Das Projekt "Erfassung der dynamischen Prozesse (chemisch-physikalische und biologische) des Wasser- und des Stofftransportes im Umfeld von Kanalleckagen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Siedlungswasserwirtschaft durchgeführt. Aufgrund vielfältiger Nutzungsansprüche ist das Grundwasser, insbesondere in urbanen Räumen, erheblichen anthropogenen Belastungen ausgesetzt. Dies gilt sowohl für die qualitativen als auch für die quantitativen Aspekte. Die meist aus einer Vielzahl von diffusen Quellen stammenden stofflichen Belastungen haben einen schleichenden Charakter und erschweren ursachenbezogene Analysen. Die Summe der aus einer intensiven Flächennutzung, aus lokalen Altlasten und nicht zuletzt aus undichten Kanalisationen resultierenden Emissionen gibt Anlaß zu der Befürchtung, daß ähnlich wie in einigen ländlichen Gebieten (Nitratproblematik), qualitätsbezogene Nutzungseinschränkungen bevorstehen (LfU, 1991). Traditionsgemäß werden in Kanälen Abflüsse unterschiedlichster Qualität und Abfälle verschiedenster Art aus den Siedlungsgebieten hinaus zu zentralen Behandlungseinheiten transportiert. Untrennbar verbunden mit dieser Form der Siedlungsentwässerung sind enorme Längen des Sammler- und Transportsystems (häufig mehrere hundert Kilometer). Dieses System weist wie alle Leistungssysteme Fehlstellen auf, deren Häufigkeit aufgrund der Agressivität der transportierten Stoffe und der Variabilität der Betriebszustände höher liegen als in anderen Verteilungs- resp. Ableitungssystemen. Ein Schwerpunkt der Arbeiten wird in der Ermittlung des Gefährdungspotentials, das von derartigen Fehlstellen ausgeht, liegen nicht auf der Entwicklung weiterer Detektionsverfahren. Hierzu ist es erforderlich, ein umfassendes Verständnis der ablaufenden chemisch-physikalischen und biologischen Prozesse im Umfeld von Leckagestellen und deren Einfluß auf die Volumen- und Stoffströme zu erarbeiten. Ein weiterer Schwerpunkt der Projektarbeit wird die Abschätzung der bisher nur gering beachteten Drainagefunktion von schadhaften Kanalsträngen, die im Grundwasserwechselbereich liegen, sein. Die damit verbundenen Infiltrationen (Fremdwasserproblematik) beeinträchtigen die Funktionsweise und Effektivität von Anlagen zur Regen- und Abwasserbehandlung und erhöhen die Dynamik des Wasser- und Stofftransportes aus vorhandenen Fehlstellen.
Das Projekt "Schadensdiagnose bei Abwasserkanaelen mit Multisensorsystemen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Geologisches Institut, Lehrstuhl für Angewandte Geologie durchgeführt. Schwerpunkt des von der DFG zum 01.11.1997 genehmigten Projektes ist die interdisziplinaere Entwicklung und Verknuepfung verschiedener Sensorsysteme zur Untersuchung der Kanalisation. Dafuer haben sich der Lehrstuhl fuer Angewandte Geologie (AGK) und das Institut fuer Mess- und Regelungstechnik (MRT) der Universitaet Karlsruhe sowie das Fraunhofer-Institut fuer Informations- und Datenverarbeitung (IITB) zu einer gemeinsamen Forschergruppe zusammengeschlossen. Die Koordinierung des Projektes liegt bei der AGK. Als aktiven Partner fuer die Erprobung und den Einsatz der entwickelten Systeme in realen Abwassersystemen konnte das Tiefbauamt der Stadt Rastatt gewonnen werden. Das Tiefbauamt der Stadt Rastatt steht der Forschergruppe durch die zur Verfuegungstellung und Vorbereitung von Kanalabschnitten, Bereitstellung einer Kanalteststrecke und Beratung im Hinblick auf eine problemorientierte Sensorentwicklung aktiv zur Seite. Das gemeinschaftliche Ziel der Partner im DFG-Vorhaben besteht also darin, das in unterschiedlichen Vorarbeiten erworbene Know-how zu vertiefen, zur multisensoriellen Kanalinspektion auf breiter Basis weiterzuentwickeln und wissenschaftlich zu erhaerten. Das dabei entstehende Wissen soll die Uebertragbarkeit auf ein breites Band von Inspektionsszenarien ermoeglichen. Durch die enge Zusammenarbeit fachlich sehr unterschiedlicher Forschergruppen (Geologie, Physik, Messtechnik, Informationstechnologie) wird ein optimaler Synergieeffekt bei der Loesung der komplexen Problemstellung erwartet.
Das Projekt "Mikrobielle und geochemische Umsetzungen im Leckagebereich von Abwasserkanälen - Einfluß auf die Mobilität von Schadstoffen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Ingenieurbiologie und Biotechnologie des Abwassers durchgeführt. Zur Vermeidung einer Grundwasserverunreinigung durch Abwasserkomponenten aus undichten Kanälen müssen diese entweder vollständig mineralisiert oder anaerob zu Methan und CO2 umgesetzt werden. Bei limitierender und überschüssiger Versorgung der suspendierten und der an Partikel immobilisierten Boden- und Abwasserbakterien mit einem wechselnden Spektrum an Kohlenstoffverbindungen (Kohlenhydrate, Fette, Eiweiß oder monomere natürlich vorkommende oder anthropogene Substanzen, wie z.B. Methionin oder Thiophencarbonsäuren) und an verfügbaren Energiequellen (z.B. O2, Nitrat, Sulfat) werden Umsetzungen qualitativ und quantitativ bezüglich der Umsatzgeschwindigkeit und bezüglich verknüpfter chemischer Fällungsreaktionen verfolgt. Insbesondere für Schwefelverbindungen spielen biologische und chemische Redoxreaktionen eine Rolle, deren Anteil anhand der Isotopendiskriminierung unterschieden werden soll. Unter anderem soll ermittelt werden, unter welchen Bedingungen die Filter- und Adsorptionswirkung des unbelasteten Untergrundes bzw. des Untergrundes nach Einlagerung von Fällungsprodukten (z.B. Schwermetallsulfiden) reicht, um eine Grundwassergefährdung langfristig zu vermeiden.
Das Projekt "Teilprojekt: Prozessbasierte Erfassung des Stoffeintrags ins Grundwasser aus Kanalleckagen: Entwicklung eines Expertensystems (alt: Stofftransport und Stoffumsetzungen bei Versickerungen im Nahbereich von Kanalleckagen: Bilanzierung mit Hilfe eines numerischen Modellwerkzeugs)" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Hydromechanik durchgeführt. Ziel des Projekts ist die Erfassung und Bilanzierung der strömungsmechanischen, chemischen und biologischen Prozesse des Stofftransports und der Stoffumsetzung sowie deren Zusammenwirken im Nahbereich von Kanalleckagen. Dazu ist die Anwendung bzw. Weiterentwicklung eines numerischen Modellwerkzeugs notwendig. Die Ermittlung der Parameter sowie die Validierung für das modular aufgebaute Modell erfolgt anhand der Ergebnisse unterschiedlicher Laborexperimente. Am IfH werden Versickerungsexperimente in einer Versuchsrinne zum Wasser- und Stofftransport in der ungesättigten Bodenzone durchgeführt. Die Stoffeigenschaften sowie die chemischen und biochemischen Umsetzungsprozesse bis hin zur Selbstabdichtung der Kanalleckagen ('bio-clogging') werden parallel in Säulenversuchen der Forschungsvorhaben des ISWW, IIBA, IPG, EBI und AGK untersucht. In einem Abwassermodellkanal wird das Zusammenwirken der Einzelprozesse untersucht und mit dem numerischen Modellwerkzeug bilanziert. Die mit dem Modell quantifizierbare Emission aus einer Kanalleckage wird in Zusammenarbeit mit dem Forschungsvorhaben des AGK über einen auf einer einfachen Parametrisierung basierenden Bilanzierungsansatz in eine Immission auf regionaler Skala ins Grundwasser transformiert. Späterer Projekttitel: Prozessbasierte Erfassung des Stoffeintrags ins Grundwasser aus Kanalleckagen: Entwicklung eines Expertensystems