zerstoert Proteine in Gegenwart von Sauerstoff und Licht; angegriffene Gruppe ist Tryptophan; Ziel: Aufklaerung des Reaktionsmechanismus und Auffindung von Schutzmassnahmen; 3,4 Benzpyren ist Bestandteil von Abwaessern und Abgasen.
Zement angreifende chemische Stoffe im Grundwasser wie z. B. Kohlensäure, Ammonium und Sulfat können die Grenztragfähigkeit von geotechnischen Bauteilen wie Verpressanker und Pfählen reduzieren. Dies soll anhand von Versuchen und numerischen Simulationen untersucht werden. Aufgabenstellung und Ziel Bei den laufenden Projekten und Baumaßnahmen der Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) ergeben sich immer wieder Schwierigkeiten, die Auswirkungen eines chemischen Angriffs auf den Mörtel bzw. Beton bei geotechnischen Elementen wie Verpressankern, Kleinverpresspfählen und Betonpfählen bezüglich der dauerhaften Tragfähigkeit realistisch zu bewerten und angemessene Anforderungen an Baustoffe und Bauweisen festzulegen. Die in der Literatur und teilweise auch im Regelwerk sowie in Zulassungen beschriebenen Lösungsansätze sind zumeist entweder nicht praxistauglich oder aufgrund der gewählten Randbedingungen bei den dokumentierten Modellversuchen nicht ausreichend realitätsnah. Im Rahmen eines in drei Teile gegliederten Gesamtvorhabens (1. Einwirkungen von chemischen Substanzen aus dem Grundwasser, 2. Widerstand des Mörtels bzw. Betons gegenüber dem chemischen Angriff, 3. Veränderung des Tragverhaltens aufgrund der Veränderung des Mörtels bzw. Betons) wird in diesem Teilprojekt 3 die Grenztragfähigkeit der geotechnischen Elemente unter der Einwirkung eines chemischen Angriffs untersucht. Ein Hauptaspekt des FuE-Vorhabens ist die Untersuchung des kalklösenden Kohlensäureangriffs auf Verpressanker. Zur Tragfähigkeit von Ankern und Verpresspfählen unter Einwirkung von kalklösender Kohlensäure sind bisher nur wenige Versuchsreihen (Manns und Lange 1993, Hof 2004, Triantafyllidis und Schreiner 2007) durchgeführt worden, welche aufgrund der differierenden Versuchsrandbedingungen nur schwer direkt vergleichbar sind. Unterschiede liegen zum Beispiel in der Größe der Ankerkörper und deren Herstellung. In allen Versuchsreihen zeigte sich in den ersten Monaten eine deutlich erkennbare Abnahme der Tragfähigkeit, die sich mit fortschreitender Dauer des chemischen Angriffs verlangsamte. Dabei variierte der Tragfähigkeitsverlust zwischen 20 und 70 Prozent. Diese divergierenden Ergebnisse für die Grenztragfähigkeit der Verpressanker sollen verifiziert und entsprechend der neuen Erkenntnisse angepasst werden. Bedeutung für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Verpressanker und Kleinverpresspfähle werden im Rahmen von Baumaßnahmen der WSV - beispielweise bei Auftriebssicherungen von Schleusen- und Wehrsohlen, bei Rückverankerungen von Ufereinfassungen, aber auch bei der temporären Sicherung von Baugruben - verwendet. In den Fällen mit einem erhöhten chemischen Angriff aus dem Grundwasser oder dem Boden auf den Mörtel bzw. Beton dieser geotechnischen Elemente müssen diese aufgrund nicht ausreichender praxistauglicher Erkenntnisse und Lösungsansätze über die Tragfähigkeitsverluste durch kostenintensivere Konstruktionen wie z. B. Stahlrammpfähle ersetzt werden. Die Konsequenzen sind deutliche Kostensteigerungen, höhere Lärmbelästigungen, größere Erschütterungen sowie insgesamt ein gestiegener Arbeitsaufwand in Verbindung mit einer längeren Bauzeit. Untersuchungsmethoden Im Rahmen dieses Forschungs- und Entwicklungsvorhabens wird zum einen ein umfangreiches Laborprogramm mit Modellankern, bei denen baupraktische Randbedingungen wie In-situ-Spannungszustände und der Verpressvorgang berücksichtigt werden können, durchgeführt. Zum anderen findet parallel die Untersuchung an Verpressankern hinsichtlich ihrer Grenztragfähigkeit bei betroffenen Bauvorhaben der WSV statt. In Verbindung mit der Ruhr-Universität Bochum und der Firma Schudy Sondermaschinenbau erfolgte die Entwicklung eines Versuchsstandes, der im Frühjahr 2019 in Betrieb genommen wurde. Der Versuchsstand besteht insgesamt aus sieben Versuchscontainern. (Text gekürzt)
| Origin | Count |
|---|---|
| Bund | 1742 |
| Land | 21 |
| Wissenschaft | 552 |
| Zivilgesellschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Daten und Messstellen | 2 |
| Ereignis | 1 |
| Förderprogramm | 1703 |
| Text | 39 |
| unbekannt | 569 |
| License | Count |
|---|---|
| geschlossen | 47 |
| offen | 1752 |
| unbekannt | 515 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 1615 |
| Englisch | 845 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 2 |
| Datei | 4 |
| Dokument | 24 |
| Keine | 1008 |
| Unbekannt | 2 |
| Webseite | 1290 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 1075 |
| Lebewesen und Lebensräume | 1079 |
| Luft | 1011 |
| Mensch und Umwelt | 2314 |
| Wasser | 919 |
| Weitere | 1757 |