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Mathematische Guetemodelle zur Prognose des Stoffhaushalts von Fliessgewaessern

Zweck und Ziel: Simulation und Prognose des Stoffhaushaltes abwasserbelasteter Fliessgewaesser zur Beurteilung der Auswirkungen wasserwirtschaftlicher und wasserbaulicher Massnahmen, einschliesslich Eutrophierungserscheinungen und Auswirkungen von Verklappungsmassnahmen. Ausfuehrung: Weiterentwicklung des von Dr. G. Huthmann in der BfG aufgebauten Modells, welches weitgehend empirische Zusammenhaenge verwendet, zu einem fuer verschiedene Anwendungen aussagekraeftigen Modell. Dabei werden die biologischen Vorgaenge - soweit erforderlich - mit Hilfe deterministischer Ansaetze formuliert. Die Modellentwicklung enstsprechend den Ergebnissen von Gewaesseruntersuchungen, Laborexperimenten und Literaturstudien. Ergebnisse: Das Modell besteht jetzt aus einem hydrologischen Modell, einem Temperaturmodell und dem eigentlichen Guetemodell. Folgende Stoffkonzentrationen werden berechnet: C-BSB5 (Biochemischer Sauerstoffbedarf der organischen Kohlenstoffverbindungen), CSB (Chemischer Sauerstoffbedarf, Bichromatoxidation), organischer Stickstoff, Ammoniumstickstoff, Nitratstickstoff, geloester Phosphor, ungeloester Phosphor, geloester Sauerstoff, Truebung. Ferner werden die Biomassen derjenigen langsam wachsenden Organismen berechnet, welchen einen wesentlichen Einfluss auf den Stoffhaushalt ausueben (Nitrifikanten, Algen, Zooplankter). Neuere Guetemodellrechnungen zum Sauerstoffhaushalt der Saar nach Ausbau zeigen, dass besonders in den Sommermonaten in den mittleren Stauhaltungen Lisdorf, Rehlingen und Mettlach mit Sauerstoffmangelsituationen zu rechnen ist. Um Fischsterben zu vermeiden, muss deshalb - beim jetzigen Sanierungszustand der Einleiter - kuenstlich

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.

Untersuchung des Feststofftransportes und der Hoehenveraenderung der Flusssohle schiffbarer Gewaesser

Zweck und Ziel: Langfristige und grossraeumige Ermittlung der Hoehenveraenderungen der schiffbaren Gewaesser durch Erosion und Ablagerung im Zusammenhang mit den Ermittlungen des Feststofftransportes (Geschiebe- und Schwebstofftransport), den Baumassnahmen, den Bagger- und Verklappungsmassen usw. Ausfuehrung: Im Berichtszeitraum wurden die Schwebstoffdauermessungen an rund 60 Messstellen in den Bundeswasserstrassen fortgefuehrt. Der wesentliche Schwerpunkt der Arbeiten lag in der Untersuchung der Zusammensetzung der Sedimente aus Baggerbereichen verschiedener Bundeswasserstrassen in Zusammenarbeit mit den Fachgruppen Chemie und Biologie. Die Untersuchungen befassten sich mit der Frage, ob und welchen Einfluss die Umlagerung von Baggergut innerhalb der Bundeswasserstrassen auf die Schwebstoffverhaeltnisse ausuebt und ob der guetemaessige Zustand der Wasserstrasse beeinflusst wird. Ergebnisse: Siehe Teil II (Taetigkeitsbericht) abschnitt 3.2.1.

Klärung technischer und rechtlicher Fragestellungen bei der Beseitigung radioaktiv kontaminierter Abfälle landwirtschaftlicher Produkte nach Ereignissen mit nicht unerheblich radiologischen Konsequenzen

Schwere Unfälle in Kernkraftwerken können zu einer großflächigen Kontamination der Umgebung mit radioaktiven Stoffen und dazu führen, dass große Mengen an kontaminierten landwirtschaftlichen Produkten für den Markt unbrauchbar werden. Es ist dann die Behandlung und Entsorgung großer Mengen kontaminierter landwirtschaftlicher Produkte erforderlich. Mögliche Entsorgungswege sind: - Verbrennung von pflanzlichen und tierischen Produkten, - Deponierung, - Ausbringung von kontaminierten organischen Materialien, - Beseitigung in Tierkörperbeseitigungsanstalten, - Verklappen von kontaminierten Flüssigkeiten, - Kompostierung, - Unterpflügen, - Vergraben von Tierkörpern und - Biologische Behandlung. Die technischen und rechtlichen Fragen für eine Beseitigung der möglichen Mengen bei Eintreten eines solchen Falles sind derzeit nicht vollständig geklärt. Im Rahmen des Vorhabens sollen technische Fragen geklärt und darauf aufbauend ein erster Entwurf für eine Notverordnung formuliert werden. Eine solche Notverordnung würde dann im Ereignisfall in Kraft gesetzt, um eine rechtliche Grundlage für die notwendigen Entsorgungsmaßnahmen zu haben. In die Bearbeitung ist vor allem der Bereich UR&G mit einbezogen, außerdem für Fragestellungen aus der Landwirtschaft die HGN Hydrogeologie GmbH als Unterauftragnehmer.

Untersuchung der Hoehenveraenderung der Flusssohle schiffbarer Gewaesser

Langfristige und grossraeumige Ermittlung der Hoehenveraenderung der schiffbaren Gewaesser durch Erosion und Sedimentation im Zusammenhang mit den Ermittlungen des Feststofftransportes (Geschiebe- und Schwebstofftransport), den Baumassnahmen, den Bagger- und Verklappungsmassen usw.

Surveillance du site d'immersion des dechets faiblement radioactifs en Atlantique Nord-Est (FRA)

Etude des processus de remobilisation des radionuclides sur le site d'immersion de l'Atlantique Nord-Est. Ce programme comporte des campagnes oceanographiques en mer realisees en collaboration avec des instituts de recherche Allemands, Anglais et Hollandais. Sont etudies: a) Des processus de resuspension des sediments. b) La composition chimique et mineralogique de ces sediments. c) La composition chimique des particules en suspension. Ce programme s'integre au programme general de surveillance coordonne par l'Agence de l'Energie Nucleaire de l'OCDE. Trois campagnes ont ete realisees en 1982 et 1983. Les donnees obtenues sont actuellement integrees a un modele de resuspension et de circulation a petite echelle, developpe a l'Universite de Harvard. (FRA)

AMMOTRACe - Erkundung mariner AMMunitiOn-durch ober- und unterwasserbasierte laser-massenspektrometrische TRACing-Technologie, Vorhaben: Entwicklung membranbasierter Einlasssysteme für die Massenspektrometrie und Ionenmobilitätsspektrometrie

Software Sprint - Einzelvorhaben: Ocean Eco Watch - eine datengestützte Softwarelösung zur Früherkennung und Bekämpfung von Plastikverschmutzung in Küstenregionen

HTC-Verfahren zur Minimierung des CO2-Ausstoßes auf Kreuzfahrtschiffen

Küstenmeerforschung: Multiple Stressoren auf Nordseeleben, Vorhaben: Agentenbasierte Modellierung der bodenberührenden Fischerei der südlichen Nordsee im Kontext Umwelt-Ökonomie-Mensch

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