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  • Fakultt Forst-, Geo- und Hydrowissenschaften Fachrichtung Wasserwesen Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft, Professur Wasserversorgung

    MINIMIERUNG SEDIMENTBRTIGER GTEBEEINTRCHTIGUNGEN DURCH MODELLGESTTZTEN ROHRNETZBETRIEB

    TEILPROJEKT 2:

    ENTWICKLUNG EINES TRANSPORTMODELLS FR AMORPHE VERBINDUNGEN

    Abschlussbericht zum Forschungsvorhaben 02 WT 0619 des Bundesministeriums fr Bildung und Forschung

    Technische Universitt Dresden Institut fr Siedlungs- und Industriewasserwirtschaft Professur Wasserversorgung 01062 Dresden

    Projektleiter: Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl

    Bearbeiter: Dipl.-Ing. Klaus Ripl Dipl.-Ing. Cornelia Zarbock

    Autoren: Dipl.-Ing. Klaus Ripl Prof. Dr.-Ing. Wolfgang Uhl

    Dresden, 25. Februar 2010

  • - 3 -

    Das diesem Bericht zugrunde liegende Vorhaben wurde mit Mitteln des Bundesministeriums fr Bildung und Forschung unter dem Frderkennzeichen 02WT0619 gefrdert. Die Verantwortung fr den Inhalt dieser Verffentlichung liegt beim Autor.

  • - 4 -

    Inhalt

    1 AUFGABENSTELLUNG......................................................................................................................7

    2 ABLAUF DES VORHABENS ..............................................................................................................8

    3 VORAUSSETZUNGEN DER VORHABENSDURCHFHRUNG......................................................10

    4 WISSENSCHAFTLICHER UND TECHNISCHER STAND................................................................11

    5 ZUSAMMENARBEIT MIT ANDEREN STELLEN..............................................................................12

    6 ZUSAMMENFASSUNG DER ERGEBNISSE....................................................................................13

    7 EINGEHENDE DARSTELLUNG DER ERGEBNISSE......................................................................16

    7.1 EINLEITUNG....................................................................................................................................16

    7.2 PARTIKEL IM TRINKWASSERVERTEILUNGSSYSTEM ............................................................................18

    7.3 CHARAKTERISIERUNG VON PARTIKELN.............................................................................................22 7.3.1 Bedeutung der Partikelcharakterisierung.................................................................................22 7.3.2 Stand des Wissens ..................................................................................................................22 7.3.3 Grundlagen ..............................................................................................................................23 7.3.4 Experimenteller Aufbau............................................................................................................25 7.3.5 Versuchsdurchfhrung.............................................................................................................28 7.3.6 Partikelsysteme........................................................................................................................30 7.3.7 Experimentelle Ergebnisse ......................................................................................................30 7.3.8 Partikeleigenschaften...............................................................................................................33

    7.4 UNTERSUCHUNG DES PARTIKELBEWEGUNGSVERHALTENS................................................................43 7.4.1 Untersuchungsziel....................................................................................................................43 7.4.2 Hintergrund ..............................................................................................................................43 7.4.3 Aufbau der Versuchsanlage.....................................................................................................44 7.4.4 Versuche zur Partikelablagerung.............................................................................................48 7.4.5 Versuche zur Resuspendierung von Ablagerungen ................................................................53

    7.5 BESTEHENDE MODELLE ZUM PARTIKELTRANSPORT..........................................................................60

    7.6 MODELLIERUNG DER PARTIKELBEWEGUNG ......................................................................................63 7.6.1 Ziel der Modellierung der Partikelbewegung............................................................................63 7.6.2 Das Partikelmodell ...................................................................................................................63 7.6.3 CFD-Modellierung des Transportes suspendierter Partikel.....................................................63 7.6.4 Modellierung der Resuspension von Ablagerungen ................................................................73 7.6.5 Die dynamische Wasserqualittsmodellierung ........................................................................78

    7.7 SOFTWARE ZUM PARTIKELTRANSPORT IN TRINKWASSERVERTEILUNGSSYSTEMEN..............................83 7.7.1 bersicht ..................................................................................................................................83 7.7.2 Datenbehandlung.....................................................................................................................86

  • - 5 -

    7.7.3 Partikelklassifizierung...............................................................................................................89 7.7.4 Diskretisierung von Raum und Zeit..........................................................................................91 7.7.5 Berechnung von Partikelablagerung und -transport ................................................................93 7.7.6 Berechnung der Partikelmobilisierung .....................................................................................95

    7.8 UNTERSUCHUNGEN AN EINEM VERTEILUNGSSYSTEM........................................................................97 7.8.1 Charakterisierung des Systems ...............................................................................................97 7.8.2 Gemessene Ablagerungssituation ........................................................................................ 104 7.8.3 Berechnung der Ablagerungsbildung.................................................................................... 108 7.8.4 Vergleich der Berechnungen mit Netzuntersuchung ............................................................ 118 7.8.5 Bewertung der Ergebnisse.................................................................................................... 121

    8 LITERATURVERZEICHNIS............................................................................................................ 123

    9 FORMELZEICHEN.......................................................................................................................... 127

    10 ABKRZUNGEN ............................................................................................................................ 132

    11 ANHANG......................................................................................................................................... 133

    11.1 DATENBLTTER FR PARTIKELSYSTEME ....................................................................................... 133

    11.2 ANALYTIK .................................................................................................................................... 136 11.2.1 Einzelpartikelzhlung ............................................................................................................ 136 11.2.2 Trbungsmessung ................................................................................................................ 138 11.2.3 Grenverteilung Kolloide..................................................................................................... 139 11.2.4 Zetapotential ......................................................................................................................... 139 11.2.5 Bestimmung des Feststoffgehalt........................................................................................... 140 11.2.6 Dichtebestimmung ................................................................................................................ 140

    11.3 STATISTISCHE METHODEN ........................................................................................................... 141

    11.4 HYDRAULISCHE BEDINGUNGEN IN ROHRLEITUNGEN ...................................................................... 142 11.4.1 Laminare Strmung............................................................................................................... 142 11.4.2 Turbulente Strmung ............................................................................................................ 144

    11.5 DIE VERSUCHSANLAGE ZUM PARTIKELTRANSPORT IN ROHRLEITUNGEN.......................................... 147

    11.6 EXPERIMENTELLE ERGEBNISSE DES PARTIKELTRANSPORTES ........................................................ 152

    11.7 GLEICHUNGSSYSTEM FR DIE TRANSPORTMODELLIERUNG SUSPENDIERTER PARTIKEL ................... 154

    12 VERWERTBARKEIT DES ERGEBNISSES IM SINNE DES FORTGESCHRIEBENEN VERWERTUNGSPLANS................................................................................................................ 157

    13 FORTSCHRITTE AUF DEM GEBIET DES VORHABENS ............................................................ 158

    14 ERFOLGTE ODER GEPLANTE VERFFENTLICHUNGEN DER ERGEBNISSE....................... 159

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