Forschung

Fakultät Bauingenieurwesen

Forschung

Viele Länder im Mittleren Osten mit einem ariden bis semiariden Klima sind mit einem starken Bevölkerungswachstum konfrontiert. Der erhöhte Wasserbedarf in Verbindung mit der relativ geringen Wasserverfügbarkeit führt in der Region zum Absinken des Grundwasserspiegels, dem Eindringen von Salzwasser und Geländesetzungen. Die Anwendung von Techniken der künstlichen Grundwasseranreicherung (MAR – Managed Aquifer Recharge) kann dem entgegen wirken und eine weitere Erschöpfung der Grundwasserressourcen begrenzen. Ziel des FEMAR-Projektes ist es, die Einführung von MAR-Methoden in vier Zielregionen – Iran, Jordanien, Libanon und Syrien – zu unterstützen.

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Der Bedarf an Trink- und Bewässerungswasser in Indien steigt rapide, während die Grundwasserstände durch zu große Wasserentnahmen weiter sinken. In Küstenbereichen kommt es zur Versalzung des Grundwassers. Aufgrund mangelnder sanitärer Einrichtungen weisen viele Wasservorkommen hohe Keimbelastungen auf. Das CCRBF Verbundvorhaben hat die Vision einer Trinkwasserproduktion von bis zu 5% bis 2030 in Indien durch eine stärkere Nutzung naturnaher Verfahren, wie der Uferfiltration als Element der Grundwasseranreicherung, sowie bepflanzter Bodenfilter.

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Ziele des Verbundvorhabens AquaViet sind die Konzeption und Demonstration einer Trinkwasserversorgung mit aufbereitetem Uferfiltrat in Vietnam. Dazu sollen die Vorteile und Einsatzgrenzen der Uferfiltration unter schwierigen Randbedingungen – Hochwasserrisiko und hohe Belastung hinsichtlich Trübung, natürlicher organischer Wasserinhaltsstoffe, anthropogener Spurenstoffe, Ammonium, Arsen, Eisen, Mangan und pathogener Mikroorganismen bewertet werden. Außerdem werden Lösungen für die Auslegung und den Betrieb von Anlagen zur Wasser-gewinnung und -aufbereitung erarbeitet. Es soll ein Masterplan zur Anwendung der Uferfiltration in Vietnam und einer kosten-günstigen anschließenden Wasseraufbereitung mit geeigneten Monitoringsystemen entstehen.

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laufend

Yasmin Adomat: Entwicklung risikobasierter Monitoringkonzepte für die Uferfiltrat-Gewinnung zur Trinkwasserversorgung (kooperative Promotion TU Dresden – HTW Dresden)

Ngoc Anh Hoang: Science-based master plan for bank filtration water supply in Vietnam (kooperative Promotion TU Dresden – HTW Dresden)

Gustavo Covatti: Hydrochemical aspects of riverbank filtration in Vietnam (kooperative Promotion TU Dresden – HTW Dresden)

Elnaz Zehtabian: Numerical and experimental modelling of flow and contaminant transport during riverbank filtration (cooperative Promotion TU Dresden – HTW Dresden)

Felix Heumer: Sicherheit der Trinkwasserversorgung in kleinen bis mittelständischen WVU - Bewertung und Entwicklung der Risikofeststellung und Ableitung von Maßnahmen der Risikominimierung (kooperative Promotion Uni Rostock – HTW Dresden)

2021

Philipp Otter: Multiple objectives of solar driven inline electrolytic oxidant production for water treatment (kooperative Promotion TU Dresden – HTW Dresden)

2020

Thomas Voltz: Beitrag zum Energiemanagement in kleinen und mittleren Wasserversorgungsunternehmen (kooperative Promotion TU Dresden – HTW Dresden)

Die Uferfiltration ist seit mehr als 20 Jahren ein Forschungsschwerpunkt im Lehrgebiet Wasserwesen. In Deutschland laufen vor allem Arbeiten zur Uferfiltration an der Elbe und anderen Gewässern in Sachsen. Mit zahlreichen Publikationen und internationalen Projekte ist die HTW Dresden inzwischen weltweit ein gefragter Partner für Uferfiltrationsprojekte und Weiterbildungen.

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Zur Gewährleistung der Umstellung von konventionellen auf erneuerbare Energien werden derzeit in Deutschland aber auch weltweit große Photovoltaik-Freiflächenanlagen gebaut. Die Auswirkungen dieser Anlagen auf den Boden- und Gebietswasserhaushalt sind weitestgehend unbekannt.

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„Kenya Vision 2030“ identifiziert den Bergbau als eine der sieben Säulen der wirtschaftlichen Entwicklung Kenias. Um diese Entwicklung voranzutreiben und nachhaltig zu gestalten, fehlt es im Land sowohl an Bergbauingenieuren, Managern als auch Experten im Umweltbereich.

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  • Unterstützung von kleinen und mittleren Wasserversorgern in der Region in der Vorplanung von Energiemaßnahmen
  • Arbeiten im Rahmen einer Promotion seit 2013 umfassen folgende Themen: (1) Energiemanagement gemäß ISO 50001, (2) Pumpensysteme, (3) Brunnengalerien, (4) Kleinturbinen und (5) Gebäudeklimatisierung
  • die dabei entstandene "Energiemanagement-Toolbox" umfasst aktuell 6 Excel-Tools und steht kostenfrei zur Verfügung (per Emailanfrage - eine Downloadseite befindet sich noch in Arbeit)

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Neben speziellen Aufbereitungsverfahren wie der Inline-Elektrolyse, der Vorwärtsosmose und der unterirdischen Enteisenung/Entmanganung/Entarsenung werden auch klassische Verfahren wie Flockung, Entsäuerung und Filtration weiter untersucht – Aufgabenstellungen von Wasserversorgern für Studentenarbeiten sind willkommen.Neben speziellen Aufbereitungsverfahren wie der Inline-Elektrolyse, der Vorwärtsosmose und der unterirdischen Enteisenung/Entmanganung/Entarsenung werden auch klassische Verfahren wie Flockung, Entsäuerung und Filtration weiter untersucht – Aufgabenstellungen von Wasserversorgern für Studentenarbeiten sind willkommen.

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Als Hochschule für Angewandte Wissenschaften ist die HTW Dresden stark in der Region verankert. Es werden vielfältige kleine und große Projekte der regionalen Partner – Wasserversorger, Behörden, Ingenieurbüros – von Studierenden bearbeitet. Schwerpunkte sind Problemfelder wie die Wasserbewirtschaftung in der Lausitz und die Ertüchtigung und Optimierung wasserwirtschaftlicher Anlagen.

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In Kooperation mit den Chemieingenieuren und Elektrotechnikern der HTW Dresden wird eine ESF-Nachwuchsforschergruppe eine erfolgversprechende Nachweismethode für Mikroplastik in Gewässersedimenten für den Praxiseinsatz weiterentwickeln und eine sachliche Bewertung des Vorkommens von Mikroplastik in sächsischen Gewässern vornehmen.

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Aufgrund der zunehmenden Bedeutung der Grundwasseranreicherung in einigen Regionen Deutschlands infolge abnehmender Grundwasserneubildungsraten und der Übernutzung von Grundwasserressourcen weltweit wird diese Thematik stärker in Lehre und Forschung verankert. Schwerpunkte sind Sommerschulen und Untersuchungen zu Sickerschlitzgräben und Sickerbecken, Kolmation und Reinigung.

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Charakterisierung und Identifizierung von Ausbreitungsmustern von Niederschlagswasser und Schadstoffen in Gleisanlagen

Durch den Kontakt von Niederschlagwasser mit dem Gleiskörper kann es zu einem Transport oder Rückhalt von anthropogenen Stoffen (Herbizide, Metalle, Schmierstoffe) kommen. Dabei können Schadstoffe in Abhängigkeit von ihren chemischen Eigenschaften teilweise im Gleiskörper zurückgehalten (Filtration, Adsorption), biologisch abgebaut und bei bestimmten hydrologischen Bedingungen wieder mobilisiert werden.

Ziel des Projektes ist es, den Wasser- und Stofftransport in Gleiskörpern und Gleisentwässerungsanlagen zu charakterisieren. Dafür werden die Verteilungs- und Ausbreitungsmuster von Niederschlagswasser im Gleiskörper erfasst und die resultierende Schadstoffverteilung und Akkumulation identifiziert und quantifiziert. Unter Einbeziehung der daraus gewonnenen Ergebnisse soll ein Risikobewertungskonzept zur umweltfachlichen Gefahreneinstufung von Strecken hinsichtlich Schadstoffeintrag und -verteilung erstellt werden.

Bundesweit werden an repräsentativen Strecken mit unterschiedlichem Schichtenaufbau und möglichen unterschiedlichen Schadstoffbelastungen Feldversuche durchgeführt. Dabei wird die Entwässerung des Oberflächenwassers aus dem Gleiskörper dokumentiert und dessen Beschaffenheit auf wesentliche Schadstoffparameter überprüft. Zusätzlich werden Schürfe im Gleis bis zur Unterkante der Schutzschicht (C-Horizont) und anschließende Rammkernsondierungen (KRB) zur Entnahme von Bodenproben durchgeführt, um eine tiefenabhängige Verteilung von eluierbaren Schadstoffen im Gleiskörper sowie dem anstehenden Boden zu untersuchen. Weitere Probenahmen und Analysen erfolgen im Randweg und neben dem Gleis, um ein gesamtheitliches Bild der Verteilung von eluierbaren Schadstoffen in den beprobten Gleisanlagen zu erhalten.

Um belastbare und repräsentative Ergebnisse sicherzustellen, werden zusätzlich systematische Untersuchungen in Modellversuchen durchgeführt. Großmaßstäbliche Modellversuche im Labor und ein 1:1 Modell eines Gleiskörpers im Freiland dienen der Ermittlung der Niederschlagswasser- und Schadstoffverteilung im Gleiskörper, sowohl in der Fläche als auch in der Tiefe. Batch- und Säulenversuche im Labor ergänzen die Kenntnisse über das Verhalten ausgewählter Schadstoffe und dienen der Ermittlung von Benetzungsverlusten und Durchlässigkeitsbeiwerten der verwendeten (Bau-)Materialien.

Projektbearbeitung durch die Bietergemeinschaft des Zentrums für Angewandte Forschung und Technologie (ZAFT) e.V. an der HTW Dresden und die GEPRO Ingenieurgesellschaft für Geotechnik, Verkehrs- und Tiefbau und Umweltschutz mbH aus Dresden.

Auftraggeber: Deutsches Zentrum für Schienenverkehrsforschung beim Eisenbahn-Bundesamt

Dauer des Projekts: 36 Monate

Projektende: 2023

 

Beurteilung der Bemessung von Gleisentwässerungseinrichtungen und Durchlässen von Fließgewässern

Eine Anpassung der Gleisentwässerungsanlagen an veränderte klimatische Bedingungen ist Voraussetzung für die Sicherstellung einer regelkonformen Gleislage. Um eine mögliche Zunahme von Starkregenereignissen durch den Klimawandel zu berücksichtigen, sind die Anpassung bzw. Überprüfung bestehender Anlagen und die Dimensionierung neuer Anlagen nach dem aktuellen Regelwerk und die ständige Regelwerksfortschreibung erforderlich. Vom Eisenbahn-Bundesamt wurde ein Forschungsprojekt initiiert, welches eine historische Recherche, eine Überprüfung der hydraulischen Restkapazitäten und der hydraulischen Leistungsfähigkeit realer Systeme sowie Handlungsempfehlungen umfasste. Der Bericht zur Gleisentwässerung und Durchlässe ist online zugänglich.