Applied numerical modeling of saturated / unsaturated flow and ...

Modellbasierte Sickerwasserprognose für die Verwertung von
Recycling-Baustoff in technischen Bauwerken *
Model based prognosis of contaminant leaching for reuse of demolition waste
in construction projects
Christof Beyer 1 , Wilfried Konrad 1 , Hermann Rügner 2 , Sebastian Bauer 1 , Park Chan Hee 1 , Rudolf
Liedl 3 , Peter Grathwohl 1
1 Eberhard-Karls-Universität Tübingen, Zentrum für Angewandte Geowissenschaften (ZAG), Sigwartstraße 10, 72076
Tübingen; Telefon: 07071-29 73176, Telefax: 07071-5059, E-mail: christof.beyer@uni-tuebingen.de
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Umweltforschungszentrum Leipzig-Halle (UFZ), Permoserstraße 15,
04318 Leipzig
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TU Dresden, Institut für Grundwasserwirtschaft, 01062 Dresden
Header: Sickerwasserprognose für Recycling-Baustoff
Kurzfassung:
In dieser Studie wird die in der BBodSchV rechtlich etablierte Sickerwasserprognose in Bezug auf die
Beurteilung der von Recycling-Baustoff-Verwertungen im Straßenbau ausgehenden Schadstoffeinträge ins
Grundwasser weiterentwickelt. Anhand numerischer reaktiver Stofftransportsimulationen für drei
praxisrelevante Verwertungsszenarien (Parkplatz, Lärmschutzwall, Straßendamm) sowie eine Auswahl
regionaltypischer Unterbodeneinheiten Deutschlands werden zeitliche Konzentrationsverläufe verschiedener
Stoffklassen an der Grundwasseroberfläche berechnet. Der Durchbruchszeitpunkt konservativer Tracer wird
allein von den hydraulischen Eigenschaften der Unterböden gesteuert, für organische Schadstoffe sind vor
allem deren KOC-Werte und die Corg-Gehalte der Unterböden ausschlaggebend. Signifikante dispersive
Konzentrationsverminderungen ergeben sich nur bei deutlicher Abnahme der Quellstärke vor dem
Durchbruch der Konzentrationspeaks. Bei lang anhaltend hohen Quellkonzentrationen relativ zur
Transportzeit bleiben die Konzentrationsdurchbrüche unvermindert. Biologischer Schadstoffabbau führt zu
deutlich reduzierten Durchbruchskonzentrationen. Für die Szenarien Lärmschutzwall und Straßendamm
werden Kapillarsperreneffekte beobachtet, die zu einem teilweisen Umfließen der Schadstoffquelle führen.
Bei Berücksichtigung des am Recyclingmaterial vorbeiströmenden Sickerwassers durch Konzentrationsmittelung
über die gesamte Bauwerksbreite ergeben sich Konzentrationsminderungen um 30-40%.
Abstract:
In this study contaminant leaching from recycling materials in road constructions to groundwater is assessed
by the “Sickerwasserprognose”. Numerical transport simulations for three scenarios (parking lot, noise
protection dam, road) and a number of characteristic subsoils of Germany are performed to estimate the
breakthrough of different contaminant classes at the groundwater table. Conservative tracer breakthrough
times (BTT) primarily depend on subsoil hydraulic properties, for organic pollutants Koc and subsoil OC are
the controlling parameters. Significant concentration reductions from dispersion only occur when source
concentrations decrease prior to contaminant breakthrough. If source concentrations remain high for long
periods relative to peak BTT, concentration breakthrough is undamped. Accounting for biodegradation
reduces breakthrough concentrations significantly. For the scenarios "noise protection dam" and "road" capillary
barrier effects cause the seepage water to partially bypass the recycling material. Accounting for this
bypass flow and averaging spatially across the constructions reduces concentrations by about 30-40%.
Keywords: ground water risk assessment; reuse; demolition waste; type-scenarios; road construction;
modelling
* Beyer, C., Konrad, W., Park, C.H., Bauer, S., Rügner, H., Liedl, R., Grathwohl, P. (2007b): Modellbasierte Sickerwasserprognose für
die Verwertung von Recycling-Baustoff in technischen Bauwerken. (Model based prognosis of contaminant leaching for reuse of demolition
waste in construction projects.) (accepted by Grundwasser), doi:10.1007/s00767-007-0025-x
Der Artikel wurde von der Zeitschrift Grundwasser zur Veröffentlichung angenommen, online publiziert und mit Erlaubnis von Springer
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