Wasserhaushalt und Wirksamkeit mehrschichtiger Abdecksysteme für Deponien und Altlasten:
Gespeichert in:
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| Format: | Abschlussarbeit Buch |
| Sprache: | German |
| Veröffentlicht: |
Hamburg
Verein zur Förderung der Bodenkunde
1993
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| Schriftenreihe: | Hamburger bodenkundliche Arbeiten
22 |
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Inhaltsverzeichnis
Redaktionelle Vorbemerkungen..................................... V
Zusammenfassung .............................................. VII
Abstract....................................................... XI
1 Die Einkapselung von Deponien und Altlasten..................... 1
1.1 Strategien und Ziele..................................... 1
1.2 Oberflächenabdichtung - Stand der Technik und des Wissens....... 3
1.2.1 Bindige mineralische Dichtschichten..................... 4
1.2.2 Kunststoff-Dichtungsbahnen .......................... 8
1.2.3 Kapillarsperren.................................... 10
1.2.4 Kombinationsdichtungen............................. 12
1.2.5 Wie dicht ist dicht?................................. 13
2 Theoretische Grundlagen der Untersuchung...................... 14
2.1 Wasserhaushaltsgleichung ................................ 14
2.2 Verdunstung.......................................... 15
2.3 Wasserbewegung im Boden............................... 17
2.3.1 Potentialkonzept................................... 18
2.3.2 Wassertransport................................... 22
2.3.2.1 Bewegung in flüssiger Phase..................... 22
2.3.2.2 Wasserbewegung in der Gasphase ................ 26
2.3.2.3 Die Bedeutung der Porenstruktur für die Wasserbewegung 27
2.3.2.4 Möglichkeiten der Modellierung der Wasserbewegung in
Abdecksystemen durch numerische Simulation........ 29
3 Untersuchungskonzept ...................................... 32
3.1 Die Oberflächenabdichtung der Deponie Georgswerder............ 32
3.2 Ansatz und Ziele der Untersuchung.......................... 33
3.3 Aufbau der Meßanlage .................................. 35
3.3.1 Lage und Schichtaufbau der Untersuchungsvarianten........ 36
3.3.2 Randbegrenzung und Wasserfassung der Testfelder ........ 40
3.4 Meßprogramm......................................... 45
4 Herstellung und Betrieb der MeSanlage.......................... 47
4.1 Planung der Testfelder................................... 47
4.2 Bau der Testfelder...................................... 47
4.3 Qualitätssicherung...................................... 62
4.4 Setzungen............................................ 65
4.5 Vegetationsentwicklung .................................. 70
4.6 Meßbetrieb und Datengrundlage............................ 75
Meßtechnik und methodische Ergebnisse........................ 77
5.1 Abflußmessungen ...................................... 77
5.1.1 Abflüsse mit hoher Intensität (Oberflächen- und Flächen-
dränageabfluß).................................... 77
5.1.2 Abflüsse mit geringer Intensität (Lateraler Abfluß im Decksubstrat,
Abflüsse unter den Dichtsystemen und Kapillarsperrenabflüsse) . 81
5.2 Bodenhydrologische Messungen............................ 84
5.2.1 Bestimmung des Bodenwassergehatts mit der Neutronensonde . 85
5.2.2 Bestimmung des hydraulischen Potentials des Bodenwassers
mit Tensiometern.................................. 98
5.3 Meteorologische Parameter ...............................120
5.3.1 Niederschlag.....................................120
5.3.2 Lufttemperatur und Luftfeuchte ........................131
5.3.3 Luftdruck........................................131
5.3.4 Windgeschwindigkeit und Windrichtung ..................132
5.3.5 Strahlungsbilanz...................................132
5.3.6 Messung der Bodentemperatur mit Platin-Widerstands-
thermometern ....................................132
5.4 Datenerfassung und -Verarbeitung...........................134
Materialeigenschatten - Methoden und Ergebnisse.................138
6.1 Korngrößenzusammensetzung .............................138
6.2 Tonmineralzusammensetzung..............................145
6.3 Elementgehalte ........................................150
6.3.1 Anorganischer und organischer Kohlenstoff, Carbonat, pH-Wert . 150
6.3.2 Sonstige Feststoffgehalte und Inhaltsstoffe der Abflüsse ......152
6.4 Konsistenzgrenzen......................................152
6.5 Wasseraufnahmevermögen und Wasserbindegrad ...............154
6.6 Scherfestigkeit.........................................154
6.7 Komdichte............................................157
6.8 Proctordichte und optimaler Wassergehalt.....................158
6.9 Dichte, Trockendichte, Lagerungsdichte und Verdichtungsgrad......159
6.10 Porenvolumen.........................................170
6.11 Porengrößenverteilung...................................175
-III-
6.12 Wassergehalt und Sättigungszahl ...........................181
6.13 Gesättigte Wasserleitfähigkeit ..............................188
6.14 Ungesättigte Wasserleitfähigkeit ............................192
Der Wasserhaushalt der Testfelder .............................197
7.1 Vergleich der klimatischen Wasserbilanz während der Meßperiode
mit dem langjährigen Mittel in Hamburg.......................199
7.2 Der Wasserhaushalt der Testfelder S1 und F1 in hoher zeitlicher
Auflösung............................................203
7.2.1 Niederschlag.....................................209
7.2.2 Verdunstung .....................................210
7.2.3 Oberflächenabfluß .................................211
7.2.4 Lateraler Abfluß im Decksubstrat.......................212
7.2.5 Rachendränageabfluß...............................214
7.3 Die Jahresbilanzen des Wasserhaushalts aller Testfelder...........219
Wasserflüsse in den Dichtsystemen.............................229
8.1 Abflüsse .............................................229
8.1.1 Bindige mineralische Dichtungen (Testfelder S1 und F1) ......229
8.1.2 Erweiterte Kapillarsperre (Testfeld S3) ...................240
8.1.3 Kombinationsdichtungen (Testfelder S2 und F2)............245
8.1.4 Standarddichtsystem der Oberen Abdeckung in Georgswerder
(Testfeld F3) .....................................248
8.2 Tracer- und Infiltrationsversuche............................251
8.2.1 Tracerversuch auf Testfeld F1 .........................251
8.2.2 Infiltrationsversuch mit einem geschlossenen Doppelring-
infiltrometer ......................................254
8.3 Die Zeitverläufe des hydraulischen Potentials und des Wassergehalts
in den Dichtungen......................................262
8.3.1 Bindige mineralische Dichtungen ohne bedeckende
PEHD-Bahnen....................................262
8.3.2 Erweiterte Kapillarsperre.............................268
8.3.3 Kombinationsdichtung ..............................271
8.4 Der Einfluß der Bodentemperatur auf die Wasserbewegung in den
Dichtungen...........................................276
8.5 Der Einfluß von Deponiegas auf die Wasserbewegung in den
Dichtungen...........................................282
8.6 Aufgrabungen und visuelle Inspektion der Abdecksysteme .........283
-IV-
9 Vergleichende Bewertung der Dichtsysteme......................289
9.1 Bindige mineralische Dichtungen ohne bedeckende Kunststoff-
Dichtungsbahnen ......................................293
9.2 Die erweiterte Kapillarsperre...............................297
9.3 Kombinationsdichtungen aus verschweißten PEHD-Dichtungsbahnen
über bindiger mineralischer Dichtung ........................298
9.4 Standardaufbau der Oberen Abdeckung in Georgswerder..........300
10 Folgerungen für Planung, Bau und Überwachung von Abdecksystemen
und offene Fragen..........................................302
10.1 Optimierung des Wasserhaushalts oberhalb der Dichtungen........302
10.2 Aufbau der Dichtungen...................................302
11 Verzeichnisse .............................................305
11.1 Literaturverzeichnis......................................305
11.2 Softwareverzeichnis.....................................320
11.3 Abbildungen ..........................................321
11.4 Tabellen .............................................326
11.5 Photos (im Anhang).....................................328
11.6 Tabellen im Anhang.....................................330
Anhang ....................................................... 0
Photos................................................... 1
Tabellen.................................................. 29
|
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