Abstract: Zusammenfassung
Aus dem links- und rechtsrheinischen Teil des Oberrheingrabens sowie dem baden-württembergischen Teil des Molassebeckens wurden hydrochemische Daten aus Tiefbohrungen zusammengestellt und ausgewertet. Zielhorizont der Untersuchung war der Obere Muschelkalk-Aquifer. Die Analysendaten gestatten eine hydrochemische Charakterisierung der im Untergrund zu erwartenden Fluide. Anhand der Untersuchung können Informationen über die Herkunft und Genese der Tiefenwässer gegeben werden. Zudem werden die Sättigungszustände der Wässer in Bezug auf verschiedene Minerale und die Einflüsse von Temperatur- und Druckänderungen sowie Änderungen im pH-Wert diesbezüglich diskutiert. PubDate: 2013-04-11
Abstract: Zusammenfassung
Die zunehmende geothermische Nutzung des Malm im Untergrund des Großraums München erforderte ein besseres Systemverständnis des Tiefengrundwasserleiters. Auf Basis einer lithofaziellen Bewertung von 17 Malm-Geothermiebohrungen als ein Baustein einer integrierten Reservoircharakterisierung, konnte nun ein direkter Zusammenhang zwischen Lithofazies und Hydraulik abgeleitet werden. Demnach stellen im Malm des tiefen Untergrunds vorwiegend dolomitisierte Massenkalke den Grundwasserspeicher dar. Die Bohranalysen führen zu einer vereinfachten hydrostratigraphischen Gliederung, wonach der liegende Malm alpha bis gamma als Grundwassergeringleiter fungiert, Malm delta und epsilon einen großräumig, flächig verbreiteten, relativ homogenen Grundwasserleiter darstellt und der Malm zeta aufgrund der lateral stark variierenden Fazies sowohl als Grundwasserleiter, als auch Geringleiter ausgeprägt sein kann. Primärfaziell unterschiedliche Ablagerungsräume der Malmkarbonate in Schwellen- oder Beckenposition bedingen, zusammen mit der später erfolgten Dolomitisierung, ob eine Geothermiebohrung in einem hydraulisch „guten“ oder „ungünstigen“ Gebiet niedergebracht wurde. Aus den Daten ergibt sich eine neue Explorationsstrategie, die neben dem bisherigen strukturgeologischen Fokus nun vor allem auf die fazielle Ausprägung des Malm gerichtet ist. PubDate: 2013-03-01
Abstract: Zusammenfassung
Aus der Literaturrecherche und eigenen Untersuchungen geht hervor, dass kurzkettige Alkylphenole (SCAP) während der Verarbeitungs- bzw. Veredelungsprozesse fester fossiler Brennstoffe ebenso in die Umwelt freigesetzt werden können, wie basierend auf Prozessen verschiedenster Industrien. Die große Bandbreite an Verwendungs- und Anwendungsmöglichkeiten von SCAP bringt viele Eintragsmöglichkeiten in die Umweltmedien mit sich. Prägnant sind die prozessbedingten SCAP-Muster (vorkommende Einzelsubstanzen) der verschiedenen Industrien und Produkte, wodurch Eintragsquellen und Fließpfade genauer quantifiziert werden können. Natürliche Eintragsquellen von SCAP mit Konzentrationen bis zu mehreren Tausend ppm sind ausschließlich Erdöle bzw. erdölführende Gesteine. Dieser Sachverhalt in Verbindung mit ihren chemisch-physikalischen Eigenschaften begründet die Verwendung der SCAP als Fluss- und Prozessindikatoren in der Erdöl-Reservoir-Erkundung und -Förderung. Anlehnend daran ist der oft noch fehlende Kenntnisstand der Umweltrelevanz und -akzeptanz von SCAP in Grundwasser-Schadensfällen in Deutschland nicht nachzuvollziehen. Es wird verdeutlicht, dass SCAP neben Erdölreservoiren auch für den Wasserkreislauf als Fluss- und Prozessindikatoren prädestiniert sind. PubDate: 2013-03-01
Abstract: Zusammenfassung
Vulnerabilitäts- bzw. Schutzfunktionskarten werden zur Einschätzung der Empfindlichkeit von Grundwasser gegenüber Schadstoffeinträgen seit einigen Jahrzehnten eingesetzt. Es sind im Laufe der Jahre eine Vielzahl unterschiedlichster Methoden mit unterschiedlichsten Herangehensweisen und resultierenden Informationsgehalten entwickelt worden. Insgesamt ergibt die Bewertung allerdings kein einheitliches Bild und verschiedene Vulnerabilitätsmethoden können durchaus zu abweichenden oder auch widersprüchlichen Ergebnissen führen. Dieser Beitrag stellt ausgewählte Ansätze vor, die Vulnerabilitätskarten verschiedener Bewertungskonzepte angewendet auf unterschiedlichen Größenskalen überprüfen. Die Ansätze zur Validierung werden erläutert und deren Vor- und Nachteile diskutiert. Es wird deutlich, dass die Validierung ein wichtiger Bestandteil der Vulnerabilitätskartierung ist und zu einer soliden Interpretationsgrundlage beiträgt. PubDate: 2013-03-01
Abstract: Zusammenfassung
Das Grundwasser der Kippe Berrenrath ist versauert, hoch mineralisiert und besitzt bei mittleren Eisenkonzentrationen von 588 mg/l eine sehr hohe Metallacidität. Die karbonatische pH-Pufferkapazität wurde bei der Grundwassergenese sowohl im Feststoff (CaCO3) als auch im Wasser (
$\mathrm{HCO}_{3}^{-}$
) nahezu vollständig aufgezehrt. In den randlichen Tieflagen der Kippe tritt ein Teilstrom des Grundwassers aus und wird über Gräben abgeführt.
Die durch Belüftung in den Entwässerungsgräben einsetzende Eisenfällung ist mit einer intensiven Versauerung der Oberflächengewässer verbunden (pH<3,0). Dadurch schwächt sich der Fällungsprozess auf dem Fließweg ab und verläuft trotz Sauerstoffsättigung unvollständig und langsam. Dennoch entstehen in den Gräben erhebliche Mengen schwermetallbelasteter Schlämme, die in Verbindung mit natürlichen Anlandungen von Blatt- und Astwerk die Gräben zusetzen und dadurch die Gewässerunterhaltung erheblich erschweren. Wie Messungen und Modellrechnungen zeigen, wird dieser Prozess noch viele Jahrzehnte andauern.
Die Hauptbelastung der Schlämme geht vom Schwermetall Nickel aus, das unter dem Schwefelsäureeinfluss bei der Bildung der Eisenoxide praktisch nicht in die Kristallstruktur eingebaut wird und in leicht mobilisierbarer Form vorliegt. Aufgrund des leicht löslichen Nickel- und Sulfatinventars ist eine Deponierung des bei der Gewässerunterhaltung anfallenden Baggerguts erforderlich (häufig DK 2 bis 3). Zur Zeit wird untersucht, ob durch eine Konditionierung der Schlämme eine Herabsetzung der notwendigen Deponieklasse erreicht werden kann. PubDate: 2013-03-01
Abstract: Zusammenfassung
Die Modellierung hydrogeochemischer Prozesse in hochsalinaren Wässern stellt immer noch eine Herausforderung dar. Eine wesentliche Voraussetzung für diese Modellierung ist die Anwendung eines geeigneten thermodynamischen Datensatzes. Ein solcher Datensatz wurde für das Programm PHREEQC durch die Erweiterung des mit dem Programm gelieferten Datensatzes „pitzer.dat“ erarbeitet. In den neu entwickelten Datensatz (benannt nach dem Projekt „gebo“) wurden folgende Elemente unter Berücksichtigung ihrer Oxidationsstufe als „solution master species“ eingefügt: Fe, Fe(+2), Fe(+3), S(−2), N, N(+5), N(+3), N(0), N(−3), C(−4), Si, Zn, Pb und Al. Entsprechend dieser eingefügten „solution master species“ wurden aquatische Komplexe, feste Phasen und Gase mit den entsprechenden Gleichgewichtskonstanten und deren Temperaturabhängigkeit sowie Pitzer-Parameter zur Berechnung der Aktivitätskoeffizienten in Lösungen hoher Ionenstärke in den Datensatz aufgenommen. Eine Prüfung des „gebo“-Datensatzes, die durch einen Vergleich von experimentell ermittelten Daten zur Löslichkeit verschiedener Mineral- und Gasphasen mit entsprechenden Modellierungsergebnissen erfolgte, zeigt, dass eine quantitative Abschätzung von hydrogeochemischen Reaktionsumsätzen möglich ist. PubDate: 2013-02-01
Abstract: Zusammenfassung
Die Prozesse der Fluss-Grundwasser-Interaktionen sind stark skalenabhängig und im Allgemeinen stark instationär. Einen für das Prozessverständnis wichtigen Aspekt betreffen die kleinräumigen Strömungsverhältnisse an der Grenzschicht zwischen Oberflächengewässer und Grundwasser im hyporheischen Interstitial. Dies betrifft insbesondere auch Fragestellungen zu Strömungsverhältnissen in Forellenlaichgruben kiesführender Flüsse.
Exemplarisch für kleinere mit Sohlschwellen verbaute und kanalisierte Fließgewässer wurden am voralpinen Schweizer Fluss Enziwigger verschiedene Methoden entwickelt, getestet und kombiniert, die es erlauben die vier Dimensionen (drei räumliche und eine zeitliche) der Interaktion Oberflächengewässer-Interstitialraum-Grundwasser für einzelne Flussabschnitte zu erfassen.
Der Aufbau eines Messnetzes sowie die Durchführung von Feldmessungen lieferten Grundlagen für eine Grundwasserströmungsmodellierung. Kontinuierliche Zeitreihen der Hydraulik, Temperatur und elektrischen Leitfähigkeit im Fließgewässer, an der Gewässersohle sowie im flussnahen Grundwasser dienten zudem der Identifizierung von Zonen mit signifikantem Fluss-Grundwasser-Austausch und von zeitlich instationären bevorzugten Fließpfaden im Grundwasser bei unterschiedlichen hydrologischen Randbedingungen. Die Resultate der Feldmessungen in Kombination mit der instationären Modellierung und Szenarienentwicklung illustrieren die Bedeutung von sich dynamisch verändernden Infiltrations- und Exfiltrationsmustern im Flussbett. PubDate: 2013-02-01
Abstract: Zusammenfassung
Die Verbindung des Rechenkerns MODFLOW für Grundwassermodellierungen mit GIS-Werkzeugen auf OpenSource-Basis ist eine Möglichkeit, die numerische Grundwasserströmungsmodellierung einem erweiterten Kreis von Hydrogeologen verfügbar zu machen. Der Rechenkern MODFLOW (Harbaugh 2005) stellt ein effizientes und aktuelles Werkzeug zur Grundwasserströmungsmodellierung dar. GeoInformationsSysteme (GIS) bieten Möglichkeiten der Datenvorbereitung und -visualisierung für die numerische Grundwassermodellierung an. Eine Schnittstelle zwischen beiden ist daher von großem Interesse für eine Vielzahl hydrogeologischer Untersuchungen. Bisher wurden vielfältige eigenständige integrierte Werkzeuge zur Grundwassermodellierung entwickelt, die auf MODFLOW, MODPATH und Transportmodellierungswerkzeugen basieren. Andererseits stehen mittlerweile mehrere, leicht zu bedienende OpenSource-GIS zur Verfügung. Diese können mithilfe einer geeigneten Schnittstelle als Prä- und Postprozessoren für MODFLOW genutzt werden. Die OpenSource-Software GIS-MODFLOW bietet diese universelle Schnittstelle für verschiedene OpenSource-GIS an, indem es die von GIS-Werkzeugen über das Datenformat ESRI ASCII GRID bereitgestellten Daten in die entsprechenden MODFLOW-Eingangsdateien umwandelt und auf gleichem Wege die Ergebnisse wieder ausgibt. PubDate: 2013-01-01
Abstract: Zusammenfassung
Für die Auslegung und Planung von Erdwärmesondenanlagen ist die Kenntnis der thermischen Untergrundparameter, besonders der Wärmeleitfähigkeit, von großer Bedeutung. In dieser Studie wurden an einer Bohrung für eine Erdwärmesonde verschiedene Verfahren für die Bestimmung der thermischen Leitfähigkeit des Untergrundes angewendet. An den durch die Kernbohrung gewonnenen Proben wurden im Labor Wärmeleitfähigkeiten gemessen. Außerdem wurde nach dem Einbau der Erdwärmesonde (EWS) ein Thermal-Response-Test (TRT) durchgeführt. Zusätzlich wurden im Labor wichtige Gesteinsparameter, wie beispielsweise Wassergehalt und Kalkgehalt, bestimmt, mit deren Hilfe die Wärmeleitfähigkeit mit verschiedenen theoretischen Modellansätzen berechnet wurde. Die beste Übereinstimmung zwischen den berechneten und den im Labor gemessenen Wärmeleitfähigkeiten ergibt sich mit einer durchschnittlichen Genauigkeit von ca. 12 % für Berechnungen der Wärmeleitfähigkeit des porösen Mediums mit der Gewichtung der Festphase und des gesättigten Porenraumes über das geometrische Mittel. Zwar ist die Berechnung der Wärmeleitfähigkeit unzuverlässiger als eine aufwendige Laborbestimmung oder ein TRT, auf diese Weise lassen sich jedoch deutlich genauere Ergebnisse erzielen als zum Beispiel durch Abschätzung anhand von Literaturwerten. PubDate: 2013-01-01
Abstract: Zusammenfassung
Zur Darstellung der Verteilung von Sulfat-Gehalten im oberflächennahen Grundwasser in Bremen Nord wurden Karten mit Ordinary Kriging, Fuzzy Kriging und der Natural-Neighbor-Methode regionalisiert und mit einer konventionell erstellten Karte verglichen. Die Berechnungen wurden mit einheitlichen Such-Parametern und einheitlicher Gitterauflösung des Interpolationsrasters durchgeführt. Die Datensätze enthielten unscharfe Konzentrationsangaben wie „<40 mg/l“, die auf unterschiedliche Weise für die rechnerische Interpolation berücksichtigt wurden. Die Regionalisierung der Sulfat-Konzentrationen durch Ordinary Kriging ergab abhängig von der Umsetzung dieser Werte unterhalb der Nachweisgrenze stärker geglättete Ergebnisse, vor allem im Bereich lokal auftretender Konzentrationsmaxima im südlichen Untersuchungsgebiet. Mit Fuzzy Kriging und der Natural-Neighbor-Methode ergaben sich Karten, in denen große Konzentrationsunterschiede besser abgebildet werden konnten. Das Fuzzy Kriging verbindet die Qualität einer geostatistischen Methode mit der Möglichkeit, unscharfe Daten zu verarbeiten und ist daher im Methodenvergleich überlegen. PubDate: 2012-12-01
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