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Studienprojekt ENGEES 2019/2020

Von Oktober 2019 bis März 2020 arbeiteten zwei Gruppen von 3 Studenten an einem betreuten Projekt im Rahmen der "licence-professionelle Pegeur" des ENGEES (Nationale Hochschule für Wasser- und Umwelttechnik Straßburg). Das Projekt befasste sich mit dem Transfer von Bioziden von Fassaden ins Grundwasser in einem Ökoquartier in der Eurometropole Straßburg.

Das Ziel der studentischen Projektarbeit war, relevante Informationen über die Wasserbilanz und den Biozidtransfer im Ökoquartier Adelshoffen (Schiltigheim, Frankreich) zu sammeln (Abbildung 1). Die Arbeit umfasste die Analyse von Klimadaten (Temperatur, Feuchtigkeit und Niederschlag), die Charakterisierung der Gebäude (Orientierung, Fläche, Art der Fassade), die Analyse der Auffangflächen (Durchlässigkeit, Art der Oberfläche) und die Modellierung mit FreWaB-Plus  zur Abschätzung des Biozidtransfers von Fassaden ins Grundwasser.

 

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Abbildung 1 Hauptmerkmale des untersuchten Standorts: ein Versickerungsbecken (blau) und ein Graben (grün) zum Sammeln des Regenwassers und ein Abflusssystem (orange) zur Ableitung des Wassers in das Versickerungssystem

 

Die Klimadaten wurden vom Météo France von nahen gelegenen Stationen (botanischer Garten Straßburg und Flughafen Entzheim) gesammelt. Aufgrund der räumlichen Nähe wurden Daten aus dem Botanischen Garten verwendet und bei fehlenden Daten mit Werten der Wetterstation Entzheim ergänzt. Alle Daten wurden so formatiert, dass sie in das FreWaB-Plus-Modell eingefügt werden können.

Die Höhe der Gebäude wurde unter Verwendung von LIDAR-Daten (Light Detection and Ranging) ausgewertet (Abbildung 2).  Weitere Parameter an den Gebäuden wurden durch Feldbesichtigungen und georeferenzierte Fotos erfasst. Dazu gehörte Balkone, Vegetation an den Fassaden, der Zustand der Fassaden und die Kategorisierung der Dächer (z.B. flach, konventionell, begrünt). Informationen über die Wasserbilanz des Ökoquartiers, die Abflusssysteme und die Infiltrationsrate wurden in Feldstudien und auf der Grundlage technischer Berichte gesammelt. Verschiedene Oberflächen wurden in Abhängigkeit von ihrer Durchlässigkeit und ihrem Material in Kategorien eingeteilt. Die spezifischen Eigenschaften von Gebäuden und Flächen wurden digitalisiert (Abbildung 3).

 

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Abbildung 2 Höhe der Gebäude im Untersuchungsgebiet Adelshoffen (Lidar Daten der Eurometropole Straßburg)

 

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Abbildung 3 Gebäude- und Oberflächenmaterial sowie Lage des Querschnitts aus Abbildung 4 (rot)

 

Eine detaillierte Analyse des Abflusssystems und des Versickerungsbeckens wurde durchgeführt. Wasser, das nicht direkt in den Boden versickert, wird in einem Abflusssystem gesammelt und entweder in ein Versickerungsbecken oder einen Graben geleitet. Das Becken besteht aus einem undurchlässigen Abschnitt mit Wasservegetation und einem Überlauf. Der Überlauf ist so konzipiert, dass das Wasser besser versickern kann. Zusätzlich wurden Versickerungsbrunnen installiert, um die Filtration in tiefere Bodenschichten zu verbessern. Der Graben sammelt den Oberflächenabfluss aus etwa der Hälfte des Ökoquartiers. Aufgrund des darunter liegenden Bodens (Löß) kann nur wenig Wasser im Graben versickern. Ein Überlaufrohr ermöglicht, dass überschüssiges Wasser in das Versickerungsbecken fließen kann (Abbildung 4). 

 

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Abbildung 4 Schematischer Querschnitt des Versickerungssystems

 

In einem ersten Ansatz des FreWaB-Plus-Modells wurde die Wasserbilanz ermittelt. Eine erste Simulation ergab einen Abfluss von ca. 50 %, eine Versickerung von 25 % und eine Verdunstung von 25 %. Obwohl der Oberflächenabfluss hoch ist, wird dieses Wasser im Becken und Graben gesammelt und durch langsame Infiltration dem Grundwasser zugeführt. Erste Schätzungen der jährlichen Biozidfreisetzung liegen im Bereich von mehreren hundert Milligramm für Diuron, Terbutryn und Octilinon für das gesamte Einzugsgebiet.

In den nächsten Schritten können verschiedene Szenarien für den Standort modelliert und mit Feldmessungen von Bioziden im Wasser (im Becken und bei Regenereignissen) und im Boden verglichen werden.