Günter Braun

slope-2d

simuliert den Wasserhaushalt von Deponieabdichtungssystemen.

Programmentwicklung in FORTRAN-77: Günter Braun



Oberflächenabdichtungen sollen das Eindringen von Wasser in einen
Müllkörper verhindern und so die Gefahr eines Austrags von Schadstoffen
in das Grundwasser reduzieren.

Die Technische Abweisung Siedlungsabfall - TASI - schreibt eine
Kombinationsdichtung bestehend aus einer 2.5 mm starken
Polyethylenfolie über einer mineralischen Dichtung (z.B. aus Ton)
als Regelbauwerk vor. Sie erlaubt aber auch kostengünstigere Alternativen,
sofern der Nachweis der Gleichwertigkeit geführt wird.


Mit dem Programm slope-2d kann diese Gleichwertigtkeit bzgl. des
Wasserhaushaltes ermittelt werden.

slope-2d beruht auf einer numerischen Lösung der Fokker-Planck-Gleichung,
einer partiellen Differentialgleichung (PDE), die durch Verknüpfung des
Darcy-Gesetzes mit der Kontinuitätsgleichung entsteht.

slope-2d wurde in FORTRAN-77 geschrieben. Zur numerischen Lösung
der PDE stehen vier Verfahren zur Verfügung:

  • PCADI - Predictor-Corrector-Alternating-Direction-Implicit nach Hornung u. Messing,
  • ADIPIT - ein iteratives quasi - Newton - ADI - Verfahren,
  • LSOR - line successive overrelaxation und
  • das DuFort - Fraenkel Verfahren.
slope-2d ermöglicht die Optimierung des Wasserhaushaltes in Abhängigkeit von
  • der Hangneigung,
  • den bodenphysikalischen Eigenschaften,
  • den klimatischen Bedingungen und
  • der Vegetation.

 


Diskretisierung eines Multi-Barriere-Systems nach dem Prinzip der Kapillar-Sperre

 

Bodenwassercharakteristik

Mit dem Vorprogramm param.exe können aus den im Labor ermittelten
pF- und Kf-Werten die bodenphysikalischen Systemfunktionen auf der Basis
des van Genuchten - Mualem - Modells bestimmt werden.

 

 

 


Durchwurzelungsintensität

Die Durchwurzelungsintensität für die jeweiligen Kompartimente werden interaktiv
eingegeben.

 


Die aktuelle EvapoTranspiration

 

 

slope-2d berechnet die potentielle EvapoTranspiration nach Penman.
Die aktuelle Transpiration (aT) ist eine Funktion der potentiellen
Transpiration (pT) und der Saugspannung im Wurzelraum.
Die Reduktionsfunktion für die jeweilige Vegetation kann
interaktiv modifiziert werden.


Modell-Ergebnisse

 


Wie die Modellergebnisse für das Jahr 1989 zeigen, ist die Oberflächenabdichtung
der Deponie Georgswerder bzgl. der Wassertransportprozesse ein ausgesprochen
dynamisches System.

Nach Auffassung eines Gutachters, der an dieser Stelle sicherlich nicht mehr
namentlich genannt werden möchte, ist Ende Dezember 1989 ein Systemzustand
nahe Feldkapazität zu erwarten.
Die Fokker-Planck-Gleichung kennt einen solchen Zustand nicht.