Systemsimulation - Vorabstudie W. Durner,

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1 Systemsimulation - Vorabstudie W. Durner, 15.3.2010
Abwasserversickerung und –Verdunstung aus einem Mutec-Kapillar-Klarwasserverteiler Systemsimulation - Vorabstudie W. Durner,

2 Annahmen Annahme einer kreisrunden Versickerungsanlage mit einem Radius von 1.6 Metern und einer Tiefe von 0.7 Metern. Dies entspricht einer Fläche von ca. 8 m², und damit der empfohlenen Auslegung für vier Personen. Materialverteilung wie in nachfolgender Abbildung Sicherheitsrücklauf 50 cm über Muldenboden Randhöhe der Mulde 60 cm Bodenauftrag mit Muldenbaterial über Muldenrand: 20 cm Beschickung mit täglich 200 L Abwasser Verdunstung über die gesamte Oberfläche mit einer potentiellen Rate von 10 mm/d Wassertransport wird über Richards-Gleichung zum gesättigten/ungesättigten Wasserfluss in Böden beschrieben Hydraulische Eigenschaften werden nach van Genuchten parametrisiert. Parameter werden als „Sand“ (Muldenmaterial) und „Lehm“ (Boden) angenommen.

3 Finite Elemente Netz und Materialverteilung
Simuliert wird das Muldenbecken mit dem danebenliegenden Boden. Auf die Hinzunahme von Wurzeln und dem Boden unterhalb des Beckens wird in dieser grundsätzlichen Systemstudie zunächst verzichtet. Symmetrie- achse Material 1: Grobsand/Kies mit sehr hoher gesättigter Leitfähigkeit Gesamt- höhe 80 cm Material 2: Boden (lehmig) Radius = 160 cm Umliegender Boden = 150 cm (im Grunde nach außen offen

4 Randbedingungen Verdunstung mit bis zu 10 mm/d Überlauf
Freie Versickerung Zulauf von 200 L/d

5 Ergebnis für Wasserfluss
Das zuströmende Wasser wird über Kapillarkräfte über den Muldenrand in den umgebenden Boden transportiert und versickert dort ungesättigt Verdunstung mit 10 mm/d kein Überlauf Freie Versickerung Zulauf von 200 L/d

6 Ergebnis für Wasserdruck
Der freie Wasserspiegel liegt unterhalb des Überlaufs. Der Boden in Muldennähe ist sehr nass, aber nicht völlig gesättigt; Wassertransport findet also in der Bodenmatrix, nicht in Makroporen statt. Wasser- spiegel Legende (Werte in hPa) : zunehmend ungesättigt gesättigt, zunehmender Überstau

7 Fazit Das Muldensystem funktioniert grundsätzlich. Dies konnte durch numerische Simulation des Wasserflusses anhand einer beispielhaft Qauslegung gezeigt werden. Einige Punkte der Simulation müssen noch verfeinert bzw. in einer Sensitivitätsanalyse untersucht werden; so etwa die Abhängigkeit der Versickerungsleistung von den atmsphärischen Bedingungen die Reaktion auf instationäre schubweise Beschickung Die Abhängigkeit der Versickerungsleistung von den Materialeigenschaften Die Veränderung der Systemleistung bei Vorhandensein von Wurzeln Der Versickerungsanteil im Boden unterhalb der Mulde