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Tausalzverdünnung und -rückhalt bei verschiedenen Entwässerungsmethoden - Modellberechnungen | |
9.156 | |
IDN 0 | |
Forschungsstelle |
Björnsen Beratende Ingenieure GmbH, Koblenz |
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Bearbeiter |
Reuter, C. Braun, C. Klute, M. Rubbert, S. |
Auftraggeber |
Bundesministerium für Verkehr und digitale Infrastruktur, Bonn |
Stand | Abschluss: November 2017 |
In dem Forschungsvorhaben wurde der Wissensstand zu gewässerschutzrelevanten Wirkungen von Chlorid durch eine Literaturauswertung zusammengefasst, insbesondere zu Konzentrationsbereichen und zugehörigen Wirkungszeiträumen, die akute und chronische Toxizität für Gewässerorganismen auslösen. Die Transportpfade und das Verhalten des auf Straßen ausgebrachten Tausalzes wurden auch beschrieben. Das Hauptziel des Projekts war es, herauszufinden, welche Versickerungs- und technischen Entwässerungseinrichtungen und welche Betriebsweisen die Konzentrationen von Tausalz in Gewässern unterschiedlicher Größe auf ein verträgliches Maß reduzieren können. An ausgewählten Punkten (zum Beispiel im Grundwasser oder im Fließgewässer) wurden die berechneten Salzfrachten und -konzentrationen immissionsbezogen bewertet. Als maßgebender Punkt im Fließgewässer wird in der Regel der unterstromige Pegel eines Gewässerkörpers betrachtet. Das Endziel des Projekts was es, die Verdünnung und den Rückhalt des Tausalzes bei verschiedenen Entwässerungsmethoden, die nach den RAS-Ew (FGSV 2005) vorgegeben sind, unter Einsatz numerischer Modellierung zu untersuchen. Die Ergebnisse zum Transportpfad Untergrund zeigten deutliche Vermischungs- und Dämpfungseffekte durch Dispersion und Verdünnung. Die Berechnungen zeigten, dass sich ein Jahresmittelwert der Chlorid-Konzentration, der auf Tausalzeinsatz und Transport im Untergrund zurückzuführen ist, gut mit einer Massenbilanz berechnen lässt. Die saisonalen Schwankungen in den berechneten Chlorid-Konzentrationen waren in aller Regel sehr gering. Somit kann in vielen Fällen auf eine numerische Modellierung des Transportpfads "Untergrund" verzichtet und stattdessen eine vereinfachte Massenbilanzierung verwendet werden. Die Berechnungen zum Transportpfad der "technischen Entwässerung" können aus der Vielzahl der Eingangsparameter sensitive und weniger sensitive Größen hinsichtlich des Transportverhaltens identifizieren. Es zeigte sich, dass zum Beispiel die Regencharakteristik nur einen geringen Einfluss auf die Ergebnisse besitzt. Dagegen hatten die Streumengen und die betrachteten maximalen Konzentrationen im Straßenablauf erwartungsgemäß eine sehr starke Auswirkung. Weiterhin wurden insbesondere die Möglichkeiten des Rückhalts und der Verdünnung von Tausalz in unterschiedlichen Beckenanlagen der technischen Straßenentwässerung untersucht. Die Ergebnisse zeigten, dass die Ausgestaltung der Becken (Volumina, Geometrie, Drosselorgane, Dauerstau) einen deutlichen Einfluss auf die Ergebnisse hatten. Die Berechnungsergebnisse der beiden Transportpfade lieferten jeweils einen Input (Wassermenge und Chloridkonzentration) zu einem Gewässer. Diese wurden dann an einem Auswertepunkt im Gewässer zusammengeführt. In der Regel liegt dieser Auswertepunkt am unterstromigen Ende des Gewässerkörpers. Zur Überlagerung von Konzentrationen aus Sickerwasser, Grundwasser, technischen Einleitungen und Oberflächengewässer wurden in einer Mischungsrechnung jeweils die Stoffgehalte und die Wassermengen berücksichtigt. Bei Betrachtung eines (Teil-)Einzugsgebiets eines Gewässers wurden dann zunächst der Zufluss im Gewässer und dessen Hintergrundkonzentration am oberstromigen Ende des Gewässers zusammen mit dem Austausch über den Transportpfad "Untergrund" betrachtet. Die Berechnung lieferte dann einen Gewässerabfluss und eine Hintergrundkonzentration am unterstromigen Ende. Danach erfolgte eine Berechnung der Mischungskonzentration am unterstromigen Ende des Gewässers mit der Einleitung aus dem technischen Entwässerungssystem. |
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Veröffentlichung | Informationen Forschung im Straßen- und Verkehrswesen, Teil: Straßenbau und Straßenverkehrstechnik, Lieferung Nr. 105, 2019 |