Verbundforschungsprojekt BodenseeOnline Online Was ist für die Praxis zu erwarten? Dr.-Ing. R. Schick Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee-Rhein (AWBR) Teilprojekt 5: Anwendungsbezogene Fragestellungen aus Sicht der Wasserversorgungsunternehmen IKE IWS ILK 2 Wer sind wir? Arbeitsgemeinschaft Wasserwerke Bodensee Rhein Die AWBR ist eine Interessensgemeinschaft, die auf Eigeninitiative und Eigenverantwortung von über 70 Wasserversorgungsunternehmen basiert und sich über Grenzen hinweg auf regionaler, nationaler und internationaler Ebene für die Belange des vorsorgenden Gewässerschutzes und einer nachhaltigen Trinkwasserversorgung einsetzt. Die AWBR dient ausschließlich gemeinnützigen Zwecken und strebt keinen Gewinn an. Online 3 Tätigkeitsgebiet der AWBR Voralpenseen und Bodensee • Wassereinzugsgebiet des Rheins von den Quellen bis zur Mündung des Neckars • Wassereinzugsgebiet der oberen Donau von der Quelle bis zur Entnahmestelle des ZV Landeswasserversorgung Insgesamt werden durch die Wasserwerke im Tätigkeitsbereich der AWBR ca. 10 Mio. Menschen mit Trinkwasser versorgt Online 5 Motivation AWBR Modellhafte Nachbildung und Vorhersagen für hydraulische, biologische und physikalisch/chemische Vorgänge im See bei typischen Wind-, Schichtungs- und Zu-/Abflussverhältnissen Entscheidungshilfen für den „Normalfall“ und im Falle von Haverien, Unfällen und außergewöhnlichen Naturereignissen Meteorologische Einflüsse Biologische, physikalisch/chemische Prozessabläufe im See (Wind, Sonne) St Abfluss, Entnahme Stoffeinträge of S fw ee ec int hs er elv ne or gä ng e „Input“ online Messdaten Zuflüsse St of S fw ee ec int hs er elv ne or gä Hydrodynamik ng e Partikeltransport „Output“ weitergehende Erkenntnisgewinne Online 6 Teilprojekt 5: AWBR AWBR = Ansprechpartner für potentielle Nutzer Internationale Vereinigungen, Behörden, Fachinstitute, Interessensverbände, Industrie/Gewerbe, Städte/Gemeinde, Öffentlichkeit = „Bindeglied“ zwischen Anwender/Nutzer von „BodenseeOnline“ und wissenschaftlichen Institutionen = Garant für die Berücksichtigung praxis- und anwendungsorientierter Fragestellungen/Aspekte = Vertreter der Interessen der Wasserversorgungsunternehmen Online 7 Anforderungen an „BodenseeOnline“ aus Sicht der Wasserversorgung Zentrale Frage: „Innerhalb welches Zeitraumes gelangt ein gelöster/partikulärer Wasserinhaltsstoff mit welcher Konzentration zu welcher Wasserfassung und wie lange ist mit einer Beeinträchtigung zu rechnen? „Normalbetrieb“ Außergewöhnliche Ereignisse Vorhersagen zur Rohwasserbeschaffenheit „Sofort“-Hilfe im Falle von Unfällen/Haverien Einschichtung der Zuflüsse (insbesondere Alpenrhein Auswirkungen von Naturphänomene/Katastrophen Eintrag von Schwebstoffen und Treibholz über Zuflüsse Schadstoffeintrag durch punktuelle und diffuse Quellen Schadstoffeintrag über die Atmosphäre Einfluss der Klimaentwicklung Online 8 Anforderungen an „BodenseeOnline“ aus Sicht der Wasserversorgung Zentrale Frage: „Innerhalb welches Zeitraumes gelangt ein gelöster/partikulärer Wasserinhaltsstoff mit welcher Konzentration zu welcher Wasserfassung und wie lange ist mit einer Beeinträchtigung zu rechnen? Außergewöhnliche Ereignisse Vorhersagen zur Rohwasserbeschaffenheit „Sofort“-Hilfe im Falle von Unfällen/Haverien Einschichtung der Zuflüsse (insbesondere Alpenrhein Auswirkungen von Naturphänomene/Katastrophen Schadstoffeintrag durch punktuelle und diffuse Quellen Be is Eintrag von Schwebstoffen und Treibholz über Zuflüsse pi el e „Normalbetrieb“ Online 10 Beispiel 1: 3000 Pegel Konstanz [m] 5,00 2500 2000 1500 1000 500 4,00 3,50 3,00 2,50 Wasserführung Alpenrhein (August/Sept. 2005) 20 .8 .0 5 25 .8 .0 5 30 .8 .0 5 4. 9. 05 9. 9. 05 14 .9 .0 5 19 .9 .0 5 .0 5 19 .9 .0 5 14 .9 9. 0 5 5 9. 9. 0 4. .0 5 30 .8 .0 5 25 .8 .0 5 4,50 2,00 0 20 .8 Zufluss Alpenrhein [m³/s] Starkregen-Ereignis 2005 Pegel Konstanz (August/Sept. 2005) Online 11 Beispiel 1: Starkregen-Ereignis 2005 ZV BWV Sipplingen SWW Friedrichshafen BWV Bodman Überlingen D E U T S C H L A N SWW D Meersburg Nonnenhorn Hagnau Immenstaad Friedrichshafen Egg Konstanz Steckborn Kreuzlingen SCHWEIZ Romanshorn Amriswil Arbon Frasnacht Thal Rorschach St. Gallen Lindau ÖSTERREICH Seewasserwerke am Bodensee Online 12 Beispiel 1: Starkregen-Ereignis 2005 1000,0 Trübung des Wassers im Bereich der jeweiligen Entnahmestelle Trübung [FNU] 100,0 10,0 Seewasserwerk Lindau 1,0 Seewasserwerk Friedrichshafen „Normalbereich“ ZV Bodensee-Wasserversorgung 0,1 .8 0 2 .8 5 2 .8 0 3 9 4. 9 9. .9 4 1 .9 9 1 Online 13 Beispiel 1: Starkregen-Ereignis 2005 „Normalfall“ „Starkregen-Ereignis“ Trübung: 0,5 FNU Partikelanzahl (dp > 1µm): 15.000 ml-1 Trübung: 5 - 6 FNU Partikelanzahl (dp > 1µm): 300.000 ml-1 Mikroskopische Untersuchungen Bodenseewasser aus 60 m Tiefe (BWV) Online 14 Beispiel 1: Starkregen-Ereignis 2005 Trübung [FNU] 0 0 Seetiefe [m] 20 40 0,5 1 1,5 2 2,5 3 3,5 4 Trübung des Bodenseewassers (Überlinger Seeteil) 60 80 100 120 „Normalfall“ (06.04.2005) Starkregen-Ereignis (20.09.2005) 140 Online 15 Beispiel 1: Starkregen-Ereignis 2005 Oberflächennahe Verteilung von partikulären Wasserinhaltsstoffen → Teilprojekt 1 Sedimentationsvorgänge von partikulären Wasserinhaltsstoffen → Teilprojekt 3 Online 16 Beispiel 2: Prozessabläufe im Bodensee Untersuchungen zum partikelgebundenen Schadstofftransport im Bodensee Gefahrguttransport via Straße/Bahn Biogene Calcitfällung Adsorption von Mikroverunreinigungen an Partikeln vertikale/horizontale Partikelverfrachtung Online 18 Beispiel 2: Prozessabläufe im Bodensee Adsorption von Schadstoffen Photosynthese CO2, HCO3-, CO32-, Ca2+ Temperatur, pH-Wert Horizontale/vertikale Partikelverfrachtung in Entnahmetiefe (Sedimentation, strömungsbedingte Verfrachtung) Wasserentnahme Online 19 Erste orientierende Ergebnisse Ausfällung von Calcit Zeitlicher Verlauf des pH-Wertes Adsorption von BTEXAromaten an Calcit 10,5 120 pH-Wert 9,5 Konzentration [µg/L] pH0 = 10,5 pH0 = 9,3 pH0 = 8,3 10,0 9,0 8,5 8,0 100 80 60 Benzol Toluol Ethylbenzol 40 20 0 0 1 2 3 4 5 Versuchszeit [h] 6 7 0 4 8 12 16 20 Versuchszeit [h] 24 Online 20 Weitere Vorgehensweise PC-unterstützte Simulation der Vorgänge zur biogenen Calcitfällung (→ Teilprojekt 4) • Modelltheoretische Betrachtung zur Adsorption von Schadstoffen • Nachbildung der Vorgänge zur Partikelverfrachtung (Sedimentation, Strömung) Online 21 www.bodenseeonline.de Online