Dipl.-Ing. Gudrun Hillebrand
Coupling of near and far-field models für prediction of treated sewage effluent discharges into coastal ocean

Viele Küstenstädte leiten gereinigtes Abwasser von den Kläranlagen direkt in den Ozean. Um hierbei die Auswirkungen der noch vorhandenen, unvermeidlichen Restschadstoffe auf die Gewässerqualität zu bestimmen sind Computermodelle unumgänglich. Infolge der großen räumlichen und zeitlichen Bereiche, in denen sich die Stoffe z.B. entlang eines Küstenstreifens mit den vorherrschenden Strömungen und Gezeiten bewegen können ist die Anwendung eines einzigen Modells nicht möglich. Am IfH werden zur Zeit zwei Modelle betrieben und weiterentwickelt, die sich mit dieser Problematik befassen. Als Nahfeldprogramm (direkt nach der Einleitung, wo Einleitungsgeometrien und Ströme ein hohes Gewicht haben) wird das Modell Cormix angewandt. Als Fernfeldprogramm (zur Simulation der zeitlich und räumlich variablen Strömungen und Dichteänderungen) wird das Modell Delft3D von Delft Hydraulics angewandt. Frau Hillebrand hatte die Aufgabe, das Programm Delft3D, welches die Flachwassergleichungen auf einem 3-dimensionalen Gitter löst, bezüglich Möglichkeiten der Modellierung von Abwassereinleitungsprozesse zu untersuchen und zu testen. Das Programm, welches Pre- and Postprocessing beinhaltet wurde von Delft Hydraulics zur Verfügung gestellt. Sie musste anhand eines einfachen Beispieles (Abwassereinleitung in rechteckförmige Domain unter stationären Bedingungen) die Prozessbeschreibung und Analyse bei veränderten Parametern (Umgebungsparameter, Abwassereigenschaften und Charakteristika des Rechengebiets) analysieren. Die Ergebnisse der Variation der Einleitungs- und Umgebungsparameter, sowie der Gitterweite mussten mit Ergebnissen der Berechnungen mit dem Nahfeldmodell Cormix verglichen werden. Der Vergleich zeigt, dass das Fernfeldmodell tendenziell niedrigere Einschichtungshöhen, eine größere Dicke der Abwasserfahne, eine durch schwächere Dichteströmungen verursachte geringere Breite der Fahne und eine höhere Durchmischung des Abwassers mit dem Umgebungsfluid als das Nahfeldmodell liefert. Die Ergebnisse des Fernfeldmodells sind stark von der Gitterweite des Rechengitters abhängig. Auf der Basis dieser Vergleichsrechnungen werden Empfehlungen in Bezug auf das Koppeln von Nah- und Fernfeldmodellen ausgesprochen. Diese Empfehlungen sind bei zukünftigen Ingenieuranwendungen zur Planung von Einleitungen in Küsten- bzw. Seengewässer durch Ingenieurbüros sowie deren Überprüfung durch Umweltbehörden unersetzlich.

1.000 € für Dipl.-Ing. Gudrun Hillebrand – Diplomarbeit