02 Fakultät Bau- und Umweltingenieurwissenschaften
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Item Open Access Vertikal-ebene Berechnungen der Emme-Versickerung im Testareal Kirchberg : Zwischenbericht(1986) Kobus, Helmut; Söll, Thomas; Berg, MarionZwischen dem Wasser- und Energiewirtschaftsamt Bern/Schweiz (WEA) und dem Institut für Wasserbau der Universität Stuttgart besteht eine Kooperationsvereinbarung hinsichtlich der numerischen Modellierung der hydrothermischen Feldversuche des WEA Bern im mittleren Emmental. Derzeit werden Modellrechungen durchgeführt, um das raumzeitliche Temperaturfeld im Einflußbereich der Emmeversickerung im Testareal Kirchberg zu beschreiben.Item Open Access Temperaturanomalien in Porengrundwasserleitern zufolge Warm- oder Kaltwassereinleitungen(1983) Kobus, Helmut; Söll, Thomas; Mehlhorn, HansEs werden eindimensionale Berechnungsverfahren vorgestellt, die dem Planer eine Orientierungshilfe zur Abschätzung der Reichweite von Temperaturanomalien im Grundwasser geben. Zeitliche Variationen der Einleitungstemperaturen und der Infiltrationsrate werden diskutiert. Die Entwicklung der Temperaturanomalie bis zum Erreichen eines quasistationären Endzustands wird aufgezeigt und anhand von Zahlenbeispielen erläutert.Item Open Access Numerische Modellierung des Wärmetransports und Wärmehaushalts im Grundwasser : Konzept zur Berechnung der gegenseitigen Beeinflussung von Warm- und Kaltwassereinleitungen(1985) Kobus, Helmut; Kinzelbach, Wolfgang; Söll, ThomasDas Forschungsvorhaben Ko 528/11 ist ein Teilprojekt der Forschergruppe "Modellierung des großräumigen Wärme- und Schadstofftransports im Grundwasser" und wurde am 24. Januar 1984 bewilligt. Auf der Grundlage der strömungsmechanischen und hydrothermischen Gesetzrnäßigkeiten sollen numerische Wärmetransportmodelle erstellt und erprobt werden, die die Berechnung von anthropogenen Temperaturanomalien in Porengrundwasserleitern ermöglichen. Ziel des Forschungsvorhabens ist die Entwicklung eines für Planungs- und Prognosezwecke routinemäßig einsetzbaren Modells, dessen Eingabeparameter mit den zur Verfügung stehenden Naturdaten verträglich sind und die aus gezielten Feldversuchen in ausreichender Dichte und Genauigkeit bestimmt werden können. Die Modellkonzeption orientiert sich dabei insbesondere an praktischen Fragestellungen, die bei der thermischen Bewirtschaftung und dem Schutz des Grundwassers auftreten.Item Open Access Numerische Modellierung des Wärmetransports. Teil 2(1991) Kobus, Helmut; Söll, ThomasEine thermische Nutzung des Grundwassers in Einklang mit den vorrangigen Belangen der Trinkwasserversorgung ist unter Umweltgesichtspunkten für die Energiewirtschaft von Interesse. Zur Klärung der hiermit angeschnittenen Fragen ist im unteren Emmental ein hydrothermisches Versuchsfeld eingerichtet worden. Aufgrund einer Kooperationsvereinbarung zwischen dem WEA Bern und dem Institut für Wasserbau der Universität Stuttgart wurden die im Emmental ermittelten Felddaten mit Hilfe der von Söll entwickelten numerischen Modelle ausgewertet und interpretiert. Die Felduntersuchungen und Messprogramme sowie die geologischen, hydrologischen und thermischen Gegebenheiten in den Testgebieten sind im Ersten Teil beschrieben.Item Open Access Der Wärmehaushalt des Grundwassers und seine Nutzung(1987) Kobus, Helmut; Söll, ThomasDer Wärmehaushalt des Untergrunds wird geprägt vom vertikalen Wärmeeintrag aus Sonneneinstrahlung über die Bodenoberfläche einerseits und vom geothermischen Wärmestrom andererseits. Aufgrund der dämpfenden Eigenschaften des Untergrunds weist Grundwasser eine im Jahresgang weitgehend ausgeglichene Temperatur auf. Diese Eigenschaft gehört mit zu den wesentlichen Vorzügen des Grundwassers in Bezug auf dessen Nutzung für die Trinkwasserversorgung. Durch anthropogene Einflüsse zeigen Grundwasservorkommen in weiten Bereichen Abweichungen von den natürlichen Temperaturverhältnissen. So zeigen sich beispielsweise in Ballungsgebieten deutliche Erhöhungen der Grundwassertemperaturen. Besonders ausgeprägte Temperaturanomalien treten in Verbindung mit Kühlwassereinleitungen oder Grundwasserwärmepumpenanlagen auf. Überlegungen zur thermischen Nutzung der Grundwasserwärme müssen sich naturgemäß an den primären Belangen der Trinkwasserversorgung orientieren. Der vorliegende Beitrag gibt zunächst eine Übersicht über die verschiedenen Einflußgrößen auf das natürliche Temperaturfeld im Untergrund und zeigt quantitativ die Auswirkungen anthropogener Temperaturveränderungen auf den Wärmehaushalt oberflächennaher Grundwässer auf. Die wirksamen Wärmetransportmechanismen werden diskutiert und Hinweise auf Abschätzungsmethoden für die räumliche Ausdehnung von Temperaturanomalien gegeben. Den Abschluß bildet ein Überblick über den gegenwärtigen Stand des Berechnungsinstrumentariums, das als Planungshilfsmittel für die regionale Nutzung der Grundwasserwärme zur Verfügung steht.Item Open Access Gutachten zur Beeinflussung der Grundwassertemperaturen durch das Werk Ettenheim der BASF : Gutachten 82/21(1982) Kobus, Helmut; Söll, ThomasZiel des Gutachtens ist es, die Entwicklung der Temperaturanomalie bei der geplanten Kühlwassereinleitung abzuschätzen und insbesondere Aussagen darüber zu liefern, ob und in welchem Maße das Wassergewinnungsgebiet Kaiserwald der Stadt Lahr hiervon betroffen wird. Hierzu sind Aussagen über die voraussichtliche Temperaturerhöhung für die Schutzzone IIIa des Wasserwerks (Jahreslinie) erforderlich. Das Gutachten enthält Abschätzungen anhand von Prinziprechnungen, die von den wenigen verfügbaren Daten über die Beschaffenheit des Grundwasserleiters ausgehen. Gleichzeitig enthält es Empfehlungen für ein begleitendes Meßprogramrn zur Beobachtung der Strömungs- und Temperaturverhältnisse nach Inbetriebnahme des ersten Bauabschnitts. Diese Naturmessungen dienen dazu, eine zuverlässige Prognose über die langfristige Entwicklung der Temperaturanomalie zu erstellen. Des weiteren werden Hinweise zur Anordnung von Schluck- und Entnahmebrunnen gegeben sowie größenordnungsmäßig die Auswirkung von hydraulischen Kurzschlußströmungen diskutiert.Item Open Access Modellierung des regionalen Wärmetransports: Fallbeispiele Kaltwassereinleitung Aefligen und Emmeinfiltration Kirchberg(1992) Kobus, Helmut; Söll, ThomasIm Emmental wurden vom Kanton Bern/Schweiz in einem hydrothermischen Versuchsfeld die Möglichkeiten einer thermischen Nutzung des Grundwassers untersucht. Bei Aefligen wurde Kaltwasser über einen Schluckbrunnen infiltriert, die hieraus resultierende Temperaturanomalie meßtechnisch verfolgt und sodann mit dem in Kapitel 3 beschriebenen vertikal-ebenen Stromstreifenmodell verglichen. Dabei hat sich gezeigt, daß bei detaillierter Berücksichtigung der vertikalen Geschwindigkeitsverteilung dispersionsfreie Modellrechnungen für praktische Zwecke hinreichend genaue Ergebnisse liefern. Hingegen müssen bei Zugrundelegung einer tiefengemittelten Geschwindigkeit fließwegabhängige dispersive Effekte berücksichtigt werden. Im Testareal Kirchberg wurde mit flächendeckenden Feldmessungen die großräumige Temperaturanomalie aufgrund einer starken Infiltration von Flußwasser untersucht. Für die numerische Modellierung kam gemäß Kapitel 3 sowohl das vertikal-ebene Stromstreifenmodell entlang zweier ausgewählter Längsschnitte zum Einsatz als auch das horizontal-ebene Mehrschichtenmodell zur Erfassung der regionalen Auswirkungen. Die Modelleingabeparameter wurden in beiden Fällen direkt - ohne Anpassung in einer Modelleichung- aus den hydrothermischen Felddaten abgeleitet. Beide Modelle liefern eine gute Beschreibung der in der Natur beobachteten Temperaturverhältnisse. Bei der horizontal-ebenen Modellierung ist eine Diskretisierung des gesättigten Grundwasserbereichs in wenigstens zwei Modellschichten unerläßlich, da ein tiefenintegriertes Modell die Einschichtung des Emmesickerwassers im Grundwasserstrom nicht berücksichtigen kann. Bei größeren Flurabständen genügt es, mit dem Jahresmittelwert der Lufttemperaturen zu rechnen, während bei Flurabständen von wenigen Metern auch Lufttemperaturschwankungen berücksichtigt werden müssen. Die Auswirkungen der emmeinduzierten Temperaturabweichungen machen sich über eine Länge von ca. 1,5 bis 2 km bemerkbar. Für die Anwendung der Wärmetransportmodelle bedarf es neben der Kenntnis von integralen hydraulischen Feldgrößen insbesondere der Information über die Verteilung der Durchlässigkeiten im Untersuchungsgebiet sowohl in horizontaler als auch in vertikaler Richtung. Die Verfügbarkeit gesicherter Felddaten und deren Umsetzung in die entsprechenden Modelleingabeparameter ist für die praktische Anwendung von primärer Bedeutung.Item Open Access Experimentelle Bestimmung der transversalen Dispersion in einer Schichtenströmung : Zwischenbericht zu Ko 528/9-2(1981) Söll, Thomas; Kobus, HelmutDas Arbeitsprogramm des zweiten Jahres beinhaltet im wesentlichen die systematische Durchführung von Laborexperimenten mit Hilfe eines Versuchsstandes, mit dem der Zusammenhang zwischen transversaler Dispersion und dem konzentrationsabhängigen Dichteunterschied bestimmt werden kann. Daneben wurde der Versuch unternommen, die strömungsphysikalischen Phänomene und den Quervermischungsprozeß mit Hilfe von Näherungsansätzen analytisch zu beschreiben.Item Open Access Modellierung des großräumigen Wärmetransports im Grundwasser(1992) Söll, Thomas; Kobus, HelmutDie natürlichen Temperaturverhältnisse im Untergrund werden durch anthropogene Einflüsse und insbesondere durch hydraulische und thermische Nutzungen des Grundwassers verändert. Die Planung entsprechender Grundwasserbewirtschaftungsmaßnahmen erfordert Wärmetransportmodelle, welche eine Beschreibung des großräumigen Wärmetransports im Untergrund ermöglichen. Ziel des vorliegenden Beitrags war daher die Entwicklung und Erprobung numerischer Mehrschichtenmodelle, die zur Beschreibung der durch punktförmige Wärmequellen und -senken verursachten Temperaturveränderungen dienen können.Item Open Access Numerische Modellierung des Wärmetransports und Wärmehaushalts in Grundwasserleitern : Dokumentation des Wärmetransportmodells "Roehre"(1988) Söll, Thomas; Kobus, HelmutDas Programm wurde problemspezifisch zur Modellierung großräumiger Transportvorgänge in geschichteten Porengrundwasserleitern außerhalb des unmittelbaren Temperaturnahbereichs von Direktleitern entwickelt. Das Modell dient im einzelnen der Berechnung von instationären geogenen Temperaturfeldern im Grundwasser zufolge des natürlichen vertikalen Wärmeaustauschs (Wärmeleitung) mit der Atmosphäre und von anthropogenen Temperaturabweichungen vom geogenen Temperaturfeld.