Entwicklung eines optischen Konzentrationsmeßverfahrens zur Ermittlung des turbulenten Massenaustauschs in ein- und zweiphasigen Auftriebsstrahlen

Unabhängig von allen Einschränkungen und bisher noch ungeklärten Fragen, kann schon nach den wenigen durchgeführten Versuchen gesagt werden, daß die optische (Extinktions-) Methode der Konzentrationsmessung, die für einphasige Systeme durchaus üblich ist, auch für Messungen in Wasser-Luftgemischen bzw. Zweiphasenströmungen gute und ausbaufähige Möglichkeiten bietet. Nach entsprechender Entwicklung und Erprobungszeit sollte dieses Verfahren auch für Routinemessungen anwendbar sein. Zusammen mit der Blasengrößenmessung und der noch weiterzuentwickelnden Blasengeschwindigkeitsmessung sowie der leicht durchführbaren Blasenzählung, die zusammen wieder die Messung der örtlichen Volumenkonzentration der Luftblasen ermöglichen, bietet sich ein in sich geschlossenes System für Messungen in Zweiphasensystemen. Durch diese Methoden werden wesentliche Größen in Zweiphasenströmungen meßbar, womit unter anderem ein erheblicher Beitrag zur Erforschung des Ausbreitungsverhaltens strahlförmiger Einleitungen mit Auftriebseffekt geleistet werden könnte

Experimentelle Ermittlung des von einem Luftschleier in einer Querströmung erzeugten Strömungsfeldes

Untersuchungen an Luftschleiern in seitlich unbegrenztem Medium bleiben auf ruhendes Wasser beschränkt. Es hat sich jedoch gezeigt, daß dem Einfluß einer überlagerten Querströmung sehr große Bedeutung zukommt, da eine Horizontalströmung die Strömungsverhältnisse sehr viel stärker verändert als eine direkte Superposition vermuten ließe. Zur Klärung dieser Zusammenhänge wurde im Rahmen des Projektes A (Ausbreitungsvorgänge) des Sonderforschungsbereiches 80 an der Universität Karlsruhe ein Teilprojekt A3 mit dem Titel "Luftschleier in einer Querströmung" in Angriff genommen und in den Jahren 1970 bis 1973 bearbeitet. Ziel dieser teils experimentellen, teils analytischen Arbeit ist es, den Einfluß einer Querströmung auf das Strömungsfeld eines Luftschleiers quantitativ zu erfassen. Als Ausgangsbasis für die analytische Behandlung dient ein vom Projektleiter erarbeitetes analytisches Modell für Luftschleier in stehenden Gewässern, mit dem zum ersten Mal Modellversuche auf Verhältnisse in der Natur übertragen werden konnten. Dieses Modell soll auf Luftschleier in einer Querströmung erweitert und durch Experimente verifiziert werden. Die Untersuchungen haben zum Teil zum Ziel, die Möglichkeiten und Grenzen des Einsatzes von Luftschleiern in Flüssen zur Steuerung von Ausbreitungs- und Transportvorgängen zu erkunden. Darüber hinaus können die hier gewonnenen Erkenntnisse als Entscheidungshilfen dienen, die es ermöglichen, Luftschleieranlagen betriebssicher und wirtschaftlich zu entwerfen und auszulegen

Measurement techniques

Experimental research on air-water mixtures depends heavily upon the development of measurement techniques for concentrations and velocities. Therefore, classical methods and recent developments in two-phase flow instrumentation are briefly discussed in this chapter

Air-bubble-induced buoyant jets

Die strömungsmechanischen Grundlagen für die Berechnung von Luftschleierströmungen werden dargestellt und Näherungslösungen entwickelt. Das Strömungs- und Konzentrationsfeld wurde experimentell untersucht, wobei zunächst geeignete Meßverfahren für Blasenkonzentrationen, -größe und -steiggeschwindigkeit entwickelt werden mußten. Die Anwendung von Luftschleiern als Preßluft-Ölsperre sowie zum Sauerstoffeintrag in Gewässer wird beschrieben.The fluid mechanics fundamentals of air-bubble screens are described and approximate solutions are developed. An experimental investigation of the flow- and concentration field is presented, which included the development of suitable instrumentation for measurements of bubble concentration, size and rise velocity. The application of bubble screens as oil barriers and as a means of oxygenating water bodies is described

Evaluation of groundwater sampling techniques for the investigation and monitoring of contaminated sites

The collection of representative groundwater samples is an essential prerequisite in hydrogeological site evaluation and groundwater monitoring. Erroneous or insufficent sampling may lead to wrong conclusions, possibly causing considerable health and/or financial risks, especially in respect to the assessment of contaminated sites. The collection of representative water samples therefore requires the use of appropriate sampling techniques, taking into account the prevailing aquifer conditions, the borehole hydraulics and the chemical parameters to be investigated. Consequently, the definition of the most suitable sampling equipment should be based on multiple criteria. In general these are the changing temperature and pressure conditions and the contact of the water with non-inert materials, which may affect the chemical integrity of the sample during the drilling of the well, the withdrawal and pumping of the water to the ground surface as well as the storage and transport to the laboratory. The major factors have to be investigated and quantified in order to minimize all undesired effects. In this paper the major influencing factors are discussed. Furthermore, an evaluation of various sampling techniques and sampling systems is presented. Special consideration is given to the ability of various systems to adequately sample groundwater with high organic loads. In the last section, some new sample system developments are briefly presented together with the expert system CASES, which was developed at the Stuttgart Institut für Wasserbau

Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung : Konzeption und Programmrahmen

Das Konzept VEGAS (Versuchseinrichtung zur Grundwasser- und Altlastensanierung) hat die Optimierung existierender und die Entwicklung neuer, verbesserter in-situ Sanierungsverfahren und Erkundungstechniken zum Ziel. In einer Versuchshalle mit mehreren großdimensionalen Versuchsständen werden Ausbreitungs- und Sanierungsexperimente mit umweltrelevanten Schadstoffen unter kontrollierten Bedingungen durchgeführt. Als Einrichtung der begleitenden Forschung zur Grundwasser- und Altlastensanierung ermöglicht es VEGAS, parallel zu Labor- bzw. Feldversuchen physikalische, chemische und mikrobiologische Sanierungsverfahren unter naturnahen Bedingungen (Verweilzeiten, heterogener Untergrund) wissenschaftlich zu untersuchen, Sanierungserfolge mit begrenztem Aufwand vorherzusagen und neue Behandlungsverfahren ohne Risiko einer Kontaminationsverlagerung praxisnah zu erproben. VEGAS liefert damit einen wesentlichen Beitrag zur Neu- und Weiterentwicklung qualifizierter Umwelttechnologien. Das vorliegende Mitteilungsheft enthält im ersten Teil eine Beschreibung der Konzeption und der technischen Ausstattung von VEGAS sowie im zweiten den Programmrahmen für Forschungsvorhaben in VEGAS.The concept VEGAS (research facility for subsurface remediation) aims at optimization of existing and development of new, improved technologies for in-situ remediation and exploration techniques. Spreading, transport and remediation experiments with environmental pollutants are conducted under controlled conditions in large-scale test flumes and artificial aquifers located in a hydraulic laboratory. Complementary to small-scale labaratory experiments and field studies, VEGAS allows scientific investigations on physical, chemical and microbiological technologies for subsurface remediation under experimental conditions close to nature (residence times, heterogeneity). The efficiency of remediation technologies can be checked with limited effort, and new technologies can be tested without risk of contamination migration. Therefore, VEGAS provides a significant contribution to the initiation and further development of qualified environmental technologies. This booklet includes a brief description of the concept and the technical equipment of the facility in its first part and the programmatic frame for research activities in VEGAS in its second part