Ausbreitungsprobleme von Einleitungen – Prozesse, Methoden und Modelle

Hennef. Die Deutsche Vereinigung für Wasserwirtschaft, Abwasser und Abfall e. V. (DWA) hat die Merkblätter DWA-M 544-1 „Ausbreitungsprobleme von Einleitungen – Prozesse, Methoden und Modelle. Teil 1. Anwendungsgrundlagen; Schätzformeln und eindimensionale Modelle“ sowie DWA-M 544-2 „Ausbreitungsprobleme von Einleitungen – Prozesse, Methoden und Modelle. Teil 2. Mehrdimensionale Modelle“ veröffentlicht.

Einleitungen von Stoffen und/oder Wärme haben – mitunter gravierende – Konsequenzen für die Qualität des im Gewässer herrschenden chemischen und ökologischen Zustands. Für die Planung von Einleitungen oder auch die Beurteilung unplanmäßiger, etwa unfallbedingter Gewässerverunreinigungen ist ein Verständnis der maßgebenden, den Transport und die Ausbreitung bestimmenden Prozesse sowie, darauf aufbauend, die Anwendung geeigneter Methoden und Modelle erforderlich.

„Ausbreitungsvorgänge" bzw. „Ausbreitungsprobleme" umfassen in ihrer vollen Allgemeinheit deutlich mehr als in dem vorliegenden Merkblatt abgedeckt werden konnte. Gegenstand beider Teile des Merkblatts ist die Behandlung der Ausbreitungs- und Transportvorgänge von gelösten Stoffen und Wärme, nicht aber von Feststoffen (Geschiebe, Schweb- und Schwimmstoffen), Gasbläschen („bubble plumes") oder Öl.

Entgegen der Meinung, dass der ingenieurtechnische Gewässerschutz am Kläranlagenablauf endet, können hydraulisch optimierte Einleitungsbauwerke die maximalen Schadstoffkonzentrationen im Gewässer um ein Vielfaches verringern und damit die ökologischen Bedingungen erheblich verbessern. Statt einfacher Kanäle oder Rohrleitungen werden immer häufiger Diffusor-Bauwerke mit zahlreichen Öffnungen verwendet, um einerseits die lokalen Belastungen zu reduzieren und andererseits die natürlichen Mischungsprozesse im Vorfluter zu unterstützen. Die sachgerechte Bemessung der Einleitungsbauwerke ist somit stark gewässerabhängig und erfordert neben der detaillierten Kenntnis des Gewässers auch eine – je nach Ausgangssituation und Aufgabenstellung unterschiedlich komplexe – Analyse der Interaktion mit dem eingeleiteten Fluid.

Ausgehend von der prozessorientierten Beschreibung dieser Interaktion wird in den beiden Teilen des Merkblatts versucht, nach einem einführenden Methodenüberblick eine Darstellung zeitgemäßer Methoden und Modelle zur Behandlung praktischer Ausbreitungsprobleme von planmäßigen wie unplanmäßigen (z. B. unfallbedingten) Einleitungen zu geben.

Genauigkeitsanforderungen und zweckmäßiger Detaillierungsgrad einer Ausbreitungsuntersuchung, aber auch die Komplexität der zugrunde liegenden Strömungs- und Transportprozesse können sich je nach praktischer Aufgabenstellung ganz erheblich voneinander unterscheiden. Während für manchen Anwendungshintergrund mit einer einfachen Schätzformel das Auslangen gefunden werden kann, erfordern andere Situationen eine wesentlich detailliertere Erfassung der maßgebenden Prozesse.

Der Schwerpunkt des ersten Teils (Merkblatt DWA-M 544-1) liegt auf der Erläuterung der physikalischen Prozesse und auf einem Methodenüberblick sowie auf Verfahren für Abschätzung, Grobscreening und eindimensional-instationäre Modellierung. Im zweiten Teil (Merkblatt DWA-M 544-2) wird der schon in Teil 1 vorgestellte Stufenaufbau der Methoden weiterverfolgt und abgeschlossen. Den Schwerpunkt des zweiten Teils bilden Strahlintegral- und Längenmaßstabsmodelle, Methoden der Hydroinformatik und prozessorientierte Detailuntersuchungen.

Zusammen verfolgen beide Teile des Merkblatts das Ziel, Anwendern eine fachlich fundierte Hilfestellung für die Behandlung von Ausbreitungsproblemen zu geben.

Das Merkblatt richtet sich an Fachleute in Behörden, Ingenieurbüros, Firmen und Verbänden, die mit der Lösung von Ausbreitungsproblemen bei Einleitungen betraut sind. Vor diesem Anwendungshintergrund soll das Merkblatt als Informationsquelle für praxisnahe Ansätze dienen.

Das Merkblatt DWA-M 544 „Ausbreitungsprobleme von Einleitungen – Prozesse, Methoden und Modelle“ mit den beiden Teilen „Anwendungsgrundlagen, Schätzformeln und eindimensionale Modelle“ und „Mehrdimensionale Modelle“ wurde von der DWA-Arbeitsgruppe WW-3.4 „Ausbreitungsprobleme von Einleitungen" (Sprecher: Prof. Bernhard H. Schmid) im DWA-Fachausschuss WW-3 „Hydraulik“ erarbeitet.

DWA-M 544-1, Juli 2016, ISBN 978-3-88721-280-3, 59 Seiten, Ladenpreis 80 Euro; fördernde DWA-Mitglieder 64 Euro

DWA-M 544-2 Juli 2016, ISBN 978-3-88721-281-0, 91Seiten, Ladenpreis 97 Euro, fördernde DWA-Mitglieder 77,60 Euro