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Abrasion in a concrete-lined sediment bypass tunnel is estimated using a Japanese state-of-the-art prediction model and validated by measured invert abrasion data at Asahi Reservoir, Japan. The model is described in detail, certain shortcomings are disclosed, and a revised version is proposed. The model consists of a kinetic energy term accounting for the impact by saltating particles, and a friction work term accounting for the grinding stress. It is found that the latter term yields concrete abrasion values being consistently a multiple compared to its kinetic term contradicting other research. Based on that, and a possible particle impact angle inconsistency, it is proposed to omit the friction work term. It is shown that the calculated abrasion is overestimated by 138% on average compared with that measured, if both terms are accounted for. However, promising results are obtained with only 30% overestimation by neglecting the friction work term.
Membrane contactors are a promising alternative for nitrogen removal and recovery from process water compared
to other physicochemical and biological sidestream treatment processes. Münster wastewater treatment plant (WWTP) is the first municipal WWTP in Germany operating a full-scale membrane contactor
system to improve the nitrogen elimination and recovery efficiency. Factors influencing the operation and membrane performance are investigated in an accompanying research project. Additional operational aspects of the applied membrane modules are investigated in detail using a bench-scale membrane contactor. First results of the full-scale application demonstrate a high nitrogen removal efficiency of >95%.
To achieve the sustainable use of dams, the development of methods for sediment management in reservoirs is required. One such method includes the use of Sediment Bypass Tunnels (SBTs) to divert sediment around a dam, thereby preventing sedimentation in the reservoir. However, SBTs are prone to severe invert abrasion caused by the high sediment flux. Therefore, it is necessary to establish a measurement system of the sediment transport rate in these tunnels. One system to measure sediment transport in rivers is the Swiss plate geophone, which can register plate vibrations caused by particle impact. In Japan, the Japanese pipe microphone is used, and sediment transport is measured based on the sound emitted by the particle impact. In this study an attempt was made to optimize the advantages of both systems by fixing a microphone and an acceleration sensor to a steel plate. The results of calibration experiments with this new system are presented and compared with the existing methods. It was found that the acceleration sensor can detect sediment particles larger than 2 mm in diameter. Moreover, a new parameter, referred to as the detection rate, was introduced to describe the correlation between the actual amount of sediment and the registered output. Finally, two parameters - the saturation rate and hit rate - are introduced and exhibit strong correlation with the detection rate.
Aufgaben sind genug da
(2004)
Bauatlas NRW: Analyse regionaler Potenziale für die Kreislaufführung von mineralischen Bauabfällen
(2020)
Beanspruchungen und Verformungen in zugfesten Gussrohrverbindungen beim grabenlosen Auswechseln
(2006)
BIM in der Lehre
(2017)
Biogene Schwefelsäurekorrosion in teilgefüllten Abwasserkanälen aus zementgebundenen Baustoffen
(1983)
Comparison of pollutant load calculation methods based on measured data - state of the investigation
(1990)
Das Sulfid-Problem lösen
(2008)
Die On-line-Messung von Stickstoff und Phosphat zur Prozeßautomatisierung von Belebungsstufen
(1993)
Stormwater quality models are usually calibrated using observed pollutographs. As current models still rely on simplified model concepts for pollutant accumulation and wash-off, calibration results for continuous pollutant concentrations are highly uncertain. In this paper, we introduce an innovative calibration approach based on total suspended solids (TSS) event load distribution. The approach is applied on stormwater quality models for a flat roof and a parking lot for which reliable distributions are available. Exponential functions are employed for both TSS buildup and wash-off. Model parameters are calibrated by means of an evolutionary algorithm to minimize the distance between a parameterized lognormal distribution function and the cumulated distribution of simulated TSS event loads. Since TSS event load characteristics are probabilistically considered, the approach especially respects the stochasticity of TSS buildup and wash-off and, therefore, improves conventional stormwater quality calibration concepts. The results show that both experimental models were calibrated with high goodness-of-fit (Kolmogorov–Smirnov test statistic: 0.05). However, it is shown that events with high TSS event loads (>0.8 percentile) are generally underestimated. While this leads to a relative deviation of −28% of total TSS loads for the parking lot, the error is compensated for the flat roof (+5%). Calibrated model parameters generally tend to generate wash-off proportional to runoff, which is indicated by mass-volume curves. The approach itself is, in general, applicable and creates a new opportunity to calibrate stormwater quality models especially when calibration data is limited.
Four dams in Japan and Switzerland with Sediment Bypass Tunnels (SBT) as a measure against reservoir sedimentation were monitored to analyse the effects of sediment supply on the downstream environment based on up- to downstream differences in geomorphological and biological characteristics. SBT operation times ranged from 93 years at Pfaffensprung and 17 at Asahi to only three years at Solis and no operation at Koshibu. Sediment grain size distribution was monitored, and microhabitats and invertebrates were analysed in terms of richness and composition. Results showed that grain sizes were coarser down- than upstream at dams with newly established SBTs, while they were similar or finer for dams with long SBT operation. Analysis of biotic data revealed that microhabitat and invertebrate richness was low directly below the dam but increased further downstream the longer the SBT operation. Sedentary species dominated at locations where bed conditions were stable, e.g. directly downstream of the dam at Koshibu. Recovery of downstream environment with increasing SBT operation time was disclosed by the Bray–Curtis similarity index, which evaluated an overlap between up- and downstream reaches for both microhabitat composition and invertebrate communities. With increasing operation time, both indices increased, revealing the positive effects of long-term SBT operation.
Experimentelle Standsicherheitsuntersuchung an einem gemauerten Abwasserkanal mit Eiquerschnitt
(1999)
Die Standsicherheitsbeurteilung alter gemauerter Kanäle mit Eiprofil wird dadurch erschwert, dass neben den Unwägbarkeiten der Materialeigenschaften und des Baugrundes keine Regeln zur Nachweisführung vorliegen. ln Anlehnung der Schnittgrößenermittlung an das Arbeitsblatt ATV-A 127 ergeben sich insbesondere bei bestimmten Tiefenlagen rechnerisch unzureichende Sicherheitsbeiwerte, die jedoch offensichtlich mit der örtlich erreichten Tragfähigkeit nicht übereinstimmen. Um die im Sammler-Baugrund-System auftretenden Lastabtragungen zu erkennen und um diese in einem Rechenmodell nachzubilden, wurden die Untersuchungen an einem Abwassersammler in Bremen durchgeführt.
Field Investigation on Hydroabrasion in High-Speed Sediment-Laden Flows at Sediment Bypass Tunnels
(2020)
Wear due to sediment particles in fluid flows, also termed hydroabrasion’ or simply ‘abrasion’, is an omnipresent issue at hydraulic structures as well as in bedrock rivers. However, interactions between flow field, particle motion, channel topography, material properties and abrasion have rarely been investigated on a prototype scale, leaving many open questions as to their quantitative interrelations. Therefore, we investigated hydroabrasion in a multi‐year field study at two Swiss Sediment Bypass Tunnels (SBTs). Abrasion depths of various invert materials, hydraulics and sediment transport conditions were determined and used to compute the abrasion coefficients kv of different abrasion models for high‐strength concrete and granite. The results reveal that these models are useful to estimate spatially averaged abrasion rates. The kv‐value is about one order of magnitude higher for granite than for high‐strength concrete, hence, using material‐specific abrasion coefficients enhances the prediction accuracy. Three‐dimensional flow structures, i.e., secondary currents occurring both, in the straight and curved sections of the tunnels cause incision channels, while also longitudinally undulating abrasion patterns were observed. Furthermore, hydroabrasion concentrated along joints and protruding edges. The maximum abrasion depths were roughly twice the mean abrasion depths, irrespective of hydraulics, sediment transport
conditions and invert material.
Friseurabwässer
(1994)
Für elastisch gebettete, kreiszylindrische Konstruktionen wird im Fall getrennter Belastungs- und Bettungswirkung das Last-Verschiebungsverhalten analysiert. Es zeigt sich, dass das System eine Grenzlast hat, nach deren Überschreitung die aufnehmbare Belastung absinkt. Für Anwendungsfälle in der Praxis und zur Auswertung von Modell- und Großversuchen wird ein Diagramm für die Ermittlung der Grenzlasten angegeben. Die untersuchten Bereiche des Steifigkeitsparameters ß und des Konstruktionsparameters k* umfasst Anwendungen wie Tunnelwandungen, Rohre und Rohrauskleidungen aus PVC und Polyethylen sowie Durchlässe aus kalt gewellten und kalt gebogenen Stahlblechen. Es wird die Gültigkeit des gewählten, linear elastischen Stoffgesetzes der Konstruktion abgegrenzt. Beim Erddruckproblem kann die Last- und Bettungswirkung nicht mehr voneinander getrennt werden. Hierfür werden Versuche und rechnerische Ansätze dargestellt, die einen Einblick in das Verhalten der Konstruktion bei Laststeigerung ermöglichen. Unter idealisierten Voraussetzungen existiert im überkritischen Bereich des zunächst mehrwelligen Beulproblems ein weiterer Indifferenzpunkt und eine einwellige Beulform.
Bedingt durch die zunehmende Mächtigkeit des Wasser führenden Deckgebirges wird bei neueren Schachtbauten der innere Ausbau als Verbundkonstruktion ausgeführt (Voerde, Sophia Jacoba 8): Ein Stahl- oder Gusseisenliner wird von einem dickwandigen Betonmantel mit außen liegendem, wasserdicht verschweißten Stahlmantel umschlossen. Die Verbundkonstruktion wird durch mit der Teufe anwachsende Druckkräfte beansprucht, die einen besonderen Stabilitätsnachweis des relativ dünnwandigen Liners verlangen. Es werden die Durchschlaglasten für unverankerte und verankerte Liner in Abhängigkeit vom Radius-/Wanddickenverhältnis angegeben. Die bei der Berechnung zu berücksichtigenden Imperfektionen, die Grenzwerte für die Annahme einer starren Bettung und weitere Gültigkeitsgrenzen für die Durchschlagslasten werden erläutert und Rechenverfahren für die Praxis aufbereitet.
Ab 2023 gelten in der EU neue Mindeststandards für die Wiederverwendung von aufbereitetem Abwasser – und damit auch in Deutschland. International ist die Wasserwiederverwendung schon länger ein relevantes Thema. Weltweites Bevölkerungswachstum und ein damit einhergehender steigender Wasserbedarf sowie die Folgen des globalen Klimawandels verringern zunehmend die Verfügbarkeit von Süßwasserressourcen. Aufbereitetes Abwasser kann ein wertvoller Ersatz für natürliche Wasserressourcen sein. Der aktuelle DWA-Themenband „Non-Potable Water Reuse – Development, Technologies and International Framework Conditions for Agricultural, Urban and Industrial Uses“ behandelt das breite Spektrum der Wasserwiederverwendung für Nutzungen, bei denen keine Trinkwasserqualität erforderlich ist. Der vorliegende Beitrag bietet einen Überblick über die im Themenband beschriebene Herangehensweise an die Wasserwiederverwendung und die damit verbundenen Herausforderungen.
Prozesswasser aus der Faulschlammentwässerung von kommunalen Kläranlagen stellt eine zusätzliche stoffliche Belastung der Anlage in Form von Stickstoff dar. Die Hauptkläranlage Münster betreibt zur Stickstoffentfernung und -rückgewinnung aus Prozesswasser eine innovative Membrankontaktorenanlage im großtechnischen Maßstab. Im Rahmen dieser Studie werden Auswirkungen auf die Leistung und den Betrieb der Membran sowie die Verwertung des produzierten Düngers untersucht. Erste Ergebnisse zeigen Stickstoffentfernungsleistungen von ca. 85 % und eine regionale Verwertbarkeit des produzierten Düngers.
Hydroabrasion tritt im alpinen Raum hauptsächlich bei Wasserbauwerken auf, die durch hohe Fließgeschwindigkeiten und große Sedimentfrachten belastet werden. Dies sind beispielswei-se Wehrschwellen in Flüssen, Wasserfassungen von Wasserkraftwerken und vor allem Sedi-mentumleitstollen. Letztere dienen dazu sedimentreiche Hochwasserspitzen um die Talsperre herum in den Unterlauf des Flusses zu leiten. Sie verhindern so eine fortschreitende Verlan-dung des Stauraums.
Es gibt verschiedene Konzepte, dem Problem der Hydroabrasion entgegen zu wirken. Einer-seits kann der Umleitstollen hydraulisch optimiert werden, um die Einwirkung auf die Sohle zu minimieren. Auf der anderen Seite kann deren Widerstand verbessert werden. An der Ver-suchsanstalt für Wasserbau, Hydrologie und Glaziologie (VAW) der ETH Zürich werden zur Zeit zwei Forschungsarbeiten durchgeführt, die sich jeweils diesen Aspekten widmen. Dieser Beitrag befasst sich mit der hydraulischen Optimierung von Sedimentumleitstollen mit Hilfe von großskaligen Laborversuchen.
In insgesamt drei Versuchsreihen werden die Mittelwert- und Turbulenz-Fließcharakteristik von schießendem Abfluss in einer Versuchsrinne mittels eines Laser-Doppler Anemometrie-Systems (LDA) aufgenommen, die Fortbewegungsart des Sediments mittels eines High-Speed Kamera-Systems analysiert sowie die Abrasion der Stollensohle untersucht. In Abhängigkeit des Sohlgefälles, des Durchflusses, der Größe und Menge der Sedimentfracht erfolgt die Fortbewegung des Sedimentkorns hüpfend, rollend oder gleitend und verursacht unterschied-liche Abrasionserscheinungen in der Stollensohle. Die Ergebnisse der LDA Experimente zei-gen, dass, abhängig vom Verhältnis Gerinnebreite zur Abflusstiefe, Sekundärströmungen auf-treten. Diese Sekundärströmungen beeinflussen im untersuchten Froude-Zahlenbereich 2, 4 und 8 das longitudinale Strömungsprofil sowie die Verteilung der Sohlen- bzw. Reynolds-Schubspannungen und der Turbulenzintensität und somit letztlich die Fortbewegungsart des Sedimentkorns in der Wassersäule.
Mittels der drei Versuchsreihen sollen bestmögliche hydraulische Bedingungen für Sedimen-tumleitstollen gefunden werden, um die Hydroabrasion und somit die Unterhaltskosten signi-fikant zu minimieren.
This report examines the strength of young and early age concrete that has been systematically exposed to horizontal, sinusoidal vibrations with varying vibration parameters. Specimens were subjected to vibrations of predefined vibration times (4–14 h) and the compressive strength was determined after a period of 28 days. It was found that the different parameters have no critical influence on compressive strength and that vibration prior to initial setting of the concrete can increase its strength. Additional information to examine the reasons for this increase was obtained by further investigations (nuclear magnetic resonance, x-ray diffraction, and thermogravimetric analysis).
Ten opzichte van de richtlijnen voor direct in de bodem ingebedde leidingen (In Duitsland betreft het de richtlijn ATV A127[1], in Frankrijk de Fascicule 70, in Nederland Cur n° 122 voor betonbuizen) vereist de richtlijn voor de statische berekening van linersystemen (kousrelining, u lining, buis in buislining...) voor de sanering van beschadigde riolen een grondig andere aanpak en berekeningsmethodiek. Onder meer zijn voor liners volgende parameters van belang: Toestand van de beschadigde leiding. Wanneer de oude leiding vervormd is, zal bij close fit renovatiesystemen zoals kousliners ook de liner zelf voorvervormingen vertonen. Bij deze onvolkomenheden wordt onderscheid gemaakt tussen lokale intrusie (opbolling) globale voorvervorming (ovalisatie); Materiaalkarakteristieken van de liner samenhangend met de uitharding (vorming van ringspleet enz.); Hoge drukspanningen door externe waterdruk in combinatie met de geringe wanddikte en de relatief lage elasticiteitsmodulus van de liner; De liggingcondities van de liner in de beschadigde leiding (aanwezigheid van scheuren, radiale en axiale verplaatsing enz..); Specifieke eigenschappen van de materialen waaruit de liner is opgebouwd (Elasticiteitsmodulus en buigtreksterkte op lange termijn) Vragen in verband met de stabiliteit van saneringsystemen werden de afgelopen jaren uitgebreid in internationale fora en wereldwijd bediscussieerd, [2] tot [5], en om de mechanische draagkracht ervan na te gaan werden omvangrijke proeven uitgevoerd, [2], [4], [6], [12] en [18]. Aan de hand van het document Merkblatt ATV-M 127-2 [14] is het mogelijk om statische berekeningen op een voor liners adequate wijze uit te voeren en is het mogelijk controleberekeningen uit te voeren zoals dit in Duitsland in het document Merkblatt ATV-M 143-3 [13] geëist wordt.
The construction sector is one of the largest consumers of raw materials and energy, as well as a producer of CO2 in the European Union. To reduce environmental pollution and to preserve raw materials and energy, resource-efficient building elements must be designed. Even if laws demand resource-efficient product design in the building sector, there is no independent evaluation system for the resource efficiency of building elements (e.g., walls, roofs, floors). Such an evaluation should take the whole life cycle into account. The measurement of reusability and recyclability is therefore necessary. This article, therefore, describes the development of an evaluation system for reusability and recyclability to be included in resource efficiency assessment. Existing approaches and the special requirements of the building sector are considered. Finally, a practical example shows that the developed system is suitable for the assessment of reusability and recyclability. It can be used for the comparison of different construction methods or for the comparison of specific designs or products; thus, the evaluation system is helpful for architects as well as for product designers.
Während über die Erfassung und Bewertung des Bauzustands kleinformatiger Abwasserkanäle inzwischen umfangreich berichtet wurde, liegen über begehbare Kanäle nur wenige Veröffentlichungen vor. Als Teil einer umfassenden Bestandsaufnahme werden Methoden vorgestellt, wie bei Mauerwerkskanälen die Bauzustandserfassung durch Begehungen und ergänzende Untersuchungen erfolgen kann. Ferner werden Verfahren zur Bewertung des Kanalmilieus, der Baustoffverhältnisse und insbesondere der statischen Tragfähigkeit aufgezeigt. Diese Methoden sind teilweise auf begehbare Kanäle aus anderen Baustoffen übertragbar.
Im Rahmen des Forschungsprojekts „Ressourcenplan im Quartier – R2Q“ startete im Frühjahr 2019 ein großer Forschungsverbund aus Hochschulen, wissenschaftlichen Instituten, Praxispartnern und einer Kommune, um die Verwendung der Ressourcen Wasser, Fläche, Baustoffe und Energie in Quartieren zu bilanzieren und zu bewerten, damit ihre effiziente Verwendung im Quartier mit Hilfe neuer rechtlicher Festsetzungen zukünftig gewährleistet werden kann.