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Ein Beitrag zur Bemessung der engeren Schutzzone in Porengrundwasserleitern
(1980) Spitz, Karlheinz; Mehlhorn, Hans; Kobus, Helmut
Eine wichtige wasserwirtschaftliche Aufgabe zur Sicherung der Grundwasservorkommen als Trinkwasserreserven besteht in der Ausweisung von Wasserschutzgebieten. Die Begrenzung der engeren Schutzzone wird hierbei durch eine vorgegebene Mindestverweilzeit (in der Regel 50 Tage) festgelegt. Es wird ein einfaches analytisches Berechnungsverfahren vorgestellt, das die Ermittlung der 50-Tage-Linie für den Einzelbrunnen in einem Grundwasserstrom exakt und ohne mathematische Vereinfachungen ermöglicht. Zudem wird erstmals der Einfluß von Vermischungseffekten quantitativ berücksichtigt. Die vorgestellte Methodik läßt sich auf beliebige Strömungskonfigurationen wie Brunnengruppen oder Uferfiltrationsbrunnen erweitern.
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Dispersive Transportprozesse und ihre Modellierung
(1992) Kobus, Helmut; Schäfer, Gerhard; Spitz, Karlheinz; Herr, Michael
Die Anwendbarkeit numerischer Transportmodelle in der Grundwasserwirtschaft ist eingeschränkt durch die Schwierigkeit, den dispersiven Charakter der Grundwasserströmung naturnah zu beschreiben. Dies liegt im wesentlichen an der Heterogenität des Untergrunds. Ziel der hier dargestellten systematischen Untersuchungen an inhomogenen Modellaquiferen war es daher, den Einfluß von Inhomogenitäten auf die dispersive Vermischung quantitativ zu erfassen.
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Fachtechnische Voraussetzungen zur Festlegung von Sanierungsmassnahmen
(1991) Kobus, Helmut; Spitz, Karlheinz
Die Charakteristiken einer Schadstoffausbreitung im Grundwasser spiegeln sich auch in der Planung von Sanierungsmaßnahmen wider. Der vorliegende Beitrag befaßt sich mit den dafür notwendigen fachtechnischen Voraussetzungen: der Erkundung, dem Abschätzen der Sanierungsbedürftigkeit, der Planung geeigneter Sanierungsmaßnahmen und dem Erstellen eines Meßprogramms.
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Kapitel 3, Grundwasserhydraulik
(1987) Kobus, Helmut; Spitz, Karlheinz
Im vorliegenden Kapitel werden die wichtigsten Grundlagen der Grundwasserhydraulik in geraffter Form dargestellt. Hierbei wird eine allgemeine Kenntnis der Strömungsvorgänge im Untergrund und der hydrologischen und geohydrologischen Grundbegriffe und Definitionen vorausgesetzt. Die Grundwasserhydraulik soll hier im engeren Sinne auf Grundwasser im gesättigten Porenraum beschränkt bleiben, in dem eine direkte Druckfortpflanzung möglich ist. Der Schwerpunkt der Ausführungen liegt auf einer physikalisch plausiblen Darstellung der Strömungsvorgänge und auf dem Umgang mit geschlossenen Lösungen für einfache Konfigurationen. Wenngleich die Verhältnisse in natürlichen Grundwasserleitern stets komplexer Natur sind, lassen sich doch mit einem guten Grundverständnis und mit adäquaten Vereinfachungen zahlreiche Probleme zumindest in erster Näherung quantitativ erfassen.
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Konzept eines Zweischichtenmodells zur Beschreibung der Makrodispersion : Berichtszeitraum: 1.8.1985 - 31.8.1986
(1986) Kobus, Helmut; Spitz, Karlheinz
Die mathematische Beschreibung der Grundwasserströmung durch das Darcy-Gesetz ermöglicht es, neben den Grundwasserständen auch die Transportrichtung und die mittlere Transportgeschwindigkeit von Wasserinhaltsstoffen zu ermitteln. Die bei Transportvorgängen in porösen Medien zusätzlich zu diesem konvektiven Transport auftretende Vermischung wurde in ersten Ansätzen von Taylor, 1954 und Aris, 1956 untersucht. Für ein ideales homogenes poröses Medium (z. B. Einkornsande) läßt sich zur Beschreibung der Dispersion als Arbeitshypothese ein zum Fick'schen Diffusionsgesetz äquivalenter Ansatz formulieren. Die in der Natur gemessenen Ausbreitungsvorgänge zeigen, daß diese für die homogene Porenmatrix gefundene Beziehung nur schwer auf den Stofftransport in einem geologisch komplex aufgebauten natürlichen Aquifer übertragen werden kann. In dem vorliegenden Bericht wird versucht, einen kurzen Abriß einer Vorgehensweise zu geben, mit der sich der dispersive Transport im Feld besser beschreiben läßt als allein mit dem Ansatz nach Fick.
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Kurzschlußströmung zwischen Schluck- und Entnahmebrunnen : kritischer Abstand und Rückströmrate
(1981) Mehlhorn, Hans; Spitz, Karlheinz; Kobus, Helmut
Für Anlagen, bei denen Grundwasser gefördert und wieder in den Grundwasserleiter infiltriert wird, interessiert insbesondere, welche kritischen Abstände zwischen Entnahme- und Infiltrationsstelle einzuhalten sind, um ein direktes Rückströmen von infiltriertem Wasser zum Entnahmebrunnen (Kurzschlußströmung) zu vermeiden, und welche Rückströmraten von der Infiltrationsstelle zur Entnahmeanlage bei Unterschreiten des kritischen Abstandes zu erwarten sind. Eine Vermeidung von Kurzschlußströmungen zwischen Infiltrations- und Entnahmestelle bzw. eine Minimierung der Rückströmrate ist möglich durch geeignete Wahl des Brunnenabstandes und des Anströmwinkels. Es zeigt sich, daß zur Vermeidung einer Kurzschlußströmung der Entnahmebrunnen optimal nicht grundwasseroberhalb des lnfiltrationsbrunnens, sondern in einem Anströmwinkel zur Grundströmung von ca. 50° angeordnet werden sollte. Ebenso kann für gegebenen Brunnenabstand die Rückströmrate zwischen Infiltrations- und Entnahmestelle durch eine geeignete Wahl des Anströmwinkels variiert werden.
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Transverse mixing of stratified flows in porous media
(1985) Kobus, Helmut; Spitz, Karlheinz
The paper describes a systematic experimental and numerical investigation which explores the transverse vertical mixing across an initially sharp density interface between water containing salt (or high contaminant concentration) and fresh water in a porous medium under nearly horizontal flow conditions. The transversal spreading tendency due to the pore matrix is decreasing with increasing density difference due to gravity action. For a sand of uniform grain size and for a sand with a pronounced grain size distribution, systematic experiments and numerical calculations have been carried out in order to quantify the effects of density differences upon the transverse dispersion coefficient. It was found that in a uniform sand the mixing characteristics are essentially unaffected, whereas the sand mixture exhibits a significant density effect. From an analysis, an approximate relationship for the dispersion coefficient has been derived. The results indicate that density effects on transverse dispersion may be even more pronounced in natural aquifers with smaller velocities and larger inhomogeneities.