Das Projekt "Hydraulischer Grundbruch in bindigen Böden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Wasserbau durchgeführt. Die Auswirkungen von aufwärts gerichteten Grundwasserströmungen auf einen durchgängig bindigen Boden (z. B. Auflockerung und Veränderung der Bodenstruktur) sind bisher nicht bekannt. In Ermangelung von Ansätzen, die die bindigen Eigenschaften von Böden umfassend berücksichtigen, werden die Berechnungsverfahren, die für nichtbindige Böden entwickelt wurden, bodenunabhängig angewendet. Da bei diesen Ansätzen die Oberflächenkräfte (Kohäsion) zwischen den sehr feinen Bodenpartikeln bindiger Böden, die beim Versagen in Form eines hydraulischen Grundbruchs als haltende Kräfte wirken würden, nicht betrachtet werden, ergeben diese Nachweise geringere Sicherheiten, als dies bei Berücksichtigung dieser Kräfte der Fall wäre. Das Ziel des Forschungsvorhabens besteht in der Modellierung und Untersuchung der Versagensmechanismen in bindigen Böden, die Wasserströmungen mit entsprechend hohen hydraulischen Gradienten ausgesetzt sind, um daraus einen wirklichkeitsnäheren Ansatz für einen rechnerischen Nachweis des Hydraulischen Grundbruchs abzuleiten. 2005 wurde von Prof. Witt (Uni Weimar) eine Studie zu hydraulisch bedingten Versagensformen in der Sohle von Baugruben vorgelegt. Hierin wurden die wichtigsten durch Wasser hervorgerufenen Transportmechanismen und Versagensformen aufgezeigt sowie eine Detailanalyse zu Nachweismethoden und Bemessungsregeln durchgeführt. Abschließend wurde eine vereinfachte Grenzzustandsfunktion abgeleitet. Im Jahre 2006 wurde ebenfalls von Prof. Witt eine Studie zu Spannungszuständen und Grenzbedingungen beim hydraulischen Grundbruch mit dem Ziel erarbeitet, die vereinfachte Grenzzustandsfunktion zu verbessern. Außerdem wurde überprüft, ob die zunächst nicht betrachteten Potenziale wie Festigkeit, Oberflächenspannung und initiale Deformation relevant sind sowie die Ansätze der Bruchmechanik (Hydraulic Fracture Mechanics, d. h. Bruchverhalten unter hydraulischen Überdrücken) übertragbar sind. Die numerischen Modellierungen wurden durch Modellversuche zur Visualisierung des Bruchvorganges beim hydraulischen Grundbruch ergänzt. Die bisherigen Analysen und experimentellen Untersuchungen zum Grenzzustand des hydraulischen Grundbruchs im bindigen Boden lassen erwarten, dass zumindest bei schwach kohäsiven Böden in erster Nährung eine Modellierung als Starrkörperversagen angemessen ist. Weiterhin lässt sich ableiten, dass mit zunehmender Kohäsion und Einspannung bei hohen Porenwasserdrücken die Grenzbedingung keine Scherverformung von Starrkörpern sondern initial ein Aufreißen der Bodenstruktur im Sinne eines hydraulic fracturing sein wird. Ist ein Riss erst mal entstanden, ist unter anhaltend hydraulischer Einwirkung eine progressive Fortpflanzung zu erwarten. Der Ort und die Richtung der Rissinitiation werden durch die Größe und Richtung der Hauptspannungen bestimmt, die neben den Gewichts- und Strömungskräften von den Auflagerkräften der umströmten Baugrubenwand mit beeinflusst werden.
Das Projekt "Separating surface runoff from tile drainage flow in agricultural lowland catchments based on diatoms to improve modeled runoff components and phosphorous transport" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Natur- und Ressourcenschutz, Abteilung Hydrologie und Wasserwirtschaft durchgeführt. Integrated water resources management in an ecologically and economically adequate way is receiving more and more attention when it comes to the development of sustainable strategies in either developed or developing countries. Ecohydrological models like the SWAT model are widely applied tools for sustainable management of water resources at river basin scale. Nevertheless it is still not clearly understood, how river basin management drives changes in the hydrological balance and the water quality of catchments. This is especially apparent in lowland catchments characterized by low hydraulic gradients, flat topography, high potential for water retention, a large amount of tile drainages and a close interaction of surface- and groundwater.The objective of this project is thus to test the applicability of a biological tracer (i.e. diatoms) for the detection of surface runoff and drainage flow in the example case of the Kielstau catchment (50 km2) in northern Germany. Based on the diatom and water quality analyses of daily mixed, rain event based river and tile drainage samplings, we aim to1) quantify the contribution of surface runoff to total river discharge in lowlands,2) separate surface runoff from tile drainage flow based on different diatom concentration of each flow component and determine the entry pathways of phosphorus into the river, and 3) implement the detected runoff generation and phosphorous transport processes into the newly introduced tile-drainage routine of the ecohydrological SWAT model to improve the routine structure and the model performance.
Das Projekt "Statischer und dynamischer Wasserhaushalt von Kippen und dessen Auswirkung auf die Langzeitstandsicherheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Braunschweig, Institut für Geowissenschaften durchgeführt. Die Langzeitstandsicherheit von Bergekippen ist wesentlich vom statischen und dynamischen Wasserhaushalt abhaengig. Einsickerndes Niederschlagswasser fliesst im allgemeinen gegen die Basis und seitlich ab. Dadurch entstehen hohe hydraulische Gradienten ebenso wie erhoehter Stroemungsdruck, welche an den Boeschungen zu Rutschungen oder Setzungsfliessen fuehren koennen. In der bisherigen Praxis werden bei der Standsicherheitsberechnung zwar Porenwasserdruck und Stroemungsdruck einbezogen, nicht aber die zeitlich intermittierende Dynamik dieser Faktoren. Durch kurz- bis jahreszeitlich schwankende Niederschlaege entstehen naemlich im Haldenkoerper Druckwellen, welche sich abschwaechend bis zur Basis ausbreiten. Diese sind aber eigentlich die den Boeschungsbruch ausloesenden Faktoren. In diesem Vorhaben sollen Wasserhaushalt und interne Hydraulik einer Bergekippe des Tagebaues Zwenkau bei Leipzig ueber mindestens zwei Jahre quantitativ erfasst und in ihrer Auswirkung auf die Prognose der Langzeitstabilitaet beurteilt werden.
Das Projekt "Eignung natuerlicher Boeden als Dichtungsstoffe zum Grundwasserschutz im Bereich von Verkehrsflaechen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl und Prüfamt für Grundbau, Bodenmechanik und Felsmechanik durchgeführt.
Das Projekt "Die Bestimmung des Saettigungsablaufs mineralischer Abdichtungsmaterialien als Vergleichsgrundlage fuer die Beurteilung der Infiltrationsmoeglichkeit von grundwassergefaehrdenden Substanzen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität München, Lehrstuhl und Prüfamt für Grundbau, Bodenmechanik und Felsmechanik durchgeführt. Der Durchlässigkeitsbeiwert k eines Erdstoffes stellt strenge genommen erst dann eine bodenmechanische Kenngröße dar, wenn die Probe vollständig gesättigt ist. Dagegen sind in der Natur, insbesondere bei oberflächennahen Abdichtungen, Teilsättigungsverhältnisse gegeben. Infolge einer Beaufschlagung mit Wasser oder einer anderen Flüssigkeit überlagern sich Sättigungs- und Permeationsprozesse. Das Ziel des Forschungsvorhabens war es, diese Prozesse labortechnisch bei verschiedenen natürlichen Erdstoffen, die für Abdichtungszwecke geeignet sind, zu quantifizieren. Die unterschiedlichen Teilsättigungen lassen sich durch die Veränderung der Sättigungs- und Strömungsdrücke simulieren. Die Beschreibung des Sättigungsprozesses für Wasser ist eine grundlegende Voraussetzung für die Betrachtung der Infiltrations- und Permeationsabläufe von grundwassergefährdenden Substanzen in teilgesättigten oberflächennahen mineralischen Abdichtungsmaterialien. - kein Schlussbericht vorhanden.