Tausalzverdünnung und -rückhalt bei verschiedenen Entwässerungsmethoden. Modellberechnungen

Dilution and detention of road de-icing salt in different drainage systems. Model simulations

Auftausalze werden zur Vermeidung von Schnee- und Eisglätte eingesetzt. Jedoch ist davon auszugehen, dass diese wasserlöslichen Chloride in den Wasserkreislauf gelangen. Im Auftrag der Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt) untersuchte die Ingenieurgesellschaft Björnsen Beratende Ingenieure aus Koblenz verschiedene Möglichkeiten, um die Tausalzkonzentrationen in Gewässern unterschiedlicher Größe auf ein verträgliches Maß zu reduzieren. Im Fokus standen dabei breitflächige Versickerung und technische Entwässerungseinrichtungen. Im Rahmen einer Literaturrecherche wurde der Wissensstand zu gewässerschutzrelevanten Wirkungen von Chlorid erhoben. Anhand numerischer Modellierung erfolgte daraufhin eine Beschreibung der Verdünnungs- und Rückhaltkapazität von Entwässerungsmethoden, die nach den Richtlinien für die Anlage von Straßen – Entwässerung – (RAS Ew 2005) vorgegeben sind. Um eine Übertragbarkeit auf andere Standorte zu ermöglichen, wurde der Salztransport nicht für reale Standorte modelliert. Stattdessen erfolgten die Berechnungen für mehrere repräsentative Szenarien. Die Berechnungen bezogen sich auf den Tausalzeinsatz an Landstraßen und Autobahnen, wobei typische Abmessungen und Entwässerungssysteme zur Anwendung kamen. Berücksichtigung fanden zudem hydrologische und hydrogeologische Eigenschaften der gewählten Standorte. Die durchgeführten Modellberechnungen zeigten, dass Tausalz beim Transport im Untergrund deutlich stärker verdünnt wird als beim Transport im technischen Entwässerungssystem. Da saisonale Schwankungen in aller Regel gering sind, lässt sich eine auf Tausalzeinsatz und Transport im Untergrund zurückführbare Chloridkonzentration gut mit einer einfachen Massenbilanz berechnen. Ausnahmen hiervon bilden Systeme, in denen die betrachtete Straße über eine längere Strecke sehr nahe am Gewässer verläuft, sowie kleine Grundwasserleiter, in denen die Dämpfungs- und Verdünnungseffekte deutlich geringer ausgeprägt sind. Durch die Berechnungen zum Transportpfad der technischen Entwässerung konnten aus den Eingangsparametern sensitive und weniger sensitive Größen hinsichtlich des Transportverhaltens identifiziert werden. So hat beispielsweise die Regencharakteristik nur einen geringen Einfluss auf die Ergebnisse. Dagegen wiesen die Streumengen und die betrachtete maximale Konzentration im Straßenablauf deutlich stärkere Auswirkungen auf. Die Untersuchung der technischen Entwässerungssysteme ergab, dass durch die Ausgestaltung der Becken die Einleitung der Chloridfracht ins Gewässer beeinflussbar ist. Zur Dämpfung der temporären Spitzen der Chloridbelastung tragen Rückhaltebecken mit möglichst großem Volumen und möglichst kleinen Drosselabflüssen bei. Allerdings bewirkt dies eine Vergrößerung der Zeitspanne, innerhalb derer Tausalz in das Gewässer eingetragen wird. Außerdem wurde ein Bewertungsverfahren entwickelt, um die so berechneten Chloridkonzentrationen durch die Nutzung von Bewertungsmatrices mit vorgegebenen Grenz- oder Schwellenwerten vergleichen zu können. Durch die Untersuchung konnte bestätigt werden, dass die breitflächige Versickerung des Straßenabflusses den wirksamsten Verdünnungseffekt auf Tausalz hat. Die Ergebnisse geben Hinweise für Planung, Betrieb und Optimierung von Entwässerungseinrichtungen im Hinblick auf Rückhalt und Verdünnung von Tausalz. Im Regelwerk der Straßenentwässerung wird deshalb künftig auf die erzielten Ergebnisse Bezug genommen. ABSTRACT IN ENGLISH: De-icing salts are used to avoid slippery road conditions due to snow and ice. However, it must be assumed that these water-soluble chlorides enter the water cycle. On behalf of the Federal Highway Research Institute (BASt), the engineering company Björnsen Beratende Ingenieure, Koblenz, investigated various ways of reducing the de-icing salt concentrations in water bodies of different sizes to a tolerable level. The focus was on wide infiltration and technical drainage facilities. The investigation confirmed that the broad infiltration of the road runoff has the most effective dilution effect on de-icing salt. The results provide indications for the planning, operation and optimisation of drainage facilities with regard to the detention and dilution of de-icing salt. Therefore, reference to the results achieved will be made in the rules and regulations for road drainage in the future.

Language

  • German

Media Info

Subject/Index Terms

Filing Info

  • Accession Number: 01706713
  • Record Type: Publication
  • Source Agency: Bundesanstalt für Straßenwesen (BASt)
  • ISBN: 978-3-95606-431-9
  • Files: ITRD
  • Created Date: Apr 24 2019 3:24AM