Modellierte Strömungsverhältnisse (Echtzeit) im Hamburger Hafen für verschiedene aggregierte Zoomstufen. Im Regelfall erfolgt jede Stunde eine neue Simulationsberechnung. Die Aktualisierung der Werte erfolgt alle 5 min, die Strömungsgeschwindigkeit ist in Knoten angegeben. Die HPA übernimmt für alle bereitgestellten Informationen keine Gewähr! Die Quelldaten sind nicht frei zugänglich, sondern nur über den Dienst erhältlich!
Dieses Datenangebot umfasst drei Windmessungen mit der Windmessdrohne vom Projektpartner OPTOLUTION Messtechnik GmbH im komplexen Gelände bei Freiburg. Die Messungen wurden im Rahmen des Projektes WINDForest erhoben und dienen der Validierung von Strömungssimulationen. Enthaltene Parameter: Datum, Uhrzeit, GPS- Position der Drohne, Windgeschwindigkeit in horizontaler Richtung (Wind MAG in m/s), Windgeschwindigkeit in vertikaler Richtung (Wind EH in m/s), Windrichtung und die Temperatur Folgende Messkonfigurationen wurden durchgeführt: Messung 1 – Punktmessungen 140 m und 120 m • Start auf Höhe von ca. 820 m • Punktmessungen auf 140 m (relativ) • Punktmessung auf 100 m (Korrektur der Höhe nach Wegdriften der Drohne nach ca. 2/3 der Zeit) • Windhauptrichtung 225° • Flugzeit total ca. 52 Minuten (3113 s) Messung 2 – Punktmessungen 100 m • Start auf Höhe von ca. 820 m mit Drift • Windhauptrichtung 220° • Flugzeit auf Höhe 100 m total ca. 25 Minuten (1500 s) Messung 3 – Flugpfad mäander auf 140/120/100 m • Mäander auf 140 m, 120 m und 100 m jeweils 200 m horizontal • Start auf Höhe von ca. 820 m mit Drift (Standort B) • Windhauptrichtung 225° • Flugzeit total ca. 48 Minuten (2929 s)
Ziel des Projektes war die Überprüfung und Verbesserung der NO2-Immissionsmodellierung auf Basis der Emissionen aus HBEFA 4.1 im Nahbereich von Straßen. Dafür sollte eine detail¬lierte Modellierung für eine Straße mit einer guten Datenlage insbesondere hinsichtlich der Verkehrsstärken und der Zusammensetzung der Fahrzeugkategorien angefertigt werden. Auf Basis dieser Daten sollten die Emissionen mit HEFA 4.1 berechnet und die Immissionen mit einem detaillierten Strömungsmodell abgeleitet werden. Bei der Immissionsmodellierung war insbesondere auch auf die Umwandlung von NO zu NO2 einzugehen und Empfehlungen für eine bessere Beschreibung dieser Prozesse in Ausbreitungsmodellen abzugeben. Die Modellierungen mit dem vereinfachten Chemiemodell im Projekt haben ergeben, dass für das Untersuchungsgebiet in Potsdam die in HBEFA 4.1 angegebenen NO2-Emissionsfaktoren dort zu halbieren sind. Vor der Anwendung dieses Verfahrens sollte eine Auswertung des gemessenen Verhältnisses der NOx- zu NO2-Zusatzbelastungen bei niedrigen O3-Konzentrationen erfolgen und die Anwendung des Verfahrens damit oder durch Nutzung vergleichbarer Verfahren geprüft und begründet werden. Weitere Empfehlungen betreffen die Emissionsminderung bei Diesel-PKW nach Software-Update und eine mögliche Einführung weiterer Verkehrssituationen in HBEFA 4.1. Die Ergebnisse sind insbesondere für Behörden und Gutachten relevant, die regelmäßig im Rahmen der Luftreinhalteplanung NO2-Immissionsmodellierungen durchführen. Veröffentlicht in Texte.
Im Rahmen des Vorhabens „Mikroskalige Modellierung von UV-Belastungen und gefühlter Temperatur in urbanen Umgebungen für verschiedene Bevölkerungsgruppen zur Hautkrebsprävention“ wurde ein urbanes UV-Strahlungsmodell in das mikroskalige Stadtklima- und Strömungsmodell PALM implementiert, mit dem Ziel die erythemgewichtete UV-Bestrahlungsstärke in bebauten Gebieten tageszeitabhängig zu quantifizieren. Dies soll Stadtplaner in Kommunen und Behörden dazu befähigen, wissenschaftlich fundierte Aussagen über die UV-Belastung in öffentlichen Bereichen zu treffen, mit dem Ziel, Strategien zur Reduktion der UV-Exposition der Bevölkerung zu implementieren. Das entwickelte urbane UV-Strahlungsmodell berücksichtigt Abschattungen durch Bäume, Gebäude und Sonnenschutzvorrichtungen wie Markisen oder Sonnensegel, Transmission durch Pflanzenbestände sowie multiple Reflexionen an urbanen Oberflächen. Es wurden zwei Modellierungsansätze implementiert: ein raumwinkelunabhängiger Ansatz bei dem angenommen wird, dass der diffuse Strahlungsanteil isotrop verteilt ist, sowie ein raumwinkelabhängiger Ansatz, bei dem die Strahldichte aus jedem Raumwinkel individuell betrachtet wird. Das grundlegende atmosphärische UV-Szenario wird mittels eines externen Strahlungstransfermodells für verschiedene Sonnenzenitwinkel modelliert und in einem Präprozessorschritt in eine PALM-lesbare Datei gespeichert und während der Simulation entsprechend des tageszeitabhängigen Sonnenzenitwinkel eingelesen. Um Anwender, die ausschließlich an der UV-Strahlung interessiert sind, zu ermöglichen, ressourcensparend Simulationen durchzuführen, kann das Modell während einer zeitlichen Vorabintegration ausgeführt werden. Für Anwender die sowohl an der UV-Strahlung als auch an anderen stadtklimatischen Aspekten wie z.B. dem thermischen Komfort interessiert sind, kann das UV-Strahlungsmodell parallel zur Zeitintegration des Strömungsmodells ausgeführt werden. Das urbane UV-Strahlungsmodell wurde anhand dedizierter Messungen der UV- Bestrahlungsstärke im Außenbereich eines Kindergartens evaluiert. An unverschatteten Standorten konnte eine gute bis sehr gute Übereinstimmung zwischen den Modellergebnissen und der Messung festgestellt werden. Ebenso konnte nachgewiesen werden, dass das entwickelte UV-Strahlungsmodell die durch Bäume, Gebäude und Sonnensegel verursachte räumliche sowie zeitliche Variabilität der UV-Strahlung realistisch wiedergibt. Der raumwinkelunabhängige Modellierungsansatz zeigt eine gute Übereinstimmung mit den Messdaten, wohingegen der eigentlich physikalisch genauere, raumwinkelabhängige Ansatz die UV-Bestrahlungsstärke im Nahbereich von Bäumen oder Gebäudewänden teilweise überschätzt. Diese Überschätzung wird auf eine zu geringe Strahldichte aus Raumwinkeln nahe der Sonnenposition zurückgeführt, sodass der diffuse, aus allen Raumwinkeln kommende Anteil der Strahlung überschätzt wird. Weiterhin hat sich gezeigt, dass eine signifikante Unsicherheit in der modellierten UV-Bestrahlungsstärke aufgrund unzureichender Kenntnis der mikroskaligen Umgebungsbedingungen, insbesondere der Bauminformationen, besteht. Dadurch werden einzelne belaubte Äste, die lokal zu einer Reduktion der UV-Bestrahlungsstärke führen, im Modell nicht ausreichend abgebildet. Dies führte an einigen Messpunkten zu einer großen Streuung zwischen den Simulationsdaten und den Messwerten. Das in PALM integrierte urbane UV-Strahlungsmodell ist ein effizientes Werkzeug zur Bewertung der UV-Strahlungsbelastung in urbanen Umgebungen. Die erfolgreiche Anwendung des Modells für reale urbane Standorte setzt jedoch vertiefte modelltechnische, numerische sowie physikalische Kenntnisse voraus, sodass der potenzielle Nutzerkreis des entwickelten Modells zum jetzigen Zeitpunkt auf Modellierexperten mit einem physikalisch-technischem Hintergrund beschränkt ist. Um das UV-Strahlungsmodell jedoch bei den Zielanwendern, d.h. den Stadtplanern in Kommunen und Behörden, langfristig zu etablieren, wird empfohlen die technischen Hürden bei der Bedienung des UV-Strahlungsmodells so weit abzusenken, dass auch Personen ohne die notwendigen technischen und physikalischen Kenntnisse in der Lage sind das UV-Strahlungsmodell anzuwenden.
Für die beiden Gebiete Urstromtal und Panketal wurden unterschiedliche Methoden für die Berechnung des zeMHGW angewandt. Urstromtal Für das Gebiet des Berliner Urstromtals ist die zeMHGW-Karte mit Hilfe eines numerischen Grundwasserströmungsmodells berechnet worden. Das war deshalb erforderlich, weil wegen der langen z.T. starken anthropogenen Beeinflussung der Grundwasseroberfläche die Berechnung einer solchen Karte nur auf der Grundlage gemessener und daraus berechneter mittlerer Grundwasserstände im Sinne der o.g. zeMHGW-Definition nicht möglich ist. Die Grundlage für das zeMHGW-Modell bildet das Modell, mit dem bereits die Karte des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands ( zeHGW ) entwickelt worden ist. Dieses Modell ist in Limberg, Hörmann & Verleger (2010) beschrieben und wird hier zusammengefasst: Das numerische Modell, für das das Programmsystem MODFLOW verwendet wurde, ist so angelegt, dass es die gesamte Fläche Berlins umfasst (Abbildung 4). Das Gebiet des Berliner Urstromtals ist vertikal in mehrere Modellschichten unterteilt, von denen die oberste für den – hier im Regelfall ungespannten – Hauptgrundwasserleiter steht, dessen zeMHGW berechnet werden soll (s. Abbildung 5). Horizontal ist das Modell in Rechteckzellen unterteilt. Die Zellgröße variiert zwischen 50 × 50 und 100 × 100 Meter. Dieses Strömungsmodell ist durch hydraulisch stationäre Berechnungen kalibriert und verifiziert worden. Hierzu wurden im Jahr 2004 (Kalibrierung) und 2001 (Verifizierung) gemessene Grundwasserstände benutzt. Mit Hilfe gemessener höchster Grundwasserstände ist das darauf fußende zeHGW-Modell mit sehr gutem Erfolg plausibilisiert worden (vgl. auch Beschreibung der zeHGW-Karte ). Zur rechnerischen Simulation des zeMHGW sind gegenüber der des zeHGW die Randbedingungen Grundwasserneubildung und Spiegelhöhen der Vorflutgewässer (Spree, Havel und ihre Nebengewässer) verändert worden. Entsprechend der Zielstellung sind als Spiegelhöhen mittlere höchste Wasserstände (MHW) vorgegeben worden. Zur Ermittlung der MHW wurde die Zeitreihen 1960 bis 2009 verwendet. Die langjährige mittlere Grundwasserneubildung und ihre örtliche Verteilung im stark urban geprägten Berliner Stadtgebiet sind trotz aufwändiger Ermittlungsverfahren nicht bis ins letzte Detail bekannt. Von derjenigen, die zusammen mit den Vorflutspiegeln den mittleren höchsten Grundwasserstand hervorruft, kann lediglich gesagt werden, dass sie kleiner als diejenige im Fall des höchsten Grundwasserstandes sein muss. Deshalb sind Berechnungen mit unterschiedlich verminderter Grundwasserneubildung durchgeführt worden. Ziel war hierbei eine möglichst gute Anpassung an mittlere höchste Grundwasserstände, die aus Standrohrspiegelhöhen von Grundwassermessstellen berechnet worden sind, die durch Grundwasserentnahmen oder –einleitungen möglichst nicht beeinflusst sind. Aus mehreren tausend Ganglinien von vorhandenen und auch heute nicht mehr existierenden Grundwassermessstellen, über die bis 2010 bei der Landesgeologie Daten vorlagen, wurden in mehreren Schritten 103 geeignete herausgefiltert. Es handelt sich um Ganglinien, die folgende Kriterien erfüllen: Filterstrecke der Grundwassermessstellen im Hauptgrundwasserleiter; Erfassung des Grundwasserstandes mindestens in den letzten zehn Jahren vor 2010; keine Messlücken von über einem halben Jahr in dem Zeitraum, für den der mittlere höchste Grundwasserstand berechnet wird; keine erkennbaren unnatürlich großen Schwankungen im betrachteten Zeitraum. Die Lage der Grundwassermessstellen, deren MHGW-Werte als Zielwerte bei der Modellierung benutzt wurden, ist in der Abbildung 6 dargestellt. Allen Modellrechnungen ist gemäß der zeMHGW- wie der zeHGW-Definition – gemein, dass weder Grundwasserentnahmen noch -einleitungen stattfinden. Die Grundwasseroberfläche der Berechnungsvariante mit der besten Anpassung an diese Zielwerte entspricht der zeMHGW-Karte. Als Beispiel ist in der Abbildung 7 die Ganglinie einer Grundwassermessstelle mit dem MHGW für den Zeitraum 1998 bis 2015 und dem modellberechneten zeMHGW wiedergegeben. Hier liegt der zeMHGW 0,13 m über dem MHGW. Im Jahr 2014 erfolgte eine Aktualisierung des Grundwasserströmungsmodells für den zeMHGW, da partielle Überarbeitungen im östlichen Bereich des zeHGW-Modells durchgeführt wurden. Somit sind auch Messreihen bis 2014 berücksichtigt. Panketal Als Basis für die Entwicklung der Karte des zu erwartenden mittleren höchsten Grundwasserstands (zeMHGW) im Bereich des Panketals und seines Übergangs zum Urstromtal stand keine zeHGW-Karte zur Verfügung, die mit einem geeigneten Grundwasserströmungsmodell berechnet worden war. Die zeHGW-Karte ist hier aus mit Zuschlägen versehenen HGW-Werten von insgesamt 105 Grundwassermessstellen, die Messreihen bis 2014 aufweisen, unter Benutzung des Programms SURFER berechnet worden (vgl. Erläuterung zur zeHGW-Karte ). Um auszuschließen, dass die zeMHGW-Karte keine Widersprüche zur zeHGW-Karte aufweist (Definitionsbedingt muss der zeMHGW überall unter dem zeHGW liegen.), ist die Karte des zu erwartenden mittleren Grundwasserstands in analoger Weise angefertigt worden. Als Stützpunkte dienten dieselben Grundwassermessstellen wie für die zeHGW-Karte. Das methodische Vorgehen bei der Entwicklung der zeMHGW-Karte gliedert sich in folgende Schritte: Ganglinienanalyse, statistische Auswertungen der Grundwasserstände, Festlegung der zeMHGW-Werte für 105 Grundwassermessstellen, Berechnung der zeMHGW-Verteilung und Kartendarstellung. Die Ganglinienanalyse ergab, dass die Grundwasserstände vor 1990 zum großen Teil zu stark künstlich beeinflusst sind, als dass ein MHGW, bei dessen Berechnung auch diese Daten berücksichtigt werden, als zu erwartender mittlerer höchster Grundwasserstand angesehen werden kann. Auch bei der zeHGW-Karte sind die Daten vor 1990 aus Gründen der starken Beeinflussung nicht berücksichtigt worden. Ferner lassen die Ganglinien ab Anfang der 2000er Jahre tendenziell höhere Grundwasserstände erkennen als in den 1990er Jahren, was auch statistisch belegt werden kann. Die Abbildung 8 zeigt als Beispiel die Ganglinie der Grundwassermessstelle Nr. 293 mit den MHGW-Werten für den gesamten betrachteten Zeitraum von 1990 bis 2014 (MHGW90-14), für den von 1990 bis 2001 (MHGW90-01) und den von 2002 bis 2014 (MHGW02-14). Typisch ist, dass der MHGW für den Zeitraum von 2002 bis 2014 deutlich höher ist als der für den Zeitraum von 1990 bis 2001 und ferner, dass der Gang des Grundwasserstands durch meist tägliche Messungen besser belegt ist. Aus diesen Gründen wurden für die Berechnung der zeMHGW-Karte nur die MHGW-Werte des Zeitraums 2002 bis 2014 verwendet. Von den insgesamt 105 Grundwassermessstellen, auf denen die Karte des zu erwartenden höchsten Grundwasserstands beruht, existierten bis 2014 noch 67. Das heißt, für 38 Messstellen liegen keine oder nicht hinreichende Grundwasserstandsdaten vor, um daraus den benötigten MHGW für den Zeitraum 2002 bis 2014 berechnen zu können, aber wohl für den Zeitraum 1990 bis 2001, zumindest mit einigen Einschränkungen (z.B. geringere Messhäufigkeit). Um ein genauso dichtes Stützstellennetz wie für die zeHGW-Karte zu erhalten, sind die MHGW dieser 38 Messstellen für den Zeitraum 2002 bis 2014 geschätzt worden. Mit Hilfe von Korrelationsanalysen zwischen verschiedenen aus den Ganglinien gewonnenen Größen wurde eine signifikante Beziehung zwischen dem zeMHGW für den Zeitraum 2002 bis 2014 (zeMHGW 02-14 ), dem Mittelwert der Messwerte zwischen 1990 und 2001 (MGW 90-01 ) und der Standardabweichung der Messwerte zwischen 1990 und 2001 (s 90-01 ) gefunden. Unter Berücksichtigung eines gewählten Zuschlags von 20 cm, der den in diesem Verfahren liegenden Unsicherheiten Rechnung tragen soll, ergibt sich folgende Formel zur Berechnung des gesuchten zeMHGW 02-14 : zeMHGW 02-14 = 2,43 * s 90-01 + 0,13 + MGW 90-01 mit zeMHGW 02-14 :gesuchter zu erwartender mittlerer höchster Grundwasserstand s 90-01 :Standardabweichung der Messwerte zwischen 1990 und 2001 MGW 90-01 :Mittelwert der Messwerte zwischen 1990 und 2001 Nach dieser Methode sind die MHGW-Werte für die o.g. 38 Grundwassermessstellen rechnerisch geschätzt worden. Damit liegen, wie angestrebt, MHGW-Werte für 105 Messstellen vor. Auf der Grundlage dieser 105 MHGW-Werte und weiteren 15 Stützpunkten, die an der Grenze zur zeMHGW-Karte für das Urstromtal vorgegeben wurden, um einen widerspruchsfreien Anschluss zu dieser Karte zu gewährleisten, ist die Verteilung des zeMHGW ohne Berücksichtigung der Oberflächengewässer mit Hilfe des Programmsystems Surfer berechnet und ebenso wie für das Urstromtal in Form von Linien gleichen zeMHGW dargestellt worden. Die Berechnungsmethode ist dieselbe, wie sie bei der aktuellen Grundwassergleichenkarte (Hannappel, Hörmann & Limberg 2007) benutzt wird. Flurabstand Für das Urstromtal und das Panketal wurde nachfolgend im Jahr 2020 auf der Grundlage der mit unterschiedlichen Vorgehensweisen berechneten Ergebnisse des zeMHGW der Flurabstand mit Hilfe der jeweiligen Grids ermittelt. Aus den Grids wurde zur besseren Anpassung des Ergebnisses die Methode der Dreiecksnetzberechnung angewendet, um eine einheitliche Grundwasseroberfläche zu erhalten. Aus den Werten der Geländehöhe und der Grundwasseroberfläche wurde dann durch Differenzenbildung der jeweilige Wert des Flurabstandes in einer Rasterweite von 2 m ermittelt. Der Flurabstand des zeMHGW wurde in 12 Abstandsklassen eingeteilt und als Schichtstufenkarte dargestellt. Um differenziertere Aussagen insbesondere für die flurnahen Bereiche zu ermöglichen, wurden bis zu einer Tiefe von 3 m unter Geländeoberkante (GOK) eine kleinteilige Klasseneinteilung gewählt.
Despite being the main drinking water resource for over 5 million people, the water balance of the Eastern Mountain Aquifer system on the western side of the Dead Sea is poorly understood. The regional aquifer consists of fractured and karstified limestone - aquifers of Cretaceous age, and it can be separated into a Cenomanian aquifer (upper aquifer) and Albian aquifer (lower aquifer). Both aquifers are exposed along the mountain ridge around Jerusalem, which is the main recharge area. From here, the recharged groundwater flows in a highly karstified aquifer system towards the east and discharges in springs in the lower Jordan Valley and Dead Sea region. We investigated the Eastern Mountain Aquifer system for groundwater flow, groundwater age and potential mixtures, and groundwater recharge. We combined 36Cl†â ̆Cl, tritium, and the anthropogenic gases SF6, CFC-12 (chlorofluorocarbon) and CFC-11, while using CFC-113 as "dating" tracers to estimate the young water components inside the Eastern Mountain Aquifer system. By application of lumped parameter models, we verified young groundwater components from the last 10 to 30 years and an admixture of a groundwater component older than about 70 years. Concentrations of nitrate, simazine (pesticide), acesulfame K (ACE-K; artificial sweetener) and naproxen (NAP; drug) in the groundwater were further indications of infiltration during the last 30 years. The combination of multiple environmental tracers and lumped parameter modelling helped to understand the groundwater age distribution and to estimate recharge despite scarce data in this very complex hydrogeological setting. Our groundwater recharge rates support groundwater management of this politically difficult area and can be used to inform and calibrate ongoing groundwater flow models. © Author(s) 2020
Physikalisch-Technische Bundesanstalt DECKBLATT PSP-ElementQl)j. Kenn.Autgal)eUANNNNN N N NNNNN N NNNX A A X X4ANNNN I N 9K352127 . 32EGCEQ0001 Projekt EU 158.1 1 N4AN I lfd. Nr. Titel d er Unterlage :Seite: Stellungnahme des NL fB: Eingabedaten für das St r ömungsmodell SWIF T: Ver gle i ch von Grundwasserneubil dungsratenStand : Ersteller : ~•• : 00 I. 25. 06. 87 Textnummer : NLfB Stempelfeld : ( ( PSP-Element TP. _?.~/ ~~ 22423 ZU Plan-Kapitel : PL 3.1.10.4 PL FtelQalM 1111 Plojeld Diese Unterlage untertlegt samt Inhalt dem Schutz des UmebeiTechts sowie der Pflicht zur vertraulichen Behandlung auch bei Beförderung und Vernichtung und darf vom Empfinge, nur auttragsbezogen genutzt. vervlelflltlGt und Orttten zug&nglich gemacht werden. Eine andere Verwendung und Weitergabe bedarf dar auadrOcklichen Zustimmung der PTB. N Revisionsblatt Projekt i PSP-Element NAANjNNNNNNNNNN Obj. Kenn.Aufgabe NNNNNNXAAXX 1 EU 158.1 9K I 352127.32 EGC UA I Lfd. Nr. 1 EQ \ 0001 Titel der Unterlage:Seite: Stellungnahme des NlfB: Eingabedaten für das Strömungsmodell SWIFT: Vergleich von GrundwasserneubildungsratenII. Stand: 25.06.87 Rev. ·1 Revisionsst. Datum verant. Stelle Gegenzeichn. rev. Name Seite Kat. ") ( ") Kategorie R - redaktionelle Korrektur Kategorie V - verdeutlichende Verbesserung Kategorie S - substantielle Anderung Mindestens bei der Kategorie S moaaen Erlluterungen angegeben werden. : F'lev AA>NNNN:NN Erläuterung der Revision 00 Anlage 1 zu N 3.2 - 6134/87 Eingabedaten für das Strömungsmodell SWIFT: Vergleich von Grundwasser- neubildungsraten Im Rahmen des Nachweises zur Langzeitsicherheit wird im Plan Konrad die Grundwasserneubildungsrate zwar nicht als Kontrollfunktion für das Modell herangezogen, aber es wird festgestellt, daß die Wassermengen, die über den Modellrand zu- und abströmen, annähernd der natürlichen Verteilung entsprechen sollten. Hierzu werden die Varianten 1, 5 und 7 im Plan herangezogen. Die 11 Neubildungs- verteilungen11 ergeben sich dabei als Zu- bzw. Abstromraten. Sie streuen inner- halb der drei Varianten nur verhältnismäßig gering. Modellergebnisse (s. auch Anlage 2): Variante (Südgebiet) 1 5 7 Summe ZustromSumme AbstromBilanz 108 1/s 78 1/s 178 1/s- 113 1/s - 77 1/s - 180 1/s- 5 l /s - 1 l /s - 2 l /s Die Ermittlung der Netto-Neubildungsrate im südlichen Modellgebiet ergibt demgegenüber als flächenbezogener Wert einen Zustrom von ( 787 l /s, der als Ergebnis hydrogeologischer Geländebefunde interpretiert werden kann. In diesem Teilgebiet ergeben sich nach BGR-Unterlagen (s.u.) noch Wasserent- nahmen in Höhe von ca. 240 1/s (öffentliche Wasserversorgung mit 163 1/s, Wasserversorgung für Industrie und Gewerbe mit 33 1/s und landwirtschaftli- che Beregnung mit 42 1/s). Daraus ergibt sich ein Netto-Umsatz von ca. 550 1/s. Dieser Wert liegt deutlich über dem der einzelnen Zustrommengen der Varianten 1, 5 und 7. Die Betrachtung konnte nur für den südlichen Teil erfolgen, da nur hier die Angaben der BGR vorliegen (Archiv-Nr.: 96603, Hydrogeologie KONRAD - erwei- terter Bereich-). Die entsprechenden Verteilungen sind aus den Histogrammen (Anlagel ) zu erkennen.
Kurzbeschreibung Ziel: "Flüsse und Hinterland beobachten und miteinbeziehen; Kommunen miteinbeziehen" (s. Protokoll 1. Sitzung RTM AG BWB vom 03.06.2016) Erarbeitung wissenschaftlich fundierter Grundlagen zur Beurteilung aktueller und zukünftiger Verteilungsmuster des Plastikmülls an der nordwestdeutschen Küste Identifizierung der Verursacher von Plastikmüll sowie der Haupteintragspfade in die Nordsee (inkl. der Zuflüsse Ems, Weser und Elbe; regionale Siele) Erarbeitung von Vermeidungsstrategien Bürgerbeteiligung und Aufklärungskampagnen in Wirtschaft, Tourismus und bei weiteren Stakeholdern und Akteuren. Bewusstseinsbildung Einarbeitung in den Lehrplan (Erarbeitung und Durchführung eines Lehrmoduls zur Müllproblematik) (Methoden: Strömungsmodelle, Holzdrifter, Monitoring/Cleanups an Stränden/Flüssen, Umfragen, Workshops, Sensortechnik) Ergebnisse Publikationen, öffentliche Präsentationen, Konferenzen
Die IANUS Simulation GmbH wurde 2006 als Spin-off-Unternehmen der TU Dortmund gegründet und ist heute ein Software- und Dienstleistungspartner für 3D-CF-Simulation von Strömungsprozessen. Diese numerischen Strömungssimulationen (CFD-Simulationen) werden beispielsweise in der Kunststoff-, Pharmazie- und Lebensmitteltechnik eingesetzt und ermöglichen einen detaillierten Einblick in die Prozesse und Vorgänge unterschiedlicher Maschinen, in denen Strömungen vorliegen. Mithilfe sogenannter digitaler Zwillinge, welche IANUS mit seinen mehr als 30 Mitarbeitenden der Kundschaft aus unterschiedlichsten Branchen anbietet, können Prozesse ressourcen- und energieeffizient ausgelegt und optimiert werden. Ein Kunde des Unternehmens hat sich auf die Herstellung von Extrudaten, Eckenvulkanisationen und HTV-Formteilen, die in jedem gewünschten Farbton und auf der Grundlage von individuellen Mustern, Datensätzen oder Zeichnungen gefertigt werden können, spezialisiert. Ca. 250 Mitarbeitende verarbeiten Silikonkautschuk in vielfältigen Varianten. Die Firma verarbeitet diverse Profile, Schläuche, Schäume und Platten aus Silikonkautschuk für über zehn verschiedene Branchen unter höchsten qualitativen Ansprüchen. Da der Markt die Herstellung von qualitativ hochwertigeren und technisch anspruchsvolleren Produkten fordert, ist eine iterative Anpassung der formgebenden Extrusionswerkzeuge mithilfe von „Trial & Error“ üblich und oftmals sogar zwingend notwendig. Ein Extrusionswerkzeug hat die Aufgabe, die vom Extruder homogen bezogene Kunststoffschmelze in eine vom Kunden vorgegebene Profilform zu bringen. Dafür ist die entsprechende Werkzeugauslegung – also die Planung und Entwicklung der späteren Werkzeugform – ein signifikanter Faktor. Das Auslegen von Extrusionswerkzeugen ist sehr komplex sowie zeitaufwändig und erfolgt auf Grundlage von Erfahrungswerten. Durch die Komplexität der jeweiligen Werkzeuge besteht allerdings ein hohes Fehlerpotenzial. Fehler in der Werkzeugauslegung werden in der Einfahr- bzw. Bemusterungsphase durch „Trial&Error“-Versuche korrigiert. Dieser Vorgang ist besonders zeit- und kostenaufwändig. Mithilfe modernster numerischer Methoden können die Strömungen in Extrusionswerkzeugen simulativ dargestellt werden. Damit ist es möglich, bestimmte Parameter in der Prozessverarbeitung zu generieren, welche Erkenntnisse über den Prozess bieten. Aufbauend auf diesen bereits bekannten numerischen Ansätzen für die Simulation von Strömungsprozessen hat IANUS ein System entwickelt, mit dem solche Strömungssimulationen auch speziell durch den Anwendenden schnell und einfach durchgeführt werden können. Die Simulation läuft dabei auf Hochleistungsrechenclustern ab, um eine größtmögliche Rechenleistung und schnelle Ergebnislieferung zu garantieren. Des Weiteren kann das System individuell an besondere Kundenwünsche, Anforderungen sowie die jeweiligen Prozesse angepasst werden. Mit einer Software-App ist der Kunde jederzeit über ein internetfähiges Endgerät in der Lage, eine Strömungssimulation innerhalb von Minuten zu definieren und zu beauftragen. Das System ist außerdem fähig, mithilfe schwacher KI eigenständige Lösungsvorschläge zu erarbeiten bzw. Werkzeugkonturen vorzuschlagen. Ausgehend von ca. 100 neuen Werkzeugen pro Jahr bei dem betrachteten Kunden sind exemplarisch ca. acht Nacharbeitungsschleifen je neuem Werkzeug üblich. Damit ergeben sich insgesamt ca. 800 jährliche Anfahrprozesse, die einen entsprechenden Ausschuss verursachen. Zusammen mit einem Materialpreis von ca. 4,30 €/kg und einer Extruderfüllung von ca. 30 kg Material pro Anfahrversuch ergeben sich Verluste von ca. 103.000 € sowie 16.200 kWh Energiebedarf pro Jahr (ausgehend von einem normalen Energieverbrauch bei einem durchschnittlich eingesetzten Extruder). Im Schnitt wird die Anzahl der Anfahrprozesse mithilfe der KI-gestützten Optimierung von acht auf drei Iterationen verringert, was wiederum eine Gesamtersparnis von ca. 66.200 €/Jahr ergibt.
zur Projektbeschreibung und Übersichtskarten des Projektgebiets "Modellierung der Grundwasserbelastung durch Nitrat im Oberrheingraben" "Modélisation de la pollution des eaux souterraines par les nitrates dans la vallée du Rhin Supérieur" Projektträger Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Maître d’ouvrage Landesanstalt für Umwelt, Messungen und Naturschutz Baden-Württemberg Finanzpartner Cofinanceurs Kooperationspartner Partenaires associés Hauptziele des Projekts Objectifs principaux du projet Schwerpunkte des Projekts Eléments centraux du projet Gesamtkosten des Projekt Coût total du projet Projektlaufzeit Durée de réalisation Ziel des Projektes " M odellierung der Grundwasserbelastung durch Ni trat im Oberrheingraben" ( MoNit ) war es, Hilfsmittel zur Bewertung der Wirksamkeit und damit zur Priorisierung von Maßnahmen zur Reduzierung der Grundwasserbelastung im Oberrheingraben zwischen Basel und Wissembourg-Rastatt bereitzustellen. Die Untersuchung sollte auf die derzeit dominierende Belastung durch Nitrat konzentriert werden. Dabei standen die diffusen Einträge im Vordergrund. Dieses Ziel wurde mit Hilfe einer großräumigen Grundwassermodellierung erreicht. Zu dem Gesamtprojekt ist folgender Abschlussbericht sowie eine Kurzfassung erschienen: Zu den Teilprojekten sind folgende Berichte erschienen: Bei der Erarbeitung des Modellsystems MoNIT wurden sechs Teilprojekte unterschieden und zueinander in Bezug gesetzt: Entscheidende Faktoren für eine erfolgreiche Umsetzung von Maßnahmen zur Reduzierung des Nitrateintrags ins Grundwasser sind sozio-ökonomische Aspekte. Mit Hilfe eines sozio-ökonomischen Modells wurden die Verhaltensweisen von landwirtschaftlichen Betrieben und damit der Eintrag von Stickstoff aus der landwirtschaftlichen Bodennutzung nachgebildet. Es dient als Werkzeug, um die Auswirkungen verschiedener Szenarien der Landwirtschafts- und Umweltpolitik auf die angebauten Kulturarten und die Bewirtschaftungspraktiken sowie auf das Einkommen der Landwirte im Untersuchungsgebiet zu simulieren. Die Ergebnisse aus dem sozioökonomischen Modul, die je Szenario eine geänderte Landnutzung und Bewirtschaftung enthalten, wurden als Eingangsdaten für das Nitratverlagerungsmodell verwendet. Mit einem Stickstoffmodell werden die Stickstoffumsätze im System Pflanze - Boden und der Überschuss an Stickstoff, der aus dem Boden ins Grundwasser ausgewaschen werden kann, berechnet. Mit Hilfe des deterministischen Nitratverlagerungsmodells STICS wird der mittlere Stickstoffeintrag aus der Fläche ermittelt. Dabei werden sowohl klimatische Faktoren als auch Standorteigenschaften berücksichtigt und die bodenphysikalischen Prozesse in den Modellen nachgebildet. Für genauere Detailuntersuchungen der Nitratverlagerung und die Differenzierung der Nitratherkunft aus organischen oder mineralischen Düngern, bzw. dem Stickstoff-Vorrat im Boden, wurden auf Testflächen in der Schweiz, Deutschland und Frankreich Feldversuche mit Sickerwasseranalysen (Saugkerzenmethode) durchgeführt. Zur besseren Kenntnis der Stickstoffdynamik wurden die Stickstoffumsätze im Boden bei unterschiedlicher Landnutzung auch experimentell untersucht. Dazu wurden auf lokaler Ebene charakteristische Standorte für verschiedene landwirtschaftliche Bewirtschaftungsformen gewählt und das Sickerwasser und Grundwasser auf Nitrat und Nitrat-Isotopen analysiert, um die Herkunft des Nitrats im Grundwasser ermitteln zu können. Das Ziel war, die relevanten Faktoren für die Nitratauswaschung zu erfassen und deren Konzentrationsmittelwerte und Bandbreiten der Variationen zu beschreiben. Ein weiterer wichtiger Einflussfaktor der Nitratkonzentrationen im Grundwasser ist der Austausch zwischen Fluss und Grundwasser. In drei Teilgebieten wurden Prozesskenntnisse zu Interaktionen zwischen Fluss und Grundwasser gewonnen, welche im größeren Maßstab bei der großräumigen Grundwassermodellierung der Interaktionen zwischen Gewässer und dem Grundwasser eingeflossen sind. Im Rahmen des Teilprojektes Hydrogeologie wurde für das Projektgebiet ein hydrogeologisches Modell der quartären Lockergesteinsfüllung im Oberrheingraben erstellt. Dieses Modell beinhaltet Angaben zu den Mächtigkeiten und Durchlässigkeiten der Kiese und der Zwischenschichten. Es stellt die Grundlage für das numerische Grundwassermodell dar. Das hydrogeologische Modell basiert neben den Informationen aus Bohrungen auch auf den Ergebnissen hoch auflösender reflexionsseismischer Messungen, mit denen der Untergrund unterhalb des Rheins und seiner Nebenflüsse bis zu einer Tiefe von 300 bis 400 m erkundet wurde. Es lieferte wesentliche Eingangsparameter für die Simulation des Stofftransportes in der ungesättigten und gesättigten Zone. Messprinzip der reflexionsseismischen Messungen Für den gesamten Oberrheingraben wurde ein detailliertes mehrschichtiges numerisches Grundwassermodell erstellt. Dieses nutzt auch Informationen und Daten aus dem früheren Projekt "Demonstrationsvorhaben zum Schutz und zur Bewirtschaftung des Grundwassers des deutsch- französisch- schweizerischen Oberrheingrabens", welches im Rahmen des LIFE-Programms 1992-1995 bearbeitet wurde. Grundlage für das numerische Grundwassermodell ist ein aktuelles hydrogeologisches Modell für das gesamte länderübergreifende Projektgebiet, welches im Teilprojekt "Hydrogeologie" erarbeitet wurde. Die Daten aus dem hydrogeologischen Modell wurden auf ein mehrschichtiges Grundwassermodell mit einem 100 x 100m Raster übertragen und mit den erforderlichen tiefendifferenzierten Strömungsrandbedingungen ergänzt. Im Rahmen der Modelleichung wurden die nicht im Detail bekannten Untergrundparameter wie die Durchlässigkeit so lange variiert, bis eine bestmögliche Übereinstimmung zwischen gemessenen und berechneten Piezometerhöhen vorlag. Das stationäre Strömungsmodell sollte möglichst repräsentative stationäre Verhältnisse abbilden. Die Analyse der hydrologischen Verhältnisse ergab, dass im Jahr 1986 näherungsweise mittlere Verhältnisse vorgelegen haben und die gemessenen Piezometerhöhen im Oberrheingraben für den Stichtag 20.10.1986 in allen Bereichen näherungsweise mittlere Verhältnisse zeigten. Aus diesem Grund wurde der Aufbau der hydrologischen und hydraulischen Randbedingungen auf das Jahr 1986 und den ausgewählten Strichtag 20.10.1986 ausgerichtet. Um das stationäre Strömungsmodell weiter zu verbessern, wurde auch eine instationäre Strömungseichung für den Zeitraum 01.01.1986 bis 31.12.2002 durchgeführt. Für die instationäre Strömungsmodellierung wurden die stationären Datensätze auf instationäre Verhältnisse erweitert. Dies betrifft im Wesentlichen die Randbedingungen, die infolge der Hydrologie und der Bewirtschaftung schwanken (Grundwasserneubildung aus Niederschlag, Wasserspiegel des Rheins und des Rheinkanals, oberirdische Zuflüsse in den Gewässern am Modellrand, Grundwasserentnahmen). Die Kalibrierung des Transportmodells erfolgte dreistufig anhand jeweils vorliegender Messinformationen. Zunächst erfolgte eine Tritiumsimulation, wodurch im Wesentlichen die effektive Porosität eingegrenzt wurde. Im zweiten Schritt wurden Sauerstofftransportberechnungen durchgeführt, um die Abbaurate für Sauerstoff zu bestimmen. Im nächsten Schritt musste nun aus dem Sauerstoffabbau auf die Denitrifikation im Grundwasserleiter geschlossen und die bisherige Situation in einer instationären Transportberechnung reproduziert werden. Es wurde dabei auf Grundlage statistischer Daten davon ausgegangen, dass vor 1950 kein merklicher anthropogener Nitrateintrag stattgefunden hat, so dass eine Simulationszeit von 1950 bis 2005 ausgewählt wurde. Innerhalb dieser Simulationszeit liegen Nitratmessungen an zahlreichen Messstellen vor, die mit den berechneten Nitratwerten verglichen wurden und so das Nitrattransportmodell überprüft werden konnte. Zusammenhang der Einzelaspekte im Modellsystem MoNIT: Relief im Untersuchungsgebiet Quelle: Landsat TM Quelle: Landesamt für Geologie, Rohstoffe und Bergbau (LGRB) Baden-Württemberg, Association pour la Relance Agronomique en Alsace (ARAA) Bearbeitung durch GIT Hydros Consult, berechnet durch das Modell GWN_BW
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