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Flussbauliche Untersuchungen im Bergsenkungsbereich am Niederrhein

Seit den 1930er-Jahren wurde im Raum Duisburg/Wesel der Steinkohlenbergbau auch unter dem Rheinstrom und seinen Vorländern betrieben. In Duisburg befindet sich das Bergwerk Walsum, dessen regelmäßiger Förderbetrieb im Jahr 1936 aufgenommen wurde. Die maximale Jahresförderung von ca. 3,4 Mio. t Steinkohle erbrachte die Zeche mit knapp 4.600 Beschäftigten im Jahr 1984. Als Folge des Untertagebaus traten im Bereich Walsum (Rhein-km 793 bis 798) Geländesenkungen von bis zu 9 m auf, die durch eine Anpassung der Bauwerke und durch Sohlaufhöhungen im Hauptstrom kompensiert wurden. Im Bereich der Rheinaue ist nun allerdings eine Ausuferung bereits ab mittleren Abflüssen zu beobachten. Diese lokalen Veränderungen der Abflussdynamik und des Sedimenttransportvermögens bergen die Gefahr von Anlandungen im Hauptstrom, welche die Sicherheit und Leichtigkeit des Schiffsverkehrs negativ beeinflussen können. Die Auswertung aktueller Peildaten lässt Anlandungstendenzen im Streckenbereich zwischen Walsum und Stapp erkennen. Mitte 2008 wurde, entgegen der ursprünglichen Planung, der Bergbau im Grubenfeld Walsum eingestellt und die Zeche stillgelegt. Der Beschluss zur Stilllegung war für die Wasserstraßen- und Schifffahrtsverwaltung des Bundes (WSV) Anlass, Prognosen zur Stabilität der Stromsohle in dem betroffenen Rheinabschnitt zu erstellen und erforderlichenfalls geeignete Maßnahmen einzuleiten. Bereits Mitte der 1970er-Jahre hatte die WSV begonnen, die bergsenkungsbedingten Massenverluste der Stromsohle durch die Verklappung von Waschbergematerial zu kompensieren. Insgesamt wurden 13,8 Mio. t dieses Nebenprodukts der Steinkohlengewinnung im Zeitraum von 1976 bis 2008 im Stromabschnitt zwischen Rhein-km 793 und 808 eingebaut. In einigen Bereichen des Streckenabschnitts beträgt die Mächtigkeit dieser Waschbergeschichten mehrere Meter. Laboruntersuchungen belegen, dass Waschbergematerial andere Materialeigenschaften aufweist und sich in seinem Verwitterungsverhalten von natürlichem Rheinkies unterscheidet. Mobilisiertes Waschbergematerial unterliegt auf der Gewässersohle Zerfallsprozessen, mit der Tendenz, relativ schnell zwischen den deutlich härteren Kiesfraktionen zerrieben, in Suspension überführt und schließlich aus der Strecke ausgetragen zu werden. Die Untersuchungen der BAW konzentrierten sich in einem ersten Schritt auf die Ermittlung der durch die Bergsenkungen verursachten Auswirkungen auf die Morphologie der Stromsohle im Bereich von Duisburg bis Wesel. Dabei kam ein zweidimensionales Feststofftransportmodell (2D-FTM) zum Einsatz. Für diese hydromorphologischen Betrachtungen war im Vorfeld der Aufbau eines historischen Geländemodells erforderlich, welches den Vorlandzustand des Untersuchungsgebiets vor Beginn der Bergbautätigkeiten erfasst. Dieses Geländemodell wurde mit Hilfe topografischer Karten der Preußischen Landesaufnahme aus dem Jahr 1892 erstellt.

Einfluss von bergbaulichen Aktivitaeten auf Kompostrohstoffe im noerdlichen Harzvorland

Im Harz wurden ueber Jahrhunderte Blei-Zink-Erze abgebaut und aufbereitet, was zu einer lokal unterschiedlichen starken Schwermetallbelastung im Boden gefuehrt hat. Die Schwermetallbelastung des Bodens fuehrt zu einer Schwermetallbelastung der Pflanzendecke und den organischen Abfaellen. In dem Forschungsvorhaben wurden bislang im Landkreis Osterode am Harz flaechendeckend innerhalb der Siedlungsgebiete Boden- und Kompostproben auf ihren Schadstoffgehalt untersucht. Weiterhin wurden Schadstoffquellen und moegliche Schadstofftransfers eruiert. Die erfassten Daten wurden toxikologisch bewertet und bei der Ausarbeitung eines spezifischen Sammlungskonzeptes der organischen Abfaelle fuer den Landkreis Osterode am Harz beruecksichtigt. Die Umsetzung in ein spezifisches Verwertungskonzept steht noch aus.

Untersuchungen zur Ausbreitung von Haldenlösungen der Kalirückstandshalden am Beispiel der Halde Sollstedt, Thüringen

Durch die Verarbeitung und Förderung von Kalisalzen sind in Thüringen große Abraum- und Rückstandshalden entstanden. Die aufgehaldeten Salze werden niederschlagsinduziert aufgelöst und gelangen in Grund- und Oberflächengewässer. Das hoch mineralisierte Infiltrationswasser breitet sich im Grundwasser als Salzfahne aus und kann in Quellen wieder zutage treten. Am Beispiel der Kalirückstandshalde Sollstedt wird die Ausbreitung der in den Untergrund eingebrachten Salzlösung untersucht. Ziel des Vorhabens ist der Erwerb von Kenntnissen über die regionalen geologischen und hydrogeologischen Verhältnisse einerseits. Andererseits im Sinne der Wasserwirtschaft, Untersuchungen der Wasserverhältnisse im Hinblick auf ihre Salinität und Wasserwegsamkeit. Im Abstromgebiet der Halde Sollstedt liegen mehrere Quellen, die stark mineralisiert sind. Die Halde Sollstedt sowie der von ihr ausgehende Salzeintrag in Oberflächen- und Grundwässer ist aufgrund der topographischen Situation und der geologischen Verhältnisse als möglicher Teilverursacher der hohen Mineralisation der Quellen einzustufen. Als weiterer möglicher Teilverursacher der Quellwasserbelastung wird eine ehemalige Hausmülldeponie, die sich im vermuteten Einzugsbereich der Quellen befindet untersucht. Geogene Ursachen, wie bisher nicht bekannte, natürliche Salzvorkommen im Untergrund sind als Weitere Ursachen der hohen Quellwassermineralisation nicht auszuschließen.

Gründungen von Windenergieanlagen auf jungen Tagebaukippen, Teilvorhaben: Feldversuch und Bewertung der wirtschaftlichen Umsetzbarkeit

Das hier vorgeschlagene Forschungsvorhaben setzt sich zum Ziel, die Gründung von WEA auf rekultivierten Flächen von Tagebaukippen deutlich früher als bisher zu ermöglichen. Die RWE steht mit Ihrem tagebauspezifischen Fachwissen und Knowhow bei der Planung und Ausführung der geotechnischen Erkundung zur Seite. Neben der Koordination der Erkundung beteiligt sich die RWE bei der Auswertung und Interpretation der Erkundungsergebnisse, die die Basis für das Bodenmodell in den numerischen Simulationen liefern. Die Aufgaben der RWE umfassen hauptsächlich die vor Ort Betreuung externer sowie interner Arbeitsvorgänge für das geplante Versuchsfeld im Tagebau Inden, sowie die damit einhergehende genehmigungstechnische Betreuung der Bergbehörde. Die messtechnische Datenerfassung wird seitens der Hauptabteilung Markscheidewesen & Bergschäden koordiniert und ausgeführt. Darüber hinaus stehen die gebirgsmechanischen Experten der RWE den Forschungspartnern bei tagebauspezifischen Fragestellungen zur Seite.

Ressourceneffizientes plasmanitrieren nichtrostender Stähle für kombinierte tribologische und korrosive Beanspruchung

Einwirkungsbereiche (WMS Dienst)

Bei einem Einwirkungsbereich handelt es sich um ein Gebiet an der Tagesoberfläche, in dem es durch bergbauliche Maßnahmen theoretisch zu Bergschäden kommen kann. Ein typisches Beispiel sind mögliche Senkungen. Näheres zum Einwirkungsbereich ist in § 120 des Bundesberggesetzes (BBergG) aufgeführt und wird durch die Bergverordnung über Einwirkungsbereiche (Einwirkungsbereichs-Bergverordnung - EinwirkungsBergV) geregelt. Sie gilt für alle untertägigen Bergbaubetriebe, für Bergbaubetriebe mit Hilfe von Bohrungen und für Untergrundspeicher mit Ausnahme von Porenspeichern.

Einwirkungsbereiche

Bei einem Einwirkungsbereich handelt es sich um ein Gebiet an der Tagesoberfläche, in dem es durch bergbauliche Maßnahmen theoretisch zu Bergschäden kommen kann. Ein typisches Beispiel sind mögliche Senkungen. Näheres zum Einwirkungsbereich ist in § 120 des Bundesberggesetzes (BBergG) aufgeführt und wird durch die Bergverordnung über Einwirkungsbereiche (Einwirkungsbereichs-Bergverordnung - EinwirkungsBergV) geregelt. Sie gilt für alle untertägigen Bergbaubetriebe, für Bergbaubetriebe mit Hilfe von Bohrungen und für Untergrundspeicher mit Ausnahme von Porenspeichern.

Untersuchungen von Problemen des Wasserverlustes der Weida im Rahmen der Wasserhaushaltsmodellierung für den Tagebau Amsdorf

Entwicklung von Auswerteverfahren zur Analyse von Bodenbewegungen im Rahmen der Ueberwachung der Umweltauswirkungen bergbaulicher Taetigkeiten mit Hilfe der digitalen Bildverarbeitung und einem Geoinformationssystem

Der Aufgabenschwerpunkt des F+E-Vorhabens liegt in der Entwicklung von Verfahren zur flaechenhaften Erfassung und Klassifizierung von Bodenbewegungen aus Daten der Digitalen Photogrammetrie in einem Geo-Informationssystem und der automatisierten Detektierung bergbau- und nicht bergbaubedingter Bodenbewegungsanteile. Darueber hinaus werden u.a. statistische Analysemodelle zur Qualitaet der Daten der Digitalen Photogrammetrie im Hinblick auf die gestellten Genauigkeitsanforderungen zur Ableitung von Bodenbewegungen entwickelt.

Arsenaufnahme und -spezifizierung in Nutzpflanzen kontaminierter Standorte am Beispiel des Gebietes um den Fluss Ogosta (Bulgarien)

Arsen (As) ist ein hochtoxisches und weitverbreitetes Umweltgift. Seine Mobilität und Bioverfügbarkeit wird maßgeblich von der Speziierung in den einzelnen Umweltkompartimenten beeinflusst und somit auch dessen Aufnahme, Verteilung, Detoxifikation und Akkumulation in Pflanzen. Da viele hochkontaminierte Standorte, z.B. als Folge des Bergbaus, landwirtschaftlich genutzt werden, ist der Transfer von As in die Nutzpflanzen und damit in die Nahrungskette von Mensch und Tier von großer Bedeutung. Bisher gibt es kaum Studien, die den Transfer und die Aufnahme von verschiedenen As-Spezies in Pflanzen als ganzheitlichen Ansatz untersuchen in denen Boden-, Porenwasser- und Pflanzenspeziierung einbezogen werden. Genau an diesem Punkt setzt das geplante PostDoc-Projekt an. Ziel ist es die Transferpfade verschiedener As-Spezies von ihrer Quelle bis in die Pflanzen als einen komplexen Ansatz zu untersuchen. Dabei sollen fundamentale Prozesse näher charakterisiert werden, die bei der speziesabhängigen Aufnahme und Translokation von As in nicht-hyperakkumulierenden Nutzpflanzen kontaminierter Standorte eine Rolle spielen. Detaillierte Untersuchungen sollen anhand von Labor- sowie Feldexperimenten in einem hochbelasteten Gebiet in Bulgarien (entlang des Flusses Ogosta) erfolgen. Fokus soll vor allem auf Thioarsenspezies, über deren Verhalten im Bereich Boden-Pflanze kaum etwas bekannt ist, sowie deren Identifikation im Boden und Porenwasser kontaminierter Standorte liegen, um bisheriges Wissen über diese Spezies für die Biogeosphäre zu erweitern. Durch die kombinierte Anwendung verschiedener innovativer Techniken, auf chromatographischer Basis (HPLC-ICP-MS/ESI-MS) sowie direkte synchrotron-basierende spektroskopische Methoden (my XRF/ my XAS) soll Aufschluss über die Speziierung und Verteilung von As in Pflanzen gegeben werden sowie mit geeigneten Methoden (XAS, IC-ICP-MS) die Speziierung im Boden-Porenwassersystem bestimmt werden um so den speziesabhängigen Transfer zu verdeutlichen.

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