Ein voll gekoppeltes numerisches Modell zur Quantifizierung von Leckage aus defekten Rohrleitungen

Aaron Peche1, Lothar Fuchs2, Peter Spönemann2, Thomas Graf1, Insa Neuweiler1
1 Institut für Strömungsmechanik und Umweltphysik im Bauwesen, Uni Hannover
2 itwh GmbH

O 14.1 in Urbane Hydrogeologie

15.04.2016, 13:45-14:00, Audimax B, Geb. 30.95

 

 

Leckage aus undichten Rohrleitungssystemen in das umliegenden poröse Medium bietet neben erhöhter Auslastung der Infrastruktur ein erhebliches Schadenspotential für Boden, Oberflächen- und Grundwasser (Dohmann et al., 1999) und damit eine Gefährdung für Mensch und Umwelt. Über Defekte in oftmals veralteten Rohrleitungen kann ein sukzessiver Schadstoffeintrag in Boden und Grundwasser erfolgen. Sanierungsmaßnahmen sind oftmals langwierig, kostspielig oder nicht möglich. Aufgrund der erschwerten Zugänglichkeit defekter Rohrleitungen im Untergrund sind direkte Messungen von Leckageraten nur unter hohem Aufwand möglich und werden mit einem hohen Unsicherheitsgrad assoziiert (Wolf, 2006).

Mathematische Modelle bieten hier eine Alternative zur Abschätzung von Leckage und Schadstoffeintrag. Der gegenwärtige Stand der Forschung bietet eine Vielzahl an Modellansätzen, wobei für Ansätze auf Einzugsgebiets-Skala meist parametrisierte Funktionen zur Approximierung von Leckageraten genutzt werden (z.B. Karpf, 2012).

In diesem Zusammenhang stellen wir ein voll gekoppeltes numerisches Modell zur dynamischen Quantifizierung von Leckage aus defekten Rohrleitungen vor. Fluideigenschaften, Defektform und –größe, Geometrie und hydraulische Eigenschaften der Kolmationsschicht und des umgebenden ungesättigten porösen Mediums werden gegeben, während die Potentialverteilung, sowie die Sättigung im porösen Medium zeitlich dynamisch berechnet wird. Grundlage der Berechnungen sind die numerischen Modelle HYSTEM-EXTRAN (itwh, 2002) und OpenGeoSys (Kolditz et al., 2012). Beide Modelle wurden über die Leckageraten gekoppelt und anhand von physikalischen Experimenten validiert.



Dohmann, M. (Hrsg.) (1999). Wassergefährdung durch undichte Kanäle. Springer Verlag Berlin Heidelberg. 

itwh (2002). Modellbeschreibung, Institut für technisch-wissenschaftliche Hydrologie GmbH, Hannover.

Karpf, C. (2012). Modellierung der Interaktion zwischen Grundwasser und Kanalisation. Dissertation, Universität Dresden.

Kolditz, O., Bauer, S. et al. (2012). OpenGeoSys: an open source initiative for numerical simulation of thermo-hydro-mechanical/chemical (THM/C) processes in porous media. Env. Earth Sci. 67(2):589-599.

Wolf, L. (2006). Influence of leaky sewer systems on groundwater resources beneath the City of Rastatt, Germany, Dissertation, Universität Karlsruhe.



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