Abwasserversickerung und –Verdunstung aus einem Mutec-Kapillar-Klarwasserverteiler

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

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-höhe80 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 keinÜberlauf Freie Versickerung Zulauf von 200 L/d

6. Wasser-spiegel zunehmend ungesättigt gesättigt, zunehmender Überstau 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. Legende (Werte in hPa) :

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