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