Beurteilung von TA Luft Ausbreitungsrechnungen in Baden ...€¦ · 8 Leitfaden zur Beurteilung von...

Leitfaden

Beurteilung von TA Luft

Ausbreitungsrechnungen in Baden-Württemberg

2 Leitfaden zur Beurteilung von TA Luft Ausbreitungsrechnungen in Baden-Württemberg © LfU

IMPRESSUM

Herausgeber Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg

76157 Karlsruhe Postfach 21 07 52,

http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de

Erscheinungsdatum August 2004

Projektbearbeitung iMA

Richter und Röckle

Eisenbahnstr. 43

78098 Freiburg

e-mail: [email protected]

Redaktion Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg

Ref. 33 – Luftqualität, Lärm, Verkehr

Dr. Dieter Ahrens

© LfU Inhaltsverzeichnis 3

1 Einleitung ....................................................................................................................................... 5 2 Aufgabenstellung .......................................................................................................................... 7 3 Prüfliste .......................................................................................................................................... 7 4 Anforderungen an den Inhalt eines Prognosegutachtens ........................................................ 9

4.1 Formulierung der Aufgabenstellung....................................................................................... 9 4.2 Darstellung der Beurteilungsgrundlagen................................................................................ 9 4.3 Beschreibung der örtlichen Verhältnisse.............................................................................. 10

4.3.1 Topografische Struktur des Untersuchungsgebietes ........................................................ 10 4.3.2 Nutzungsstruktur im Untersuchungsgebiet ...................................................................... 10

4.4 Emissionsseitige Eingangsdaten ......................................................................................... 10 4.4.1 Beschreibung des Betriebs ............................................................................................... 10 4.4.2 Beschreibung der Quellen................................................................................................. 11 4.4.3 Emissionsparameter und zeitliche Charakteristik ............................................................ 11

4.4.3.1 Allgemeine Emissionsparameter........................................................................... 11 4.4.3.2 Zeitliche Charakteristik .......................................................................................... 11 4.4.3.3 Abgasfahnenüberhöhung ...................................................................................... 14

4.4.4 Spezialfall Stäube ............................................................................................................. 15 4.4.5 Zusammenfassende Darstellung der Emissionen............................................................ 15

4.5 Weitere Eingangsgrößen ...................................................................................................... 16 4.5.1 Rechengebiet und räumliche Auflösung ........................................................................... 16 4.5.2 Bodenrauhigkeit ................................................................................................................ 16 4.5.3 Statistische Sicherheit....................................................................................................... 20

4.6 Meteorologische Daten ......................................................................................................... 21 4.6.1 Meteorologische Zeitreihe oder Ausbreitungsklassenstatistik .......................................... 21 4.6.2 Zeitliche Repräsentativität der meteorologischen Daten................................................... 22 4.6.3 Räumliche Repräsentativität der meteorologischen Daten ............................................... 22

4.7 Berücksichtigung von Gelände und Bebauung..................................................................... 27 4.7.1 Berücksichtigung von Gelände ......................................................................................... 27 4.7.2 Berücksichtigung von Bebauung....................................................................................... 31

4.8 Modelle, die bei Überschreitung der Anwendbarkeitsgrenzen von AUSTAL2000 eingesetzt werden können.................................................................................................................................. 32 4.9 Darstellung der Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen.................................................... 33 4.10 Bewertung der Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen..................................................... 33 4.11 Literatur ................................................................................................................................. 33 4.12 Bestandteile des Anhangs .................................................................................................... 33

4.12.1 Protokolldatei des Rechenlaufs („austal2000.log“)........................................................ 34 4.12.2 Emissionsverlauf ........................................................................................................... 36

5 Liste der Kennungen in alphabetischer Reihenfolge............................................................... 44

© LfU Einleitung 5

1 Einleitung Die novellierte TA Luft beinhaltet gegenüber der TA Luft 86 deutlich niedrigere Bagatellmassen-ströme sowie verschärfte Immissionswerte. Hierdurch ist der Bedarf, die anlagenbedingten Zusatzbelastungen mittels Ausbreitungsrech-nungen zu ermitteln, gestiegen. Ämter und Behörden müssen sich im Rahmen von Genehmigungsverfahren daher zunehmend mit Prognosegutachten befassen. Um die neu-en, an die EU-Richtlinien angepassten Immissi-onskenngrößen ermitteln zu können, wurde in der TA Luft ein neues Ausbreitungsmodell (AUSTAL2000) eingeführt. Dieses Modell geht in seinen physikalischen Grundlagen deutlich über das in der TA Luft 86 vorgegebene Gaußmodell hinaus. Da das Modell unter anderem mit drei-dimensionalen Strömungsfeldern umgehen kann, ist es möglich, auch in topographisch ge-gliedertem Gelände oder (zukünftig)1 im Nahbe-reich von Gebäuden Ausbreitungsrechnungen durchzuführen. Das in der TA Luft beschriebene Ausbreitungs-modell ist somit in der Lage, ein weites Spekt-rum von Anwendungsmöglichkeiten abzude-cken. Trotzdem ist das derzeit verfügbare Pro-grammsystem nicht in allen Fällen anwendbar, wie die Einschränkungen in Anhang 3 der TA Luft zeigen. Danach • darf die Geländeneigung im Beurteilungsge-

biet einen Wert von 1:5 nicht überschreiten

• darf das im Ausbreitungsmodell enthaltene diagnostische Strömungsmodell nur ange-wandt werden, wenn keine lokalen Windsys-teme (z.B. Kaltluftabflüsse) vorliegen.

In den Prognosegutachten muss dargestellt werden, dass diese Kriterien eingehalten sind. Werden sie nicht eingehalten, muss nachvoll-ziehbar belegt werden, welche Auswirkungen

1 Zum Zeitpunkt der Erstellung dieses Leitfadens konnten Gebäude in AUSTAL2000 noch nicht berücksichtigt wer-den.

dies auf die berechneten Immissionen hat. Al-ternativ sind Methoden anzuwenden, die über das derzeit verfügbare diagnostische Pro-grammsystem AUSTAL2000 hinausgehen. Allgemein müssen Prognosegutachten die Krite-rien • Nachvollziehbarkeit • Vollständigkeit • richtige Anwendung der Methoden und Mo-

delle erfüllen. In Abbildung 1 1 ist dargestellt, unter welchen Bedingungen im Rahmen eines Genehmigungs-verfahrens - keine Ausbreitungsrechnung - eine Ausbreitungsrechnung zur Prüfung der

Irrelevanz der Zusatzbelastung - eine vollständige Immissionsprognose erforderlich ist.


Ermittlung des von der Anlage ausgehenden Massenstroms

Bagatellmassenstrom unterschritten

Abbildung 1-1: Flussdiagramm zur Bestimmung, wann eine Immissionsprognose erforderlich ist.

Zusatzbelastung irrelevant

(Nr. 4.2.2, 4.3.2, 4.4.1, 4.4.3, 4.5.2) ?

Aufgrund der zu erwartenden Immissionen

keine Hinderungsgründe für eine Genehmigung

Ermittlung der Immissionskenngrößen

(Vorbelastung, Zusatzbelastung, Gesamtbelastung). Ggf. Prüfung auf

Bodenbelastung (Nr. 5.2.9)

(Nr. 4.6.1.1, Tab. 7)? Beachten: niedrige Quellen

Immissionsvorbelastung gering (Nr. 4.6.2.1)?

Ausbreitungsrechnung (Anhang 3)

nein

Sind Gefahren, erhebliche Belästigungen,

Bodenbelastungen auszuschließen?

ja

ja

Sonderfallprüfung notwendig (Nr. 4.8) (z.B. wegen diffuser Emissionen, weil für den Schadstoff kein Bagatellmassen-strom existiert, keine Schadstoffimmissi-onswerte existieren, wegen problemati-scher Umgebungsbedingungen etc.)?

ja nein

nein ja

nein

ja

nein

© LfU Aufgabenstellung 7

2 Aufgabenstellung In diesem Leitfaden wird aufgeführt, welche In-formationen ein Gutachten zur Ausbreitungs-rechnung nach TA Luft 2002 enthalten muss, damit der Inhalt von den zuständigen Behörden nachvollzogen werden kann und die Gutachten einer Prüfung bei etwaigen Einsprüchen oder Rechtsstreitigkeiten standhalten. Kapitel 3 enthält eine Prüfliste, in der die wich-tigsten Informationen in Form von Stichworten

zusammengefasst sind. Diese Liste muss vom Gutachter abgearbeitet und etwaige Abweichun-gen müssen plausibel begründet werden. Aus der Prüfliste ergibt sich unter anderem, ob eine Sonderfallprüfung notwendig ist. Diese Prüfliste enthält Querverweise auf Erläuterungen, die in Kapitel 4 dargestellt sind.

3 Prüfliste Anhand der Prüfliste können die einzelnen Teile eines Gutachtens auf - Behandelt (Spalte „vorhanden“) - Vollständig (Spalte „vollständig“) und - Methoden und Modelle, soweit nachvollzieh-

bar, richtig angewendet (Spalte „plausibel“) geprüft werden. Dazu sind die entsprechenden Punkte abzuhaken. Viele der zu prüfenden Punkte bzw. Daten sind der Protokolldatei (Defi-nition der Protokolldatei siehe 4.12.1) zu ent-

nehmen; die Kürzel der entsprechenden Feldbe-zeichnungen sind nachfolgend in der Prüfliste und in den Erläuterungen in eckigen Klammern [..] hervorgehoben. Um auf das jeweilige Kommentar-Kapitel oder die Verweise auf die Protokolldatei zu springen, ist in der online-Version die STRG-Taste zu drü-cken und dann mit der Maus auf die Kapitel-nummer oder die Kennung zu klicken. Um zu-rück zur Prüfliste zukommen, sind die ALT-Taste und die „Pfeil nach links“-Taste zu drücken.

Prüfliste

Kap

itel

Prüfpunkte

vorh

ande

n

volls

tänd

ig

plau

sibe

l

4.1 Aufgabenstellung

4.2 Beurteilungsgrundlagen dargestellt

4.3 Beschreibung der örtlichen Verhältnisse

4.3 Pläne dargestellt

4.4 Emissionen

4.4.1 Beschreibung des Betriebs

4.4.2 Beschreibung der Quellen

4.4.2 Koordinaten (xq, yq), Ausdehnung (aq, bq, cq) und Ausrichtung (wq), Höhe (hq) der Quellen

4.4.3 Emissionen (Angabe über Stoffnamen) und Beschreibung der zeitlichen


Kap

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Prüfpunkte

vorh

ande

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volls

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sibe

l

4.4.5 Charakteristik („?“ nach dem Stoffnamen bedeutet Zeitreihe)

4.4.3 Überhöhung (Angabe des Wärmestroms qq) berücksichtigt

4.4.4 Spezialfall Stäube (Angabe PM-1, PM-2, etc.)

Weitere Eingangsgrößen

4.5.1 Rechengebiet: Radius (Produkt nx · dd, ny · dd muss mindestens 50 · größte Schornsteinhöhe betragen)

4.5.1 Räumliche Auflösung: Rasterschrittweite (dd) < Schornsteinhöhe (inner-halb 10 Schornsteinhöhen)

4.5.2 Rauhigkeitslänge (Corine bzw. z0)

4.5.3 Statistische Sicherheit (qs)

4.6 Meteorologische Daten

4.6.3 Lage der Messstelle beschrieben, räumliche Repräsentanz begründet

4.6.3 Häufigkeitsverteilung der Windrichtungen dargestellt

Koordinaten des Windmessgerätes (xa, ya), Höhe (ha) des Windmess-gerätes über Grund

4.6.1 4.6.2

4.6.1

Zeitreihe verwendet (sinnvoll bei zeitabhängigen Emissionen) und Aus-wahl des Jahres der Zeitreihe begründet oder Ausbreitungsklassenstatistik verwendet

4.6. wesentliche Einflüsse von lokalen Windsystemen vorhanden und keine am Standort gemessene Meteorologie Sonderfallbetrachtung

4.7 Berücksichtigung von Bebauung und Gelände

4.7.1 Höhendifferenzen zum Emissionsort von mehr als dem 0,7fachen der Schornsteinbauhöhe und Steigungen (bezogen auf 2 · Schornsteinbau-höhe) von mehr als 1:20 Gelände ist zu berücksichtigen

4.7.1 Steigungen (Steilheit) größer 1:5 vorhanden (bei 50 m Schornstein bei-spielsweise mehr als 20 m auf 100 m Entfernung) Sonderfallbetrach-tung

4.7.2 Sind Bauwerke im Abstand < 6 · Schornsteinbauhöhe vorhanden, die größer als 1,2 · Schornsteinbauhöhe sind Bebauung ist zu berück-sichtigten

4.7.2 Wenn Schornsteinbauhöhe weniger als das 1,7fache der Gebäudehö-hen und freie Abströmung gewährleistet – diagnostisches Windfeldmo-dell, ansonsten Sonderfallbetrachtung

4.8 Verwendetes Ausbreitungsmodell bzw. verwendete Windfeldmodelle anstelle / zusätzlich zu AUSTAL2000

Wurde zum Zeitpunkt der Gutachtenerstellung aktuelle AUSTAL2000 Version verwendet (http://www.austal2000.de/changes.htm)

Begründung der Eignung und Beschreibung der Vor- und Nachteile des Modells gegenüber AUSTAL2000

4.9 Darstellung der Ergebnisse

Ergebnisse grafisch dargestellt

http://www.austal2000.de/changes.htm

© LfU Anforderungen an den Inhalt eines Prognosegutachtens 9

Kap

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Prüfpunkte

vorh

ande

n

volls

tänd

ig

plau

sibe

l

Ergebnisse erörtert

4.10 Bewertung der Ergebnisse

Prüfung auf Einhaltung der Immissionswerte - Zusatzbelastung für alle Schadstoffe irrelevant - Zusatzbelastung > Irrelevanzgröße: vollständige Immissionsprogno-

se, d.h. Darstellung der Vorbelastung, Ermittlung / Bewertung der Gesamtbelastung (nach TA Luft Kap. 4.7; nicht mehr Gegenstand dieses Leitfadens)

4.11 Literatur vollständig

4.12.1 Eingangsdaten und Protokolle des Rechenlaufs im Anhang

4 Anforderungen an den Inhalt eines Prognosegutachtens

4.1 Formulierung der Aufgabenstellung

Aus der Aufgabenstellung müssen mindestens folgende Informationen hervorgehen: • Auftraggeber • Datum der Gutachtenerstellung • Anlass für die Erstellung des Gutachtens

(z.B. Neuerrichtung einer Anlage, Ände-rung einer bestehenden Anlage, nachträg-liche Anordnung bei einer bestehenden Anlage).

• Bei behördlichen Genehmigungsbeschei-den oder Anordnungen: Name der Behör-de, Aktenzeichen, Datum, ggf. Zitat aus dem Bescheid oder der Anordnung, Ein-ordnung in die 4. BImSchV.

• Name und Sitz der Firma, auf die sich das Prognosegutachten bezieht.

• Art der zu beurteilenden Anlage (z.B. Ei-sengießerei, Feuerungsanlage, Kompost-werk)

Aus der Aufgabenstellung muss ferner abgeleitet werden können, welche Schadstoffkomponenten zu betrachten sind und welche Aussagen vom Gutachten erwartet werden (z.B. Staubimmissi-onen in einem benachbarten Gewerbegebiet).

4.2 Darstellung der Beurteilungsgrundlagen

Aus der Aufgabenstellung ergibt sich, welche Schadstoffe betrachtet werden müssen. In die-sem Kapitel sind die Beurteilungsgrundlagen aufzuführen. Zu nennen sind die für jeden Stoff heranzuziehenden Immissionswerte, deren zeit-licher Bezug (Jahresmittelwert, Tagesmittelwert, Überschreitungshäufigkeit, usw.) und deren Vor-schrift (z.B. TA Luft).


4.3 Beschreibung der örtlichen Verhältnisse

Aus der Beschreibung der örtlichen Verhältnisse müssen die topografische Situation in der Um-gebung der Anlage und der räumliche Bezug zu den betroffenen Schutzgütern dargestellt wer-den. Einzelheiten sind in den Kapiteln 4.3.1 und 4.3.2 dargestellt.

4.3.1 Topografische Struktur des Unter-suchungsgebietes

Durch topografisch gegliedertes Gelände wer-den die lokalen Ausbreitungsverhältnisse, d.h. die meteorologischen Verhältnisse, erheblich beeinflusst. Der Bericht muss daher einen Aus-zug aus der Topografischen Karte enthalten, der das Rechengebiet (siehe hierzu Kapitel 4.5.1) abdeckt. Die Karte muss folgende Informationen beinhalten: • Standort der Anlage • Maßstabsangabe • Nordpfeil • Darstellung des Beurteilungsgebiets • Informationen zur Topografie, z.B. in Form

von Höhenlinien Die grundsätzliche Struktur (Ebene, Tallage, Hanglage o.ä.) muss im Text beschrieben wer-den, ebenso topografische Hindernisse (wie z.B. Wälle), die einen Einfluss auf die Ausbreitung haben können. Daraus lässt sich ersehen, ob z.B. das Gelände in der Ausbreitungsrechnung berücksichtigt werden muss. Die Beschreibung wird sinnvollerweise durch aktuelle Fotos der örtlichen Gegebenheiten ergänzt. Näheres dazu wird in Kapitel 4.7 beschrieben.

4.3.2 Nutzungsstruktur im Untersuchungsgebiet

Entsprechend den Vorgaben der TA Luft müs-sen die Einwirkungen auf unterschiedliche Schutzgüter betrachtet werden. In der Regel handelt es sich um das Schutzgut „Mensch“, das

durch Wohngebiete, Gewerbegebiete, Industrie-gebiete oder Bebauungen im Außenbereich rep-räsentiert wird. In Einzelfällen kann auch der Boden oder die Vegetation als Schutzgut be-trachtet werden (Deposition). Sofern die in Kapitel 4.3.1 enthaltene Karte kei-ne oder nur unzureichende Informationen zur Art und Lage der Schutzgüter enthält, kann in die-sem Kapitel eine weitere Karte mit entsprechen-den Informationen eingefügt werden. Dabei ist auf die Aktualität der Karten zu achten. Auch zukünftig geplante Nutzungen, z.B. geplante oder bereits genehmigte Baugebiete, sind zu berücksichtigen. Im Text müssen die Nutzungsstrukturen, insbe-sondere die Abstandsverhältnisse zu den Schutzgütern, dargestellt werden.

4.4 Emissionsseitige Eingangsdaten

Eine wichtige Eingangsgröße zur Prognose der Immissionen sind die von einer Anlage ausge-henden Emissionsparameter. Das Ausbrei-tungsmodell ist in der Lage, die Quelltypen, die zeitliche Emissionscharakteristik sowie teilweise spezielle Eigenschaften der emittierten Substan-zen zu berücksichtigen. Die folgenden Kapitel 4.4.1 bis 4.4.4 enthalten Vorgaben, welche Informationen hierzu im Gut-achten darzustellen sind. Die wichtigsten Kenn-größen sind in Kapitel 4.4.5 in Form einer Tabel-le zusammengefasst.

4.4.1 Beschreibung des Betriebs Üblicherweise sind die Verfahrensschritte und die damit verbundenen Emissionsparameter in den Antragsformularen des Betreibers aufge-führt. Im Gutachten müssen daraus neben Art und der Zweck der Anlage die Anlagenteile und Verfahrensschritte entsprechend der 9. BImSchV beschrieben und hervorgehoben wer-den, die für die Prognose der Emissionen von


Bedeutung sind. Bei der Neuerrichtung einer Anlage sind dies alle emissionsrelevanten Anla-genteile und Verfahrensschritte. Bei der wesent-lichen Änderung einer bestehenden Anlage wer-den nur die emissionsrelevanten Anlagenteile und Verfahrensschritte berücksichtigt, die geän-dert werden oder auf die sich die Änderungen auswirken werden, es sei denn, dass durch die Änderung die Bagatellmassenströme (Tabelle 7, 4.6.1.1 TA Luft) erstmalig überschritten werden. Dabei ist es unerheblich, ob das Überschreiten des Bagatellmassenstroms durch eine Änderung der Anlage oder durch eine Änderung der Vor-gaben für die Bagatellmassenströme hervorge-rufen wird. Die hierfür erforderlichen Angaben werden in den folgenden Kapiteln erläutert.

4.4.2 Beschreibung der Quellen Das Ausbreitungsmodell der TA Luft ist in der Lage, folgende Quelltypen zu berücksichtigen: Punktquellen: z.B. Kamine, Abluftrohre Linienquellen: z.B. Lüfterbänder, Fahrwege Flächenquellen: z.B. Schlackenbeete, Biofilter, Klärbecken. Volumenquellen: z.B. Fenster und Tore, verteilt über ein Betriebsgebäude Im Bericht ist jede Quelle einer dieser Katego-rien zuzuordnen; dabei sind Ausdehnung in x-, y- und z-Richtung [aq, bq, cq] und Ausrichtung (Drehwinkel [wq]) anzugeben. Dies geschieht am zweckmäßigsten in Form einer Tabelle. Die räumliche Lage der Quelle(n) ist gekenn-zeichnet durch: - x-Koordinate [xq] relativ zum Nullpunkt des

Rechengitters [gx]

- y-Koordinate [yq] relativ zum Nullpunkt des Rechengitters [gy]

- die Höhe (über Gelände [hq] im ebenen Fall bzw. über NN [gh] im Fall mit Berücksichtung des Geländes)

Im Bericht sind die Quellkoordinaten anzugeben. Anstelle von Gauß-Krüger-Koordinaten können auch Relativkoordinaten zu dem Bezugspunkt [gx, gy] angegeben werden. Der Bezugspunkt und dessen Gauß-Krüger-Koordinaten müssen jedoch dargestellt werden.

4.4.3 Emissionsparameter und zeitliche Charakteristik

4.4.3.1 Allgemeine Emissionsparameter Anhang 3, Punkt 2 der TA Luft fordert:

„Die Emissionsparameter der Emissionsquelle (Emis-

sionsmassenstrom, Abgastemperatur, Abgasvolu-

menstrom) sind als Stundenmittelwerte anzugeben.

Bei zeitlichen Schwankungen der Emissionsparame-

ter, z.B. bei Chargenbetrieb, sind diese als Zeitreihe

anzugeben. Ist eine solche Zeitreihe nicht verfügbar

oder verwendbar, sind die beim bestimmungsgemä-

ßen Betrieb für die Luftreinhaltung ungünstigsten

Betriebsbedingungen einzusetzen. Hängt die Quell-

stärke von der Windgeschwindigkeit ab (windindu-

zierte Quellen), so ist dies entsprechend zu berück-

sichtigen.“

4.4.3.2 Zeitliche Charakteristik Tageszeitlich oder jahreszeitlich unterschiedli-che Parameter sind z.B. ein 2-Schicht-Betrieb oder ein saisonaler Betrieb (Zuckerfabrik, Gras-trocknung). Für diese soll eine Zeitreihe der E-missionsparameter verwendet werden. Damit können tageszeitliche bzw. jahreszeitlich unter-schiedliche meteorologische Bedingungen be-rücksichtigt werden. So treten nachts üblicher-weise häufiger Inversionen und Schwachwindla-gen als tagsüber auf. Zeitabhängige Werte werden in der Eingangsda-tei mit einem Fragezeichen „?“ gekennzeichnet. AUSTAL2000 liest für so gekennzeichnete Wer-te eine Zeitreihendatei mit 8760 Stundenmittel-werten ein.


Werden trotz zeitlicher Schwankungen der E-missionsverhältnisse keine Zeitreihen verwen-det, so ist im Gutachten darauf hinzuweisen und die Abweichung plausibel zu begründen. In diesem Zusammenhang ist zu beachten, dass schwachwindige Inversionslagen (Ausbreitungs-klassen I und II, siehe TA Luft Anhang 3 Punkt 8.4) nicht unbedingt zu höheren Immissionszu-satzbelastungen in Bodennähe führen als die tagsüber herrschenden „neutralen“ Wetterlagen. Diese auf den ersten Blick unplausible Aussage gilt immer dann, wenn die Abgase über Kamine abgeleitet werden. Abbildung 4 1 zeigt den Sachverhalt am Beispiel eines 20 m hohen Ka-mins. Es wurden folgende Eingangsdaten gewählt:

Quellhöhe [hq]: 20 m Volumenstrom i.N.f.: 3,3 m³/s Abgastemperatur an der Kaminmündung: 130 °C Wärmestrom an der Kaminmündung [qq]: 0,5 MW

SO2 - Massenstrom [so2]: 0,17 g/s Rauhigkeitslänge [z0]: 0,5 m Windgeschwindigkeit in 10 m über Grund: 2 m/s Windrichtung in 10 m über Grund: 270 Grad (West) Geländeform: eben

Die Berechnungen wurden für jede Ausbrei-tungsklasse durchgeführt. Bei bodennahen Quellen (z.B. diffusen Emissio-nen) treten die höchsten Immissionsbeiträge hingegen immer bei Inversionslagen auf. Im Gutachten muss nachvollziehbar beschrieben werden, welche Quellen als kontinuierlich emit-tierend und welche Quellen zeitabhängig ange-setzt wurden. Bei zeitabhängigen Quellen ist für den Fall, dass keine Informationen über den zeitlichen Verlauf vorliegen, von einer kontinuier-lichen Emission mit den ungünstigsten Betriebs-bedingungen (beim bestimmungsgemäßen Be-trieb) auszugehen.


AK: I Cmax=1.2 µg/m³ (x=2020m, y=-400m)

AK: III2 Cmax=3.5 µg/m³ (x=460m, y=-20m)

AK: II Cmax=3.7 µg/m³ (x=940m, y=-100m)

AK: IV Cmax=2.5 µg/m³ (x=340m, y=0m)

AK: III1 Cmax=4.4 µg/m³ (x=520m, y=-20m)

AK: V Cmax=1.6 µg/m³ (x=280m, y=0m)

Inversion (stabile Schichtung)

indifferente Schichtung

labile Schichtung

Stundenmittelwerte in µg/m³

Abbildung 4-1: Berechnete SO2-Konzentrationen (1-Stunden-Mittelwerte) für unterschiedliche Ausbreitungsklassen


Folgende Größen können im Ausbreitungsmo-dell zeitabhängig angegeben werden: • Massenstrom • Wärmestrom und ggf.

Austrittsgeschwindigkeit des Abgases Der Massenstrom ist die emittierte Masse pro Zeiteinheit und wird in der Regel in kg/h ange-geben. TA Luft Kapitel 2.5b: „Der Massenstrom ist die während einer Betriebs-

stunde bei bestimmungsgemäßem Betrieb einer An-

lage unter den für die Luftreinhaltung ungünstigsten

Betriebsbedingungen auftretende Emission der ge-

samten Anlage.“

4.4.3.3 Abgasfahnenüberhöhung Heiße Abgase erfahren in der Atmosphäre einen Auftrieb, so dass sich effektiv eine größere Quellhöhe ergibt (Abgasfahnenüberhöhung) und die bodennahen Immissionen demzufolge zu-rückgehen. Ein analoger Effekt ergibt sich auch durch den Impuls des vertikal ausgeblasenen Abgases. Zur Berechnung werden der Wärme-strom und ggf. die Ausströmgeschwindigkeit benötigt. Der Wärmestrom [qq] des Abgases ist in MW anzugeben. Der Wärmestrom wird folgender-maßen berechnet:

Mq = 1.36 • 10-3 •R • (Tq - T0) R = Volumenstrom des Abgases (f) im Normzustand in m³/s Tq = Abgastemperatur in °Celsius T0 = mittlere Lufttemperatur (üblicher-weise 10 °Celsius)

Wird der Wärmestrom nicht berücksichtigt, führt dies zu einer Überschätzung der Immissionen. Zur Berechnung des Wärmestroms sind gemäß Anhang 3 Punkt 6 der TA Luft die Abgastempe-ratur Tq und der Volumenstrom des Abgases (f) im Normzustand anzugeben. Es wird empfohlen, den Wärmestrom bei der Prüfung der Prognose nachzurechnen, da es sich um eine wesentliche Eingangsgröße han-delt. Soll der Austrittsimpuls berücksichtigt werden, so werden die Austrittsgeschwindigkeit des Abgases [vq] und der lichte Mündungsquer-schnitt [dq] benötigt. Falls der Austrittsimpuls nicht berücksichtigt wird, werden die Immissio-nen überschätzt. Bei Ableitung der Abgase über einen Kühlturm wird die Abgasfahnenüberhöhung gemäß VDI 3784 Blatt 2 berechnet. Hier sind zusätzlich An-gaben zur Feuchte, entweder Flüssigwasser-gehalt [lq] der Abgasfahne in kg/kg oder Angabe der relativen Feuchte [rq] in % erforderlich. Am übersichtlichsten können diese Daten in tabellarischer Form dargestellt werden (siehe Tabelle 4 1). Es ist zu beachten, dass die Ergebnisse der Ausbreitungsrechnung erheblich vom angesetz-ten Wärmestrom abhängen können. Ein hoher Wärmestrom führt üblicherweise zu niedrigen Immissionen, da vom Modell ein großer Fah-nenaufstieg berechnet wird. Bei Flächenquellen (z.B. Biofilter) wird – trotz hohem Wärmestrom – kein nennenswerter Auf-stieg der Abluftfahne beobachtet. Bei dieser Quellenart ist der Wärmestrom mit 0 MW anzu-setzen. Das gleiche gilt, wenn das Abgas über mehrere Kamine emittiert wird, deren Abstand zueinander mehr als der 5-fache Mündungsdurchmesser beträgt (LAI, 1992). In diesem Fall muss jeder Kamin als Einzelquelle angesetzt werden, auch wenn die Quellkoordinaten fast identisch sind. Die Abgasvolumenströme dürfen also nicht zu-


sammengefasst und einem Kamin zugeordnet werden. Ansonsten geht das Modell von einem „Sammelkamin“ aus und berechnet einen zu großen Fahnenaufstieg.

4.4.4 Spezialfall Stäube Bei der Ausbreitungsrechnung für Stäube sind Deposition (= Anhaften eines Staubteilchens, sobald es eine Oberfläche berührt) und Sedi-mentation (= Absinken der Staubteilchen auf-grund der Schwerkraft) zu berücksichtigen (sie-he Anhang 3, Punkt 4). Die Depositions- und Sedimentationsgeschwindigkeiten hängen von der Korngröße ab. In Tabelle 13 des Anhangs 3 der TA Luft sind 4 Korngrößenverteilungen definiert.

Ist die Korngrößenverteilung nicht im Einzelnen be-

kannt, dann ist PM10 wie Staub der Klasse 2 zu be-

handeln. Für Staub mit einem aerodynamischen

Durchmesser größer als 10 µm ist für die Depositi-

onsgeschwindigkeit der Wert 0,07 m/s und für die

Sedimentationsgeschwindigkeit der Wert 0,06 m/s zu

verwenden.

4.4.5 Zusammenfassende Darstellung der Emissionen

Die emissionsseitigen Kenngrößen werden zweckmäßigerweise in einer Tabelle zusam-mengefasst (siehe Tabelle 4 1).

Tabelle 4-1: Emissionsseitige Eingangsdaten

Kenngröße

Art der Quelle Punktquelle, Linienquelle, Flächenquelle, Volumenquelle

Räumliche Lage der Quellen Rechtswert, Hochwert (alternativ: Relativkoordinaten gegenüber einem Bezugspunkt, dessen RW und HW angegeben sein müssen), Höhe über Grund, ggf. Höhe über NN.

Quelltypisierung Ausdehnung der Quelle in x-Richtung, y-Richtung, z-Richtung, Dre-hung der Quelle bzgl. der Nordrichtung

Emissionsparameter Angabe der Massenströme. Falls die Abgasfahnenüberhöhung be-rücksichtigt wird, sind zusätzlich folgende Parameter anzugeben: Ab-gasvolumenstrom i.N.f., Abgastemperatur, berechneter Wärmestrom, optional: lichter Querschnitt bei kreisförmiger Austrittsfläche.

Zeitliche Charakteristik der Emissionsparameter

Tageszeitliche Unterschiede, jahreszeitliche Unterschiede, ggf. Ab-hängigkeit von meteorologischen Bedingungen, Anzahl der Emissions-stunden pro Woche, Anzahl der Emissionsstunden pro Jahr

Emissionsparameter für den Spezialfall „Stäube“

Angabe der Massenströme für jede der 4 Korngrößenklassen


4.5 Weitere Eingangsgrößen

4.5.1 Rechengebiet und räumliche Auf-lösung

In der TA Luft Anhang 3 Punkt 7 wird das Re-chengebiet wie folgt definiert: „Das Rechengebiet für eine einzelne Emissionsquelle

ist das Innere eines Kreises um den Ort der Quelle,

dessen Radius das 50fache der Schornsteinbauhöhe

ist. Tragen mehrere Quellen zur Zusatzbelastung bei,

dann besteht das Rechengebiet aus der Vereinigung

der Rechengebiete der einzelnen Quellen. Bei be-

sonderen Geländebedingungen kann es erforderlich

sein, das Rechengebiet größer zu wählen.“

Abweichungen von dieser Größe, insbesondere bei der Wahl kleinerer Rechengebiete, sind vom Gutachter zu begründen. Das Immissionsmaxi-mum muss jedoch im Rechengebiet enthalten sein. Der Hinweis „Randgebiet“ in der Protokolldatei (siehe Kapitel 4.12.1) weist darauf hin, dass das gebiet zu klein gewählt wurde. Die Größe der „Beurteilungsflächen“ (Maschen-weite) soll nach TA Luft (Anhang 3 Punkt 7) nicht größer als die Schornsteinhöhe sein. Ab-weichungen sind ebenfalls zu begründen.

„Das Raster zur Berechnung von Konzentration und

Deposition ist so zu wählen, dass Ort und Betrag der

Immissionsmaxima mit hinreichender Sicherheit be-

stimmt werden können. Dies ist in der Regel der Fall,

wenn die horizontale Maschenweite die Schornstein-

bauhöhe nicht überschreitet. In Quellentfernungen

größer als das 10fache der Schornsteinbauhöhe

kann die horizontale Maschenweite proportional grö-

ßer gewählt werden.“

4.5.2 Bodenrauhigkeit Die atmosphärische Turbulenz bestimmt den vertikalen Austausch zwischen den Luftschich-ten. In AUSTAL2000 fließt die Information zur Turbulenz über die Monin-Obukhov’schen-Stabilitätslänge ein. Sie enthält einen thermisch bedingten Anteil (z.B. Konvektion bei intensiver Sonneneinstrahlung) und einen dynamisch be-dingten Anteil (Turbulenzerzeugung aufgrund der Bodenrauhigkeit). Der thermisch bedingte Anteil kann bei der Anwendung von AUSTAL2000 nicht beeinflusst werden. Der gem. Tabelle Tabelle 4 2 (TA Luft Anhang 3 Punkt 5) festzulegende Parameter Bodenrauhig-keit (Rauhigkeitslänge [z0]) hat erheblichen Ein-fluss auf das Ergebnis der Ausbreitungsrech-nung. Er hängt von der Art der Landnutzung ab.


Tabelle 4-2: Mittlere Rauhigkeitslänge in Abhängigkeit von den Landnutzungsklassen des CORINE–Katasters (TA Luft Anhang 3 Punkt 5)

Klasse z0 in m Nutzung nach CORINE–Kataster

1 0,01 Strände, Dünen und Sandflächen; Wasserflächen

2 0,02 Deponien und Abraumhalden; Wiesen und Weiden ; Natürliches Grünland; Flächen mit spärlicher Vegetation; Salzwiesen; Gewässerläufe; Mündungsgebiete

3 0,05 Abbauflächen; Sport– und Freizeitanlagen; Nicht bewässertes Ackerland; Gletscher und Dauerschneegebiete

4 0,10 Flughäfen; Sümpfe; Torfmoore; Meere und Ozeane

5 0,20 Straßen, Eisenbahn; Städtische Grünflächen; Weinbauflächen; Komplexe Parzellen-strukturen; Landwirtschaft und natürliche Bodenbedeckung; Heiden und Moorheiden; Felsflächen ohne Vegetation

6 0,50 Hafengebiete; Obst– und Beerenobstbestände; Wald–Strauch–Übergangsstadien

7 1,00 Nicht durchgängig städtische Prägung; Industrie– und Gewerbeflächen; Baustellen; Nadelwälder

8 1,50 Laubwälder; Mischwälder

9 2,00 Durchgängig städtische Prägung

Exemplarisch sind in Abbildung 4 2 die berech-neten Konzentrationen in 1,5 m über Grund für 3 Quellhöhen (100 m, 50 m und 25 m) und unter-schiedlichen Bodenrauhigkeiten (z0 = 1,5 m, 1,0 m und 0,5 m) dargestellt. Die jeweils linke Abbil-dung zeigt das Ergebnis der Rechnung mit dem alten TA Luft Modell AUSTAL86. Die drei rech-ten Abbildungen zeigen die Tabellen der Rech-nungen mit AUSTAL2000 bei unterschiedlichen Bodenrauhigkeiten. Die Farbabstufungen sind je nach Quellhöhe unterschiedlich gewählt. Im Ausbreitungsmodell der alten TA Luft 86 wurde die atmosphärische Turbulenz mit Hilfe von Ausbreitungsklassen definiert. Die zugehö-rigen „Ausbreitungsparameter“ wurden experi-mentell in überwiegend bewaldetem Gebiet er-mittelt. Diesen lag eine Bodenrauhigkeit von ca. z0 = 1,5 m zugrunde2

. Bei mittelhohen und hohen Quellen (100 m, sie-he Abbildung 4 2) entsprechen die Immissionen bei einer Bodenrauhigkeit von 1,5 m den Werten der Rechnung nach alter TA Luft. Bei glatterem Untergrund / geringerer Rauhigkeit (z0 = 1,0 m

2 Die Rauhigkeit der Erdoberfläche wird durch die „Rauhig-keitslänge“ z0 definiert. Die Rauhigkeitslänge liegt etwa zwischen 1/10 und 1/20 der Hindernishöhe

bzw. 0,5 m) gehen die mit dem neuen Modell AUSTAL2000 berechneten Konzentrationen zurück. Dies ist darauf zurückzuführen, dass der Austausch zwischen den Luftschichten reduziert wird, weshalb weniger Schadstoffe aus der Hö-he zum Boden herabgemischt werden. Gegenüber der TA Luft 86, deren Ausbrei-tungsmodell für hohe Quellen und mittlere Rau-higkeitslängen galt, ergeben sich deutlich niedri-gere Immissionskonzentrationen im Maximum. Im Allgemeinen sind die Immissionskonzentrati-onen bei hohen Quellen etwas geringer, bei niedrigeren Quellen jedoch deutlich höher als bei der TA Luft 86.


Quellhöhe 100 m:

Quellhöhe 50 m:

Quellhöhe 25 m:

Abbildung 0-1: Rechnung mit AUSTAL86 (links) und AUSTAL2000 für unterschiedliche Werte von z0. Die Quelle befin-

det sich jeweils in der Mitte des Rechengebiets. Die meteorologischen Eingangsdaten sind jeweils iden-tisch. (Die Farbabstufungen sind für die unterschiedlichen Quellhöhen nicht identisch). Quelle: report.pdf im AUSTAL-Verzeichnis

In Tabelle 4-3 ist das Verhältnis der bodennahen Maximalkonzentrationen TA Luft 2002 / TA Luft 86 dargestellt. Vor allem bei niedrigen Quellen ergeben sich bei der neuen Berechnungsmetho-

de signifikant höhere Konzentrationen. Bei ho-hen Quellen nimmt die Konzentration dagegen ab.

Tabelle 4-3: Verhältnis der bodennahen Konzentrationsmaxima TA Luft 2002 / TA Luft 86 für unterschiedliche Rauhigkeiten

Quellhöhe (m) z0=0,5 m z0=1,0 m z0=1,5 m

25 0,8 1,7 2,8

50 0,6 0,8 1,2

100 0,7 0,8 0,9


Um ein willkürliches Bestimmen der Rauhigkeits-länge zu unterbinden, wird die Bodenrauhigkeit vom Modell AUSTAL2000 anhand eines Land-nutzungskatasters (Corine-Kataster) bestimmt. Sofern der Gutachter von der automatischen Bestimmung abweicht und die Rauhigkeitslänge [z0] selbst bestimmt, muss dies ausführlich be-gründet werden. Dies ist notwendig, da die Rau-higkeitslänge einen großen Einfluss auf das Re-chenergebnis hat. In der neuen TA Luft ist die Rauhigkeit in An-hang 3 Punkt 5 als Mittelwert über ein Gebiet mit dem Radius der 10fachen Quellhöhe definiert:

Die Rauhigkeitslänge ist für ein kreisförmiges Gebiet

um den Schornstein festzulegen, dessen Radius das

10fache der Bauhöhe des Schornsteins beträgt. Setzt

sich dieses Gebiet aus Flächenstücken mit unter-

schiedlicher Bodenrauhigkeit zusammen, so ist eine

mittlere Rauhigkeitslänge durch arithmetische Mitte-

lung mit Wichtung entsprechend dem jeweiligen Flä-

chenanteil zu bestimmen und anschließend auf den

nächstgelegenen Tabellenwert zu runden. Es ist zu

prüfen, ob sich die Landnutzung seit Erhebung des

Katasters wesentlich geändert hat oder eine für die

Immissionsprognose wesentliche Änderung zu erwar-

ten ist.

Der Wert für die Rauhigkeit wird in der Regel vom Ausbreitungsmodell anhand der Rechts- und Hochwerte der Quelle automatisch be-stimmt. Eine Kontrolle ist mit Hilfe des Pro-gramms RL_INTER möglich. Dieses bestimmt nach Eingabe von Rechtswert, Hochwert und Höhe der Quelle ein mittleres z0 und die von AUSTAL2000 verwendete Rauhigkeitsklasse. Abbildung 4 3 zeigt dies an einem Beispiel.


Abbildung 4-3: Ausschnitt aus der Topografischen Karte 1:50.000 und Darstellung des Programms

RL_INTER für eine 200 m hohe Quelle

4.5.3 Statistische Sicherheit Bei einem Lagrange’schen Partikelmodell wie AUSTAL2000 wird die Bahn von virtuellen Teil-chen (Partikeln) verfolgt, die mit der Windströ-

mung driften. Die Partikel besitzen keine Masse, so dass sie sich wie Gasmoleküle verhalten (Ausnahme: Staub). Die Konzentrationsberech-nung basiert auf der Auszählung der Aufent-haltsdauer der Partikel in den einzelnen Zellen. Jedes Partikel repräsentiert einen Anteil der e-


mittierten Masse. Werden sehr viele Partikel gestartet, so ist der Massenanteil pro Partikel gering. Zufälligkeiten im Weg einzelner Partikel äußern sich somit bei der Immissionsberech-nung weniger stark, als wenn nur wenige Parti-kel gestartet werden. Die räumliche Verteilung der Konzentrationen wird insgesamt sicherer abgeschätzt. Die Zahl der Partikel kann mit dem Parameter Qualitätsstufe [qs] beeinflusst werden. Je höher die Qualitätsstufe, umso höher ist die statisti-sche Sicherheit des Ergebnisses. Bei niedriger Qualitätsstufe werden die Immissi-onsmaxima und die hohen Perzentile (Konzent-rationsschwellen mit vorgegebenen Überschrei-tungshäufigkeiten) vom Ausbreitungsmodell ü-berschätzt. Die Ergebnisse liegen somit auf der sicheren Seite, sofern der genaue Ort der Im-missionsmaxima weniger wichtig ist. Interessie-ren vor allem die Immissionskenngrößen an be-stimmten Orten (Monitorpunkten), so ist mit ho-her Qualitätsstufe zu rechnen. In der Regel muss die Qualitätsstufe > 0 sein. Vom Gutachter ist zu prüfen und darzustellen, dass die statistische Streuung des berechneten Jahresmittelwertes kleiner 3% und die statisti-sche Streuung des berechneten Stunden- bzw. Tagesimmissionskennwertes kleiner als 30% sind. Diese Vorgaben werden in der TA Luft in Anhang 3 Punkt 9 gefordert: „Die mit dem hier beschriebenen Verfahren berech-

neten Immissionskenngrößen besitzen auf Grund der

statistischen Natur des in der Richtlinie VDI 3945

Blatt 3 (Ausgabe September 2000) angegebenen

Verfahrens eine statistische Unsicherheit. Es ist dar-

auf zu achten, dass die modellbedingte statistische

Unsicherheit, berechnet als statistische Streuung des

berechneten Wertes, beim Jahres-

Immissionskennwert 3 vom Hundert des Jahres-

Immissionswertes und beim Tages-

Immissionskennwert 30 vom Hundert des Tages-

Immissionswertes nicht überschreitet. Gegebenen-

falls ist die statistische Unsicherheit durch eine Erhö-

hung der Partikelzahl zu reduzieren.“

4.6 Meteorologische Daten Eine der wichtigsten Eingangsgrößen zur sach-gerechten Berechnung der Immissionskenngrö-ßen sind die meteorologischen Eingangsdaten. Diese müssen sowohl für das Untersuchungs-gebiet als auch für die langjährigen Verhältnisse repräsentativ sein. Daher sind die in den folgen-den Kapiteln 4.6.1 bis 4.6.3 sowie in Kapitel 4.7 dargestellten Kriterien entscheidend für die Güte einer Ausbreitungsrechnung. Das Ausbreitungsmodell AUSTAL2000 geht bei der Verwendung meteorologischer Eingangsda-ten deutlich über die alte TA Luft hinaus. So werden in AUSTAL2000 vertikale Strömungspro-file (Zunahme des Windes mit der Höhe, Rechtsdrehung des Windes mit der Höhe) oder 3dimensionale Strömungsfelder, die dem Ge-ländeeinfluss oder Bebauungseinfluss Rech-nung tragen, berücksichtigt. Ferner kann mit stundenfeinen Zeitreihen der Meteorologie ge-rechnet werden, d.h. für jede Stunde des ver-wendeten Jahres fließen die Windrichtung, die Windgeschwindigkeit und die Ausbreitungsklas-se bzw. die Monin-Obukhov-Länge ein. Trotz erweiterter Möglichkeiten des Modells AUSTAL2000 verbleiben etliche Sonderfälle, in denen das Modell nicht angewendet werden kann. Diese sind in Genehmigungsverfahren besonders zu beachten, da sie das Gutachten angreifbar machen.

4.6.1 Meteorologische Zeitreihe oder Ausbreitungsklassenstatistik

In Nr. 4.6.4.1 der TA Luft werden zwei Möglich-keiten genannt, wie die meteorologischen Daten in der Ausbreitungsrechnung zu berücksichtigen sind: Die Kenngrößen für die Zusatzbelastung sind durch

rechnerische Immissionsprognose auf der Basis einer

mittleren jährlichen Häufigkeitsverteilung oder einer

repräsentativen Jahreszeitreihe von Windrichtung,

Windgeschwindigkeit und Ausbreitungsklasse zu

bilden.


Eine Häufigkeitsverteilung der stündlichen Ausbrei-

tungssituationen kann verwendet werden, sofern

mittlere Windgeschwindigkeiten von weniger als 1

m/s im Stundenmittel am Standort der Anlage in we-

niger als 20 vom Hundert der Jahresstunden auftre-

ten (Anhang 3 Punkt 12).

In topografisch stark gegliedertem Gelände ist es häufig nicht möglich dieses Kriterium streng einzuhalten. Die Zeitreihe ermöglicht die Berücksichtigung

jahreszeitlicher und tageszeitlich variabler Emissionen.

- Jahreszeitliche Unterschiede treten z.B. bei

Anlagen mit Saisonalbetrieb auf (z.B. Zu-ckerfabrik, Grastrocknung)

- Tageszeitliche Unterschiede: treten z.B. bei 2-Schicht-Betrieben auf

Gerade in topografisch gegliederten Gebieten wie in Baden-Württemberg herrschen in den Nachtstunden deutlich andere Ausbreitungsbe-dingungen (stabile Schichtung; abhängig von der Topographie auch Kaltluftabflüsse) als in den Tagstunden. Bei Verwendung einer Zeitrei-he kann diesen Verhältnissen besser Rechnung getragen werden als beim Einsatz einer Ausbrei-tungsklassenstatistik.

4.6.2 Zeitliche Repräsentativität der me-teorologischen Daten

Während die Ausbreitungsklassenstatistik in der Regel für einen 10-Jahreszeitraum repräsentativ ist, wird bei Verwendung einer Zeitreihe in der Regel nur ein Jahr betrachtet. Es wird empfoh-len, vom Deutschen Wetterdienst eine Expertise anfertigen zu lassen, welches Jahr als repräsen-tativ anzusehen ist. Alternativ ist vom Gutachter zu begründen, weshalb das betrachtete Jahr ausgewählt wurde. Die mit Zeitreihe gerechne-ten Immissionen führen in der Regel zu höheren maximalen Konzentrationswerten. Ist die Gesamtbelastung zu bestimmen und lie-gen Vorbelastungsmessungen vor, so müssen

die Zeiträume der Messung und der Meteorolo-gie identisch sein.

4.6.3 Räumliche Repräsentativität der meteorologischen Daten

Zur räumlichen Repräsentativität der meteorolo-gischen Daten wird in Anhang 3 der TA Luft un-ter Punkt 8.1 ausgeführt: „Die verwendeten Werte sollen für den Standort der

Anlage charakteristisch sein. Liegen keine Messun-

gen am Standort der Anlage vor, sind Daten einer

geeigneten Station des Deutschen Wetterdienstes

oder einer anderen entsprechend ausgerüsteten Sta-

tion zu verwenden. Die Übertragbarkeit dieser Daten

auf den Standort der Anlage ist zu prüfen; dies kann

z.B. durch Vergleich mit Daten durchgeführt werden,

die im Rahmen eines Standortgutachtens ermittelt

werden.“

Im Gutachten muss auf folgende Fragen einge-gangen werden: 1. Welche Messstelle wurde zur Ermittlung

der meteorologischen Eingangsdaten he-rangezogen?

2. Ist die Station für die Ausbreitungsverhält-nisse im Rechengebiet repräsentativ?

3. Werden die lokalen Windsysteme von der Station ausreichend berücksichtigt?

4. Werden die zu erwartenden Hauptwind-richtungen von der Station genügend ge-nau wiedergegeben?

5. Welche Methode wurde zur Übertragung der meteorologischen Daten einer Station auf das Rechengebiet verwandt? (zu den gängigen Methoden gehören z.B.: Metho-de Kolb; Modellrechnungen mit METRAS oder FITNAH, diagnostisches Strömungs-modell)


Üblicherweise werden Standortgutachten nur bei großen Genehmigungsverfahren erstellt. Es stellt sich daher die Frage, wie die räumliche Repräsentativität anderweitig beurteilt werden kann. 1. Die Plausibilität kann zunächst anhand der

topografischen Lage in Zusammenhang mit der Häufigkeitsverteilung der Windrich-tungen beurteilt werden. In Tälern findet man in der Regel zwei Hauptwindrichtun-gen parallel zum Talverlauf. In ausgedehn-ten Ebenen und in Hochlagen findet man häufig die Hauptwindrichtungen Westsüd-west und Ost. In Randlagen (Rheinebene am Fuß des Schwarzwaldes oder am Fuß der Schwäbischen Alb) können die Wind-richtungsverteilungen sehr komplex sein. Dies ist auf lokale Windsysteme (nächtli-che Kaltluftabflüsse) zurückzuführen.

Die Abbildung 4 4 zeigt die Überlagerung der Windrichtungsverteilungen im Oberrheingraben (Station Kehl - links oben) mit den Einflüssen des von Südosten her einmündenden Kinzigtals. Auf kleinem Raum können markant unterschied-liche Windrichtungsverteilungen auftreten. Die folgenden Abbildungen zeigen ausgewählte Windrosen aus dem Windrosenatlas Baden-Württemberg. Links ist das Gelände mit der Windrose dargestellt, rechts nur das Gelände mit dem Standort der Windmessstation. In Gipfellagen findet man häufig Ost-West-Verteilungen. In Tallagen findet man unter-schiedlich starke Kanalisierungen in Tallängs-richtung. In ebenem und leicht gewelltem Ge-lände sind die Windrichtungen über größere Winkelbereiche verteilt. In Randbereichen (Ebe-ne-Höhenzug) können relativ komplexe Wind-verteilungen auftreten.


Abbildung 4-4: Häufigkeitsverteilung der Windrichtungen im Raum Offenburg


Tal mit Nordost-Südwest-Verlauf: Dettingen/Teck am Fuß der Schwäbischen Alb

Oberrheingraben: Karlsdorf

Tal mit Nordwest-Südost-Verlauf: Baden-Baden


Berglage: Hornberg

Ebene: Ludwigsburg

Leicht gewelltes Gelände: Böblingen


Randlage: Emmendingen

2. Eine weitere Plausibilitätsprüfung kann

anhand von Windrosen aus Baden-Württemberg gewonnen werden, die an den Luftmessstationen des Landes ge-wonnen wurden. Die Windrosen findet man in der „Windstatistiken in Baden-Württemberg“ der LfU (http://www.lfu.baden-wuerttem-berg.de/lfu/abt3/windstatistik/html/index_lfu.htm).

Bei den Windrosen ist jedoch zu prüfen, ob diese durch örtliche Hindernisse (Gebäu-de, Vegetation) beeinflusst wurden. Im Gutachten ist die ausgewählte Windrose in die topografische Karte einzutragen.

3. Ob Kaltluftabflüsse vorhanden sind und

welche Windrichtungen dabei auftreten kann mit dem Modellsystem Geruchsaus-breitung in Kaltluftabflüssen (GAK) geprüft werden. Das Screeningmodell liegt den GAÄ auf CD vor.

4. Der Deutsche Wetterdienst bietet eine

„qualifizierte Prüfung der Übertragbarkeit“ (QPR) der meteorologischen Daten vor-handener Stationen auf den Standort der Anlage an. In vielen Fällen lässt sich je-doch keine geeignete Station finden.

4.7 Berücksichtigung von Gelände und Bebauung

Die standort-repräsentativen meteorologischen Daten allein reichen nicht aus, um eine sachge-rechte Immissionsprognose zu erstellen. In to-pografisch strukturiertem Gelände können sich die Wind- und Ausbreitungsverhältnisse über kurze Entfernungen ändern. Dies muss bei den Ausbreitungsrechnungen berücksichtigt werden.

4.7.1 Berücksichtigung von Gelände Wann Geländeunebenheiten zu berücksichtigen sind, wird in der TA Luft Anhang 3 Punkt 11 wie folgt formuliert: Unebenheiten des Geländes sind in der Regel nur zu

berücksichtigen, falls innerhalb des Rechengebietes

Höhendifferenzen zum Emissionsort von mehr als

dem 0,7fachen der Schornsteinbauhöhe und Stei-

gungen von mehr als 1:20 auftreten. Die Steigung ist

dabei aus der Höhendifferenz über eine Strecke zu

bestimmen, die dem 2fachen der Schornsteinbauhö-

he entspricht.

In Baden-Württemberg müssen Geländeune-benheiten häufig berücksichtigt werden. Ent-scheidendes Kriterium ist in den meisten Fällen


die Höhendifferenz zwischen Emissionsort und dem Gelände im Rechengebiet. Das Ausbreitungsmodell AUSTAL2000 enthält als Bestandteil ein mesoskaliges diagnostisches Strömungsmodell. Das Modell ist in der Lage, die 3dimensionale Strömung in „mäßig struktu-

riertem“ Gelände zu berechnen. Aufgrund der einfachen Physik kann das Modell nicht in stei-lem Gelände angewandt werden, da es das Ab-reißen der Strömung an Geländekanten nicht nachbildet. Abbildung 4-5 verdeutlicht dies an einem Beispiel.

Abbildung 4-5: In leicht gewelltem Gelände liegt die Strömung an, während sich in steilerem Gelände Wirbel ausbilden

(Abriss der Strömung) Zur Grenze der Anwendbarkeit führt die TA Luft aus (Anhang 3 Punkt 11): Geländeunebenheiten können in der Regel mit Hilfe

eines mesoskaligen diagnostischen Windfeldmodells

berücksichtigt werden, wenn die Steigung des Ge-

ländes den Wert 1:5 nicht überschreitet und wesentli-

che Einflüsse von lokalen Windsystemen oder ande-

ren meteorologischen Besonderheiten ausgeschlos-

sen werden können.

Neben dem Kriterium „Geländesteigung“ wird in der TA Luft auf „lokale Windsysteme“ verwiesen. Hierunter fallen in der Praxis zumeist Kaltluftab-flüsse, die sich bei wolkenarmen Wetterlagen; etwa in der Zeit zwischen Sonnenuntergang und Sonnenaufgang; ausbilden können. In großen Tälern (z.B. Oostal, Renchtal, Kinzigtal, Elztal, Dreisamtal) treten Kaltluftabflüsse z.T. bis in die Vormittagsstunden auf.

Das in AUSTAL2000 enthaltene Strömungsmo-dell ist nicht in der Lage, die Kaltluftabflüsse zu simulieren. Aus diesem Grund müssen übli-cherweise Messungen an den Stationen vorlie-gen, die von Kaltluftabflüssen beeinflusst sind. Diese Messungen beinhalten die meteorologi-schen Besonderheiten sowie die lokalen Wind-systeme und können als Eingangsdaten für das diagnostische Strömungsmodell von AUSTAL2000 dienen. Wurden die Winddaten vom Standort entfernt erhoben, so berechnet das Windfeldmodell von AUSTAL2000 vor allem bei den stabilen Aus-breitungsklassen (Kaltluftabflüsse) falsche Strö-mungsfelder. Dies wird anhand der gemessenen Windrich-tungsverteilung am Wetteramt Freiburg (Abbil-dung 4-6 linke Seite) und der auf der Basis der Messungen in Bremgarten auf das Wetteramt Freiburg umgerechneten Windrichtungsvertei-


lungen (Abbildung 4-6 rechte Seite) deutlich. Obwohl beide Stationen in der Rheinebene lie-gen und der räumliche Abstand nur wenige Ki-lometer beträgt, unterscheiden sich die Vertei-lungen deutlich. Während die Windverhältnisse am Wetteramt Freiburg durch lokale Windsys-teme beeinflusst werden (Kaltluftabflüsse aus

dem Dreisamtal bei den stabilen Ausbreitungs-klassen I und II, nordwestliche Windrichtungen bei den labilen Ausbreitungsklassen IV und V), fehlen diese Systeme in Bremgarten. Sie kön-nen vom diagnostischen Windfeldmodell somit nicht berücksichtigt werden.

Abbildung 4-6: Windrosen linke Seite: Gemessene Windrichtungsver-teilungen am Wetteramt Frei-burg bei unterschiedlichen Aus-breitungsklassen Windrosen rechte Seite: Auf der Basis von Bremgarten berechnete Windrichtungsvertei-lungen am Wetteramt Freiburg. Thermisch bedingte Windsys-teme Südostwinde bedingt durch Kaltluftabfluss (Klasse I und II) sowie Nordwestwinde bei wolkenarmem Wetter (Klasse IV und V) fehlen.


4.7.2 Berücksichtigung von Bebauung Neben dem Geländerelief beeinflussen auch Hindernisse, z.B. Gebäude im näheren Umfeld der Quelle, die Ausbreitung. In Lee der Gebäude bilden sich Nachlaufbereiche aus, in denen die Strömung bodennah gegen die Anströmung ge-richtet ist. Weiterhin sind in Gebäudenähe die vertikalen Strömungskomponenten in der glei-

chen Größenordnung wie die Horizontalen. In Lee der Hindernisse findet man deshalb ab-wärtsgerichtete Luftströmungen, die im Dachni-veau freigesetzte Luftbeimengungen verstärkt nach unten führen können. Beispiele zeigt die nachfolgende Abbildung.

Abbildung 4-7: Typische Beeinflussungen der Ausbreitung im Nahbereich von Gebäuden (aus Oke, 1978). Der Wirkungsbereich der Hindernisse wird in der TA Luft mit dem 6-fachen der Schornsteinbau-höhe angegeben. In diesem Umkreis sind die nachfolgend aufgeführten Bedingungen zu prü-fen (TA Luft Anhang 3 Punkt 10):

Beträgt die Schornsteinbauhöhe mehr als das

1,2fache der Gebäudehöhen oder haben Gebäude,

für die diese Bedingung nicht erfüllt ist, einen Ab-

stand von mehr als dem 6fachen ihrer Höhe von der

Emissionsquelle, kann in der Regel folgendermaßen

verfahren werden:

a) Beträgt die Schornsteinbauhöhe mehr als das

1,7fache der Gebäudehöhen, ist die Berück-

sichtigung der Bebauung durch Rauhigkeits-

länge und Verdrängungshöhe ausreichend.

b) Beträgt die Schornsteinbauhöhe weniger als

das 1,7fache der Gebäudehöhen und ist eine

freie Abströmung gewährleistet, können die

Einflüsse mit Hilfe eines diagnostischen Wind-

feldmodells für Gebäudeumströmung berück-

sichtigt werden.

Dies wird im nachfolgenden Flussdiagramm nochmals verdeutlicht.


Schornsteinbauhöhen > 1,2-fache Gebäudehöhen

ja nein

Abstand Quelle - Gebäude > 6-fache Gebäudehöhe

Schornsteinbauhöhen > 1,7-fache Gebäudehöhen

ja nein

ja

AUSTAL2000Berücksichtigung über z0,d0

TA Luft Anhang 3 Pkt. 10 a

AUSTAL2000Berücksichtigung überdiagnostisches Strömungs-Modell (in Vorbereitung)TA Luft Anhang 3 Pkt. 10 b

SonderfallEinsatz prognostischerModelle (z.B. MISKAM)

nein

Im einfachsten Fall kann die Bebauung durch die Rauhigkeit [z0] und die Verdrängungshöhe [d0] (üblicherweise 6 • z0) angesetzt werden. Sitzt die Quelle nicht im Einflussbereich hoher Gebäude, kann mit diagnostischen Strömungs-modellen die Strömung berechnet werden. Ein entsprechendes Modell ist derzeit als Bestand-teil von AUSTAL2000 in der Entwicklung. In komplexeren Fällen, d.h. die Quelle liegt in der Nähe hoher Gebäude, ist der Einsatz prognosti-scher Modelle (z.B. MISKAM) zur Modellierung der Strömungsverhältnisse erforderlich.

4.8 Modelle, die bei Überschreitung der Anwendbarkeitsgrenzen von AUSTAL2000 eingesetzt werden können

Stößt man an die Grenzen der Anwendbarkeit des in AUSTAL2000 (Nr. 4.6.1) implementierten mesoskaligen diagnostischen Windfeldmodells oder muss die Gebäudeumströmung explizit berücksichtigt werden, so sind im Sinne einer Sonderfallbehandlung alternative, besser geeig-nete Modelle zur Berechnung der Strömungsfel-

der einzusetzen. In der TA Luft wird dies in An-hang 3 Punkt 10 und 11 wie folgt formuliert: Bis zur Einführung einer geeigneten VDI–Richtlinie

sind Windfeldmodelle zu verwenden, deren Eignung

der zuständigen obersten Landesbehörde nachge-

wiesen wurde.

Zur Simulation der Strömungsfelder in steilerem Gelände sind prognostische Mesoskalenmodelle geeignet. Gebräuchliche Vertreter dieser Mo-dellgattung sind z.B. FITNAH oder METRAS. Der Aufwand für solche Simulationen ist aller-dings sehr hoch. Ggf. reichen deshalb Einzelun-tersuchungen (z.B. kritische Windrichtungen) aus, um die Abweichungen von dem in AUSTAL2000 integrierten diagnostischen Wind-feldmodell zu prüfen oder Abschätzungen der Auswirkungen zu ermöglichen. Bei bodennaher Freisetzung in komplex bebau-tem Umfeld ist auch das prognostische mikroskalige Modell MISKAM als Vorschaltmo-dell gebräuchlich und zulässig.


4.9 Darstellung der Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen

Die Ergebnisse sind grafisch und tabellarisch aufzubereiten. Die Abbildungen sollen in Karten-form die Beurteilung der flächendeckenden Im-missionssituation ermöglichen. Alle Abbildungen müssen eine Legende und einen Maßstab bein-halten. Zur einfachen Orientierung sollte eine transparente topografische Karte überlagert werden. Bei den tabellarischen Auswertungen sind die Konzentrationen und die statistische Unsicher-heit an Beurteilungspunkten aufzuführen. Die Skalierung der Immissionskarten muss sich am jeweiligen Grenzwert ausrichten, d.h., Flä-chen mit Überschreitungen müssen von solchen mit Einhaltung unterscheidbar sein. Das Ver-hältnis zum Grenzwert muss erkennbar sein. Z.B. sollen bei NO2 (Immissionswert für das Jahresmittel = 40 µg/m³) mindestens 5 Klassen < 40 µg/m³ dargestellt werden. Eine weitere Skalierungsgröße kann die irrelevante Zusatzbe-lastung sein. Die Lage der Konzentrationsmaxima und andere Auffälligkeiten sind im Gutachten zu erläutern.

4.10 Bewertung der Ergebnisse der Ausbreitungsrechnungen

Die berechneten Konzentrationswerte sind auf Einhaltung der Immissionswerte zu prüfen.

• Zusatzbelastung irrelevant • Zusatzbelastung > Irrelevanzgröße: � Dar-

stellung der Vorbelastung � Bewertung der Gesamtbelastung (nach TA Luft Kap. 4.7)

Wird bei einem oder mehreren Schadstoffen eine Zusatzbelastung größer der Irrelevanz-schwelle ermittelt, so ist eine vollständige Im-missionsprognose zu erstellen (dieser Leitfaden betrachtet ausschließlich den Teil Ausbreitungs-rechnung). Der Schutz vor schädlichen Umwelteinwirkun-gen ist sichergestellt, wenn die nach Nummer 4.7 ermittelte Gesamtbelastung die Immissions-werte nach Nr. 4 an keinem Beurteilungspunkt überschreitet.

4.11 Literatur Die im Gutachten angeführten Literaturstellen sind in Form von Fußnoten oder in einem Litera-turverzeichnis aufzuführen. Literatur, die nicht allgemein zugänglich ist, muss vom Gutachter auf Anforderung einsehbar gemacht werden.

4.12 Bestandteile des Anhangs Um die Nachvollziehbarkeit der Ausbreitungs-rechnungen zu gewähren, ist die Protokolldatei des Rechenlaufs („austal2000.log“) abzudru-cken. Der Inhalt soll in folgendem Beispielaus-druck kurz erläutert werden (in das Literaturver-zeichnis aufnehmen). Wichtige Informationen sind farbig hervorgehoben.


4.12.1 Protokolldatei des Rechenlaufs („austal2000.log“) Dateikopf Dem Dateikopf der Protokolldatei kann die Version mit der gerechnet wurde entnommen werden. 2004-05-25 17:43:43 START +++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++++ TalServer:. Ausbreitungs-Modell AUSTAL2000, Version 1.1.15-M2P Copyright (c) Umweltbundesamt, Berlin, 2002-2004 Copyright (c) Janicke Consulting, Dunum, 1989-2004 Arbeitsverzeichnis: ./. Erstellungsdatum des Programms: Apr 27 2004, 18:09:17 Das Programm läuft auf dem Rechner MADRID

Liste der Eingangsdaten

Hier sind die Eingangsdaten aufgelistet. Einfache Anführungszeichen kennzeichnen Kommentar, der nicht notwendigerweise vorhanden sein muss.

=========================== Beginn der Eingabe ========================== > ti "Feuerungsanlage K." > qs 3 'Qualitätsstufe > xa 0 'x-Koordinate des Anemometers > ya 0 'y-Koordinate des Anemometers > ha 6 'Anemometerhöhe > gx 34xxxxx Nullpunkt des Rechengitters > gy 53xxxxx > dd 20 'horizontale Mascheweite des Rechengitters > x0 -500 'Relativkoordinate linker Rand des Rechengebiets > nx 60 'Zahl der Gitterpunkte in x-Richtung > y0 -100 'Relativkoordinate unterer Rand des Rechengebiets > ny 60 'Zahl der Gitterpunkte in y-Richtung > hq 33.0 'Höhe der Quelle > xq 0.0 'x-Koordinate der Quellen > yq 0.0 'y-Koordinate der Quellen > aq 0.0 'Ausdehnung in x-Richtung > bq 0.0 'Ausdehnung in y-Richtung > cq 0.0 'Ausdehnung in z-Richtung > wq 0.0 'Drehung der Quelle um Winkel > qq 0.25 'Wärmestrom kontinuierlich > no 186 'Quellstärken NO kontinuierlich > no2 32 'Quellstärken NO2 kontinuierlich > nox 32 'Quellstärken NOx kontinuierlich > so2 26 'Quellstärken SO2 kontinuierlich > pm-u 64 'Quellstärken Feinstaub kontinuierlich > xp 529 31 184 206 -26 59 -159 -189 -131 466 'Monitorpunkte > yp 552 307 182 0 57 80 372 240 310 152 > hp 2 2 5 2 2 5 15 15 9 6 ============================ Ende der Eingabe ===========================

Wird mit einer Zeitreihe gerechnet, sind die Werte mit einem Fragezeichen gekennzeichnet (siehe unten). Die Zeitreihe ist in einer separaten Datei hinterlegt.

> qq ? 'Wärmestrom als Zeitreihe > no ? 'Quellstärke NO als Zeitreihe > no2 ? 'Quellstärke NO2 als Zeitreihe > nox ? 'Quellstärke NOx als Zeitreihe > so2 ? 'Quellstärke SO2 als Zeitreihe > pm-u ? 'Quellstärke Feinstaub als Zeitreihe


Angaben zum Windfeld Hier werden Angaben zum Windfeld gemacht. Wichtige Angaben sind „max. Steilheit des Geländes“, angesetzte „Bodenrauhigkeit“ und Zeitreihenrechnung.

Existierende Windfeldbibliothek wird verwendet. Die maximale Steilheit des Geländes ist 0.12 (0.12) CORINE: Mittlerer Wert von z0 ist 0.975 m. Der Wert von z0 wird auf 1.00 m gerundet. Die Zeitreihen-Datei ./c/zeitreihe.dmna wird verwendet.

Wird ohne Zeitreihe mit einer Ausbreitungsklassenstatistik gerechnet, sieht die Ausgabe wie folgt aus. CORINE: Mittlerer Wert von z0 ist 0.975 m. Der Wert von z0 wird auf 1.00 m gerundet. 1: KOENIGSFELD 2: 01.01.1986 - 1995 3: KLUG/MANIER (TA-LUFT) 4: JAHR 5: ALLE FAELLE In Klasse 1: Summe=26774 In Klasse 2: Summe=28107 In Klasse 3: Summe=16025 In Klasse 4: Summe=11551 In Klasse 5: Summe=11643 In Klasse 6: Summe=5822 Statistik kxxxx.asc mit Summe=99922.0000 normalisiert

Protokollierung der Rechenschritte

In diesem Abschnitt werden die Rechenschritte und erzeugten Dateien aufgelistet. Eine Plausibilitäts-prüfung ist in diesem Abschnitt nicht erforderlich.

========================================================================= TMT: Auswertung der Ausbreitungsrechnung für so2 TMT: Datei ././so2-j00z ausgeschrieben. TMT: Datei ././so2-j00s ausgeschrieben. TMT: Auswertung der Ausbreitungsrechnung für no2 TMT: Datei ././no2-j00z ausgeschrieben. TMT: Datei ././no2-j00s ausgeschrieben. TMT: Auswertung der Ausbreitungsrechnung für nox TMT: Datei ././nox-j00z ausgeschrieben. TMT: Datei ././nox-j00s ausgeschrieben. TMT: Auswertung der Ausbreitungsrechnung für pm TMT: Datei ././pm-j00z ausgeschrieben. TMT: Datei ././pm-j00s ausgeschrieben. TMT: Datei ././pm-depz ausgeschrieben. TMT: Datei ././pm-deps ausgeschrieben. TQL: Berechnung von Kurzzeit-Mittelwerten für so2 TQL: Datei ././so2-s24z ausgeschrieben. TQL: Datei ././so2-s00z ausgeschrieben. TQL: Berechnung von Kurzzeit-Mittelwerten für no2 TQL: Datei ././no2-s18z ausgeschrieben. TQL: Datei ././no2-s00z ausgeschrieben.

Darstellung der Ergebnisse

In diesem Block werden die berechneten maximalen Zusatzbelastungen und deren Lage im Rechen-gebiet protokolliert. Tritt z.B. die Bemerkung „Randgebiet“ auf, muss überprüft werden, ob das Immis-sionsmaximum außerhalb des Rechengebiets liegt. Dazu wird die Erweiterung des Rechengebiets empfohlen.


Auswertung der Ergebnisse: ========================== DEP: Jahresmittel der Deposition J00: Jahresmittel der Konzentration Tnn: Höchstes Tagesmittel der Konzentration mit nn Überschreitungen Snn: Höchstes Stundenmittel der Konzentration mit nn Überschreitungen Maximalwerte, Deposition ======================== PM DEP : 0.4636 g/(m²*d) (+/- 1.3%) bei x= 250 m, y= -50 m ( 38, 3) ========================================================================= Maximalwerte, Konzentration bei z=1.5 m ======================================= SO2 J00 : 25.8 µg/m³ (+/- 1.5%) bei x= 250 m, y= -70 m ( 38, 2) RANDGEBIET! SO2 T03 : n.v. SO2 T00 : n.v. SO2 S24 : 610 µg/m³ (+/- ? %) bei x= 30 m, y= 710 m ( 27, 41) SO2 S00 : 1208 µg/m³ (+/- ? %) bei x= 330 m, y= 670 m ( 42, 39) NO2 J00 : 38.2 µg/m³ (+/- 1.5%) bei x= 250 m, y= -70 m ( 38, 2) RANDGEBIET! NO2 S18 : 1030 µg/m³ (+/- ? %) bei x= 390 m, y= 950 m ( 45, 53) NO2 S00 : 2122 µg/m³ (+/- ? %) bei x= 330 m, y= 670 m ( 42, 39) NOX J00 : 31.7 µg/m³ (+/- 1.5%) bei x= 250 m, y= -70 m ( 38, 2) RANDGEBIET! PM J00 : 0.0 µg/m³ (+/- 0.0%) PM T35 : n.v. PM T00 : n.v. ========================================================================= Auswertung für die Beurteilungspunkte: Zusatzbelastung ====================================================== PUNKT 01 02 03 04 05 06 07 08 09 10 xp 529 31 184 206 -26 59 -159 -189 -131 466 yp 552 307 182 0 57 80 372 240 310 152 hp 2.0 2.0 5.0 2.0 2.0 5.0 15.0 15.0 9.0 6.0 --------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------ SO2 J00 6.9 18.5 9.0 18.0 5.2 6.7 16.4 15.7 15.6 9.9 µg/m³ SO2 S24 443 448 384 386 157 200 573 484 451 472 µg/m³ SO2 S00 830 672 696 512 305 327 695 873 632 607 µg/m³ --------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------ NO2 J00 11.8 28.9 13.9 27.1 8.5 10.2 25.3 23.6 24.7 15.8 µg/m³ NO2 S18 773 764 668 665 298 367 793 745 772 786 µg/m³ NO2 S00 1537 1095 1016 979 626 655 1033 1240 1033 914 µg/m³ --------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------ NOX J00 8.5 22.8 11.1 22.2 6.4 8.2 20.2 19.3 19.2 12.2 µg/m³ --------+------+------+------+------+------+------+------+------+------+------ PM DEP 0.1347 0.3524 0.1556 0.3133 0.0930 0.1178 0.2531 0.2314 0.2728 0.1839 g/(m²*d) PM J00 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 0.0 µg/m³ ================================================================================================= Ende des Rechenlaufs

========================================================================= 2004-05-25 21:20:39 AUSTAL2000 ohne Fehler beendet

4.12.2 Emissionsverlauf Wenn zeitabhängige Emissionen angegeben sind, werden die Werte nicht im AUSTAL2000-Protokoll ausgegeben. Die verwendete Zeitrei-

hendatei ist vom Gutachter auf Anforderung der Behörde zur Verfügung zu stellen.


5 Liste der Kennungen in alphabetischer Reihenfolge Nachfolgend sind die in AUSTAL2000 (V1.1.15) definierten Kennungen und die Erläuterung auf-geführt (Auszug aus dem AUSTAL2000-Handbuch). In runden Klammern ist jeweils die Anzahl der erforderlichen Werte angegeben,

wobei nq die Anzahl der Quellen, nn die Anzahl der Rechennetze, np die Anzahl der Beurtei-lungspunkte (maximal 10) und nz die Anzahl der Schichten in der Vertikalen bezeichnet.

aq (nq) Ausdehnung der Quelle in x-Richtung, wenn keine Drehung vorliegt (Standardwert 0). Eine Quelle

wird als Quader definiert, der um die vertikale Achse gedreht sein kann. Ohne Drehung bezeichnen xq und yq in der Aufsicht die linke untere Ecke des Quaders und hq ist sein Abstand vom Erdboden. aq, bq und cq sind seine Ausdehnungen in x-, y- und z-Richtung. Der Winkel wq bezeichnet eine Drehung um die linke untere Ecke gegen den Uhrzeigersinn (in Grad).

as (1) Name der Häufigkeitsstatistik von Ausbreitungssituationen (AKS). Steht die AKS nicht im Projektord-ner, dann ist der Pfad relativ zum Projektordner oder absolut anzugeben. Wenn im Projekt-Ordner keine Zeitreihe zeitreihe.dmna steht, dann muss für eine Rechnung entweder mit as eine Statistik oder mit az eine AKTerm angegeben sein.

az (1) Name der meteorologischen Zeitreihe (AKTerm) (vgl. as).

bq (nq) Ausdehnung der Quelle in y-Richtung, wenn keine Drehung vorliegt (Standardwert 0), vgl. aq.

cq (nq) Vertikale Ausdehnung der Quelle (Standardwert 0), vgl. aq.

d0 (1) Verdrängungshöhe d0 der meteorologischen Profile (Standardwert 6·z0).

dd (nn) Horizontale Maschenweite des Rechengitters (Standardwert ist die kleinste angegebene mittlere Quellhöhe hq+0.5*cq, mindestens aber 15 m). Das Rechengitter besteht in x-Richtung aus nx Gitter-maschen beginnend bei x0, entsprechend in y-Richtung. Ist die Lage und die Ausdehnung des Re-chengebietes nicht angegeben, dann wird es so gewählt, dass für jede Quelle ein Kreis mit dem 50-fachen der mittleren Quellhöhe im Inneren des Rechengebietes liegt.

dq (nq) Durchmesser der Quelle (Standardwert 0). Dieser Parameter wird nur zur Berechnung der Abgasfah-nenüberhöhung verwendet, vgl. qq.

gh (1) Name der Datei mit dem digitalen Geländemodell (im Format Arcinfo-GRIDASCII), sofern das Gelän-deprofil zg00.dmna noch nicht vorliegt. Andernfalls wird dieser Parameter nur verwendet um anzu-zeigen, dass für komplexes Gelände gerechnet werden soll. In diesem Fall reicht als Parameterwert ein Stern (siehe Abschnitt 9). Die maximale Steilheit des Geländes wird in der Protokolldatei ver-merkt.

gx (1) Rechtswert des Koordinaten-Nullpunktes in Gauß-Krüger-Koordinaten. Die angegebenen Koordina-ten werden bei Bedarf, z.B. zur Berechnung von z0, auf den dritten Streifen umgerechnet (wird in der Protokoll-Datei vermerkt). Zulässiger Wertebereich bei Darstellung im dritten Streifen: 3279000 < gx < 3957000.

gy (1) Hochwert des Koordinaten-Nullpunktes in Gauß-Krüger-Koordinaten (vgl. gx). Zulässiger Wertebe-reich bei Darstellung im dritten Streifen: 5229000 < gy < 6120000.

ha (1) Anemometerhöhe ha über Grund (Standardwert 10 m + d0). Wird eine AKTerm verwendet, die An-gaben zur Anemometerhöhe für alle Rauhigkeitsklassen enthält, dann wird standardmäßig hieraus der zum verwendeten z0 gehörige Wert genommen.10


hh (nz + 1) Vertikales Raster, angegeben durch die z-Koordinaten der Randpunkte der Schichten als Höhe über Grund. Die Standardsetzung ist hh 0 3 6 10 16 25 40 65 100 150 200 300 400 500 600 700 800 1000 1200 1500. Ein Setzen dieses Parameters ist nur wirksam, wenn gleichzeitig die Option NOSTAN-DARD angegeben ist (siehe Parameter os).

hp (np) Höhe des Monitorpunktes (Beurteilungspunkt) über Grund (Standardwert 1.5).

hq (nq) Höhe der Quelle (Unterkante) über dem Erdboden (Standardwert nicht vorhanden, dieser Parameter muss gesetzt werden), vgl. aq.

lq (nq) Flüssigwassergehalt der Abgasfahne in kg/kg bei Ableitung der Abgase über einen Kühlturm (Stan-dardwert 0). Ist dieser Parameter mit einem Wert größer 0 angegeben, dann wird für die betreffende Quelle die Abgasfahnenüberhöhung gemäß VDI 3784 Blatt 2 berechnet. lq kann zeitabhängig vorge-geben werden.

nx (nn) Anzahl der Gittermaschen in x-Richtung, vgl. dd.

ny (nn) Anzahl der Gittermaschen in y-Richtung, vgl. dd.

os (1) Zeichenkette zur Festlegung von Optionen. Bei Standardrechnungen sind folgende Optionen mög-lich: NESTING Statt eines einzigen Netzes mit einheitlicher Maschenweite werden geschachtelte Netze mit unterschiedlicher Maschenweite verwendet. SCINOTAT Alle berechneten Konzentrations- oder Depositionswerte werden in wissenschaftlicher Schreibweise (Exponential-Darstellung mit 4 signifikanten Stellen) dargestellt. Abweichungen vom Standard-Verhalten werden durch die Option NOSTANDARD ermöglicht. Werden mehrere Optionen angegeben, dann sind die Schlüsselworte unmittelbar hintereinander durch ein Semikolon getrennt zu schreiben.

qq (nq) Wärmestrom Mq des Abgases in MW (Standardwert 0) zur Berechnung der Abgasfahnenüberhöhung nach VDI 3782 Blatt 3. Er ist aus der Abgastemperatur Tq (in °Celsius) und dem Volumenstrom des Abgases (f) im Normzustand R11 (in m³/s) gemäß Mq = 1.36 · 10−3 · (Tq − T0) · R zu berechnen mit T0=10°Celsius. Wird nur der Parameter qq aber nicht vq angegeben, dann wird die Abgasfahnen-überhöhung nur mit dem thermischen Anteil (wie in der alten TA Luft) berechnet. Der Impulsanteil kann nur wirksam werden, wenn sowohl vq wie dq größer als Null sind. qq kann zeitabhängig vorge-geben werden. Eine Angabe von qq wird ignoriert, wenn gleichzeitig für die betreffende Quelle ein Wert für tq größer 10 angegeben ist.

qs (1) Qualitätsstufe zur Festlegung der Freisetzungsrate von Partikeln (Standardwert 0). Eine Erhöhung um 1 bewirkt jeweils eine Verdoppelung der Partikelzahl und damit eine Verringerung der statisti-schen Unsicherheit (Streuung) um den Faktor 1/p2. Allerdings verdoppelt sich damit auch die Re-chenzeit. Entsprechendes gilt für eine Verringerung des Wertes. Standardmäßig wird eine AKS mit mindestens 43.000.000 Partikeln gerechnet, eine AKTerm mit mindestens 63.000.000 Partikeln.

rq (nq) Relative Feuchte der Abgasfahne in Prozent bei Ableitung der Abgase über einen Kühlturm (Stan-dardwert 0). Ist dieser Parameter mit einem Wert größer 0 angegeben, dann wird für die betreffende Quelle die Abgasfahnenüberhöhung gemäß VDI 3784 Blatt 2 berechnet. rq kann zeitabhängig vorge-geben werden.

sd (1) Anfangszahl des Zufallszahlengenerators (Standardwert 11111). Durch Wahl einer anderen Zahl wird eine andere Folge von Zufallszahlen generiert, so dass in den Ergebnissen eine andere Stichprobe vorliegt.

sq (nq) Zeitskala TU (siehe VDI 3945 Blatt 3 Abschnitt D5) zur Berechnung der Abgasfahnenüberhöhung. Wird dieser Parameter angegeben, dann wird die Abgasfahnen Überhöhung nach dem in VDI 3945 Blatt 3 Abschnitt D5 angegebenen Verfahren berechnet, wobei der Parameter vq als Zusatzge-schwindigkeit U interpretiert wird. sq kann zeitabhängig vorgegeben werden.


ti (1) Zeichenkette zur Kennzeichnung des Projektes (maximal 31 Zeichen). Diese Kennzeichnung wird in alle bei der Rechnung erzeugten Dateien übernommen.

tq (nq) Abgastemperatur in Grad Celsius (Standardwert 0). Die Angabe von tq ist bei Ableitung von Abgasen über einen Kühlturm erforderlich. Bei anderen Quellen wird aus tq, falls ein Wert größer 10 angege-ben ist, für die betreffende Quelle der Wärmestrom qq (siehe dort) berechnet. tq kann zeitabhängig vorgegeben werden.

vq (nq) Ausströmgeschwindigkeit des Abgases (Standardwert 0), vgl. qq. Dieser Parameter ist nur wirksam, wenn der Parameter dq auf einen Wert größer Null gesetzt ist. vq kann zeitabhängig vorgegeben werden.

wq (nq) Drehwinkel der Quelle um eine vertikale Achse durch die linke untere Ecke (Standardwert 0), vgl. aq.

x0 (nn) Linker (westlicher) Rand des Rechengebietes, vgl. dd.

xa (1) x-Koordinate der Anemometerposition (Standardwert 0). Die Position des Anemometers muss inner-halb des Rechengebietes liegen.

xp (np) x-Koordinate des Monitorpunktes (Beurteilungspunkt).

xq (nq) x-Koordinate der Quelle (Standardwert 0), vgl. aq.

y0 (nn) Unterer (südlicher) Rand des Rechengebietes, vgl. dd.

ya (1) y-Koordinate der Anemometerposition (Standardwert 0), vgl. xa.

yp (np) y-Koordinate des Monitorpunktes (Beurteilungspunkt).

yq (nq) y-Koordinate der Quelle (Standardwert 0), vgl. aq.

z0 (1) Rauhigkeitslänge z0. Ist dieser Parameter nicht angegeben, dann wird er automatisch mit Hilfe des Rauhigkeits-Katasters berechnet (erfordert gx und gy). Sind mehrere Quellen definiert, wird dabei zunächst für jede Quelle ein eigener Wert von z0 berechnet und anschließend ein mittleres z0, wobei die Einzelwerte mit dem Quadrat der Quellhöhe gewichtet werden. Der berechnete Wert wird in der Protokolldatei vermerkt.

Die Quellstärken der verschiedenen Schadstoffe werden so angegeben wie die anderen Quellparameter auch. Der Parametername bezeichnet die Stoffkomponente und als Werte sind die Quellstärken der einzelnen Quellen bezüglich dieser Komponente aufzuführen (in g/s).

Folgende Gase können angegeben werden:

so2 Schwefeldioxid, SO2

no Stickstoffmonoxid, NO

no2 Stickstoffdioxid, NO2

nox Stickstoffoxide, NOx (angegeben als NO2)

bzl Benzol

tce Tetrachlorethen

f Fluorwasserstoff, angegeben als F

nh3 Ammoniak, NH3

hg Quecksilber, Hg

xx Unbekannt (beliebiger inerter Stoff)

Der Stoff NOx wird vom Programm unabhängig von den Stoffen NO und NO2 behandelt. Das bedeutet, dass hier noch einmal die gleichen Emissionen anzugeben sind wie bei NO und NO2, also nach der Rechenvorschrift nox = no2 + 1.53·no.


Der Stoff xx kann verwendet werden, wenn für einen Stoff, der nicht zuvor aufgeführt wurde, eine „Ausbreitungs-rechnung gemäß TA Luft“ durchgeführt werden soll. Die gasförmige Komponente von xx wird ohne Deposition gerechnet. Für Stäube sind verschiedene Korngrößenklassen (1 bis 4 und unbekannt) zu unterscheiden. Der Parameter-name besteht aus dem Stoffnamen, einem Minuszeichen und der Nummer der Korngrößenklasse. Staub mit einem aerodynamischen Korngrößendurchmesser größer als 10 µm hat, wenn seine Aufteilung auf Klasse 3 und 4 nicht bekannt ist, die Klassenbezeichnung u (pm-u). Folgende Stäube können angegeben werden: pm Staub allgemein

as Arsen, As

pb Blei, Pb

cd Cadmium, Cd

ni Nickel, Ni

hg Quecksilber, Hg

tl Thallium, Tl

xx Unbekannt

Schwebstaub (PM-10) wird durch die beiden Komponenten pm-1 und pm-2 repräsentiert.


Neben dem Leitfaden finden Sie weitere Hilfestellungen im Internet.

TA Luft 2002 als PDF-Version

http://www.gaa.bwl.de/Vorschriften/Im/4-1-2.doc

Aktuelles Rechenprogramm AUSTAL2000

http://www.austal2000.de/austal2000.htm

AUSTAL-Dokumentationen http://www.austal2000.de/austal2000.htm

AUSTAL2000.PDF „Programmbeschreibung zu Version 1.1“ Handbuch zum Rechenmodell AUSTAL2000

REPORT.PDF „Entwicklung eines modellgestützten Beurteilungssystems für den anla-genbezogenen Immissionsschutz“ Hintergrundwissen, Sensitivitätsstudien,...

RLINTER.PDF „Ermittlung der Rauhigkeitslänge mit RLinter“ Kurzanweisung zum Programm RLinter

Windrosen (Überblick über Windrichtungs-verteilungen in Baden-Württemberg)

LfU Baden-Württemberg http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/abt3/windstatistik/html/index_lfu.htm

ARGUSOFT http://www.argusoft.de/austmet/imap/index.html



http://www.lfu.baden-wuerttemberg.de/lfu/abt3/windstatistik/html/index_lfu.htm

http://www.argusoft.de/austmet/imap/index.html

Beurteilung von TA Luft Ausbreitungsrechnungen in Baden ...€¦ · 8 Leitfaden zur Beurteilung von...

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