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TracerTracerund ihr Einsatz in der Hydrologie
Präsentation von Lia Weiler
InhaltInhalt1. Allgemeines1.1 Definition1.2 Einsatzgebiete
2. Einsatz in der Hydrologie2.1 eingesetzte Stoffe2.2 erforschte Prozesse
3. Abflussmessung3.1 Prinzip3.2 NaCl und Uranin im Vergleich3.3 Ablauf3.4 Vorteile gegenüber herkömmlicher Methode
AllgemeinesAllgemeines
• engl. trace = Spur• natürliche, künstliche, teils radioaktive Stoffe• Einbringung in Prozess
• keine Beeinflussung des Prozesses• lange Verweilzeit • Nachweisbarkeit
Erforschung von Prozessabläufen
Was sind Tracer?Was sind Tracer?
EinsatzgebieteEinsatzgebiete
• Medizin• Informationstechnik• Meteorologie• Geologie• Lufttechnik• Hydrologie
Einsatz in der Einsatz in der HydrologieHydrologie
Eingesetzte StoffeEingesetzte Stoffe
Umwelttracer
• bereits im System
• Temperaturen
• chemische Verbindungen
• Isotope
Eingesetzte StoffeEingesetzte Stoffe
Künstliche Tracer
• Sporen, Partikel, Phagen
• Mikropartikel (floureszent)
• Anionen und Kationen (Salze)
Eingesetzte StoffeEingesetzte StoffeBesondere Bedeutung: Floureszenztracer
• Uranin (Natriumflourescein)
• Eosin • Natrium - Naphthionat
Erforschte ProzesseErforschte Prozesse
• Fließwegnachweise im Grundwasser
• Kontrolle von Lecks in Dämmen und Kanalrohren
• Durschmischungsbestimmung
• Abflussmessung
Erforschte ProzesseErforschte Prozesse
• Ganglinienbestimmung
• Altersdatierung
• Verweilzeiten
• Hydroglaziologie
AbflussmessungAbflussmessung
PrinzipPrinzipTracerverdünnungsverfahren
• Zugabe von Salzen (NaCl) oder Floureszenzfarbstoffen (Uranin)
• Abflussbestimmung durch Messen des Konzentrationsabfalls
• Je größer die Verdünnung, desto höher der Abfluss
Verwendete Tracer TracerKochsalz Uranin
Salztracer Floureszenztracer
Für Fließgewässer mit Q<10m³/s
Fließgewässer jeder Größe
Grundwasser
Kostengünstig
keine Genehmigungspflicht
Sehr tiefe Nachweisgrenze
Geringe Sorptionsneigung
Hohe Nachweisgrenze =>große Einspeisemengen
Lichtempfindlich
Genehmigungspflichtig
AblaufAblauf
Zwei Methoden: konstante Eingabe
Integrationsmethode
Konstante EingabeKonstante Eingabe• Eingabe des Tracers über einen längeren
Zeitraum
• Konstante Rate
• Konstante Konzentration
• Bis auch an der Messstelle eine konstante Konzentration erreicht ist
Zeit
Ko
nze
ntr
ati
on
Konstante EingabeKonstante EingabeBerechnung:
n = c1* V1 = c2 * V2
VTracer * cTracer = (Q + VTracer) * cMessstelle
Q = (VTracer * cTracer) / cMessstelle – VTracer
Vereinfacht: Q = VTracer + cTracer / cMessstelle
IntegrationsmethodeIntegrationsmethode• Einmalige Zugabe des Tracers
• Bestimmte Menge
• Minimale Eingabezeit
• Messung der Konzentration an der Messstelle bis Ursprungs- Konzentration wieder hergestellt ist
Zeit
Ko
nze
ntr
ati
on
IntegrationsmethodeIntegrationsmethode
Berechnung:
MTracer = ∫[Q * c(t)] dt
MTracer = Q * ∫[ c(t)] dt
Q = MTracer / [ ∫c(t) dt ]
Pro ContraEinfach, komfortabel Vorbelastung?
Kann von einer Person durchgeführt werden
Teilweise genehmigungspflichtig
kostengünstig Durchmischung
Gerinnequerschnitt muss nicht bekannt sein
Keine Zu-und Abflüsse im Messbereich
Kein großer Rechenaufwand
Geringe Fehlerquote (unter 5%)
Unabhängig von Turbulenzen, Treibgut und Geschiebetransport
Quellen
www.wikipedia.dewww.geowissenschaftler.de
www.hydroskript.dewww.bgs.ac.uk