Submitted by Socorro Pontes (socorrop@ufersa.edu.br) on 2017-01-19T14:02:26Z No. of bitstreams: 1 JoséHRA_DISSERT.pdf: 4845272 bytes, checksum: 6462e3cce9165dbc00d428bf9d3352e5 (MD5) / Made available in DSpace on 2017-01-19T14:02:26Z (GMT). No. of bitstreams: 1 JoséHRA_DISSERT.pdf: 4845272 bytes, checksum: 6462e3cce9165dbc00d428bf9d3352e5 (MD5) Previous issue date: 2016-01-27 / Coordenação de Aperfeiçoamento de Pessoal de Nível Superior / The erosion of a riverbank is a natural phenomenon, being it very dynamic and capable of being accelerated by human activities. The understanding of riverbank erosion is crucial for studies related to fluvial geomorphology, because this phenomenon causes environmental disturbances, thus it can lead to problems of social and economic order. Most of the studies on riverbanks erosion were developed in temperate regions and in small watersheds of rivers. In Brazilian territory, some work was carried out in the Paraná River basin. In semi-arid regions such as the Northeast Brazil, few studies like these were developed. In rivers located in semi-arid regions, the erosive processes are observed with greater magnitude in above average rainy seasons, which favors the occurrence of the level of full riverbanks, contributing to the widening of the canal. This is quite different from rivers located in more humid regions in which the flow and rainfall are more regular, thus the widening of the river is most common. This study aims to analyze the dynamics of riverbank erosion in the Jaguaribe River, in its lower course, precisely in Quixeré town. The Jaguaribe River is one of the main rivers of Ceará, it is a semiarid river and it has its subsidiaries controlled by dams. For that it have been selected over a stretch of 10 km of the river in nine sections which were grouped into three areas types, that is: preserved areas, partially preserved areas and degraded areas. The setbacks of the monitored riverbanks were followed monthly via the pin method. Also, some soil samples were collected to determine the root density at the riverbanks, besides the application of an Infiltration test based on Maia (2014). Satellite images from 1980 and 2014 were worked for checking the uses and land use in the study area, and to analyze the morphological changes of the river. The results showed that the volume eroded in the sections monitored was considered low, degraded areas have higher volumes eroded, comparing the conserved and partially preserved areas. For the study period (June / 2014 to May / 2015) the main factor responsible for riverbank erosion was the precipitation, even this have been below the historical average. Flow rates and the change in river levels have been not decisive for erosion during the study period. Among the uses observed in the fluvial plains, pastures and irrigated agriculture stand out, suppressing the riparian forest that acts in the stability of the riverbanks. The main erosion observed in the stretch under study has been the laminar riverbank erosion, corrosion, collapse by shearing and the collapse by tipping. With this, it was found that the ciliary vegetation contributes strongly on the stability of riverbanks, minimizing erosion. The low erosive rates are related to reduced rainfall occurred in the area and it may have very high volumes in more rainy years and with higher flow rates / A erosão das margens de um rio é um fenômeno natural, sendo o mesmo muito dinâmico e passível de ser acelerado pelas atividades humanas. O entendimento da erosão marginal é fundamental, para os estudos relacionados a geomorfologia fluvial, pois além de proporcionar desequilíbrios ambientais, este processo pode acarretar problemas de ordem social e econômica. A maioria dos estudos sobre erosão de margens foram desenvolvidos em rios de regiões temperadas e em rios de pequenas bacias de drenagem, no território brasileiros alguns trabalhos foram realizados na bacia do rio Paraná, em regiões semiáridas, como é o caso da região do Nordeste brasileiros, poucos trabalhos nesta linha foram desenvolvidos. Em rios situados em regiões semiáridos, os processos erosivos são observados com maior magnitude em épocas de chuvas acima da média, o que favorece a ocorrência do nível de margens plenas, contribuindo, para o alargamento do canal. Isto é completamente diferente dos rios localizados em regiões mais úmidas no qual as vazões e precipitações são mais regulares, desta forma o alargamento do rio é mais frequente. O presente estudo tem como objetivo analisar a dinâmica dos processos de erosão de margens no rio Jaguaribe, no seu baixo curso, precisamente no município de Quixeré. O rio Jaguaribe é um dos principais mananciais do Estado do Ceará, o mesmo é um rio semiárido e apresenta suas vazões controladas por açudes. Para isto foram selecionadas ao longo de um trecho de 10 km do rio nove seções que foram agrupadas em três tipos áreas, ou seja, áreas conservadas, áreas parcialmente conservadas e áreas degradadas. Os recuos das margens monitoradas foram acompanhados mensalmente, através do método dos pinos. Também foram coletadas amostras de solo para determinar a densidade de raiz nas margens, além da aplicação de um teste de Infiltração baseado em Maia (2014). Imagens de satélite de 1980 e 2014 foram trabalhadas para verificações dos usos e ocupações do solo na área de estudo, e analisar as mudanças morfológicas do rio. Os resultados obtidos mostram que o volume erodido nas seções monitoradas foi considerado baixo, as áreas degradadas apresentaram maiores volumes erodidos, comparadas as áreas conservadas e parcialmente conservadas. Para o período avaliado (junho/2014 a maio/2015) a principal condicionante responsável pela erosão marginal foram as precipitações, mesmo estas terem ficado abaixo da média histórica. As vazões e a variação do nível do rio não foram determinantes para erosão no período estudado. Entre os usos observados na planície fluvial, as pastagens e agricultura irrigada se destacam, suprimindo a vegetação ciliar que atua na estabilidade das margens. Os principais processos erosivos observados no trecho em estudo foram a erosão laminar das margens, a corrosão, desmoronamento por cisalhamento e o desmoronamento por basculamento. Com isso, verificou-se que a vegetação ciliar contribui fortemente na estabilidade das margens, minimizando os processos erosivos. As baixas taxas erosivas estão relacionadas as reduzidas precipitações ocorridas na área, podendo apresentar volumes bem elevados em anos mais chuvosos e com vazões mais elevadas / 2017-01-18

The main objective of this diploma thesis is to create a project of revitalization of the Svitava riverbank. he project is based on a classic block area that follows the surrounding streets. The proposed solution of the project, built on the Svitava river in Zábrdovice, presents new open space that will revive the entire area along the river. This urban design comes with a proposal that defines the embankment as an attractive space that should be perceived as a connecting point.

Revitalization of public spaces of the former Tomáš Baťa's factory in Zlin, which is going to become a part of the city. Introducting the human scale between the industrial buildings by installing urban elements, street furniture and greenery. The design works with the former factory like a new city center.

This work, its task coming from an architectural and urban design competition requested by the city of Prague, gives a proposal of a new definition of the island of Štvanice in Prague. It deals with the problems of incorporating into the urban structure, connection to the main transport routes, functional usage of the island by choosing suiting schedules with urban functions. The proposals of objects, new spatial layout of the public spaces of the island, using the Vltava river's potential, its embankment and cultivation are the main themes of this work.

Riverbank filtration (RBF) is defined as the infiltration of river water into the aquifer. It can either be induced by pumping or as a result of a losing river stretch. It is used worldwide as a pre-treatment technique for surface water, which allows for lower abstraction of groundwater and usually an increase in the infiltrated water (bank filtrate) quality. In Vietnam, RBF offers a potential alternative to reduce groundwater overexploitation and an effective pre-treatment for the high turbidity characteristic of Vietnam’s rivers. However, a few water quality problems may arise during RBF, mainly caused by the development of reducing conditions during infiltration, which may trigger in particular conditions the mobilization of manganese, iron, arsenic and ammonium. Arsenic is typically a regional problem in groundwater/bank filtrate and therefore not an issue in the majority of RBF sites. However, the Red River Delta (RRD) in north Vietnam is one of the regions affected by geogenic arsenic contamination. Arsenic alongside with ammonium, are two of the biggest water quality issues in the RRD and are therefore the main points of investigation of this thesis. Ammonium is an undesirable substance in the abstracted water of RBF schemes, due mainly to the complications it causes during post-treatment. A literature review of case studies from 40 RBF sites around the world was done. Typical concentrations of ammonium in the bank filtrate are between 0.1 and 1.7 mg/l. The most common source of ammonium in the bank filtrate was found to be the mineralization of organic nitrogen occurring in the riverbed, while the most common sink of ammonium was nitrification in the riverbed. Ammonium surface water concentrations do not directly translate to abstracted concentrations. Transformations in the riverbed play a critical role in determining ammonium concentrations, whereby riverbeds with high amounts of organic material in the riverbed lead to higher mineralization rates and have more electron donor competitors, thus limiting ammonium attenuation via nitrification. Column experiments with riverbed sediments and river water from the Elbe were performed to evaluate the controls on ammonium concentrations during riverbed infiltration. Concentrations of ammonium went from <0.1 mg/l in the feed water up to 1 mg/l in the columns effluent. Higher temperatures and lower infiltration rates led to increased ammonium concentrations in the effluent. This shows higher susceptibility to ammonium increases of RBF settings in warmer climates, such as in Vietnam. In the later phases of the experiments, after the columns have been flushed their pore volumes several times, ammonium concentrations continually decreased. This behavior was attributed to the partial consumption of easily degradable organic material in the sediments, leading to lower mineralization rates. Based on operation with varied nitrate concentrations and 15N isotopic measurements, dissimilatory nitrate reduction to ammonium (DNRA) was not shown to be relevant in the formation of ammonium. Anaerobic ammonium oxidation (anammox), however, was hypothesized to be an important sink of ammonium inside the columns, which indicates that rivers with high nitrate concentrations, such as the Elbe, may have a buffer of protection against ammonium formation during RBF. Geogenic arsenic contamination of groundwater poses a health threat to millions of people worldwide, particularly in Asia. A study in Hanoi was made, where the water quality of 48 RBF wells from 5 large well fields located in the Pleistocene aquifer along the Red River was analyzed. More than 80% of the wells had arsenic concentrations above the WHO limit of 10 µg/l. The riverbed sediment and riverbed pore-water from 23 sites along a stretch of 30 km of the Red River near the well fields was also analyzed. Muddy riverbeds were found to be a hotspot for arsenic release. Already at a 30 cm depth from the riverbed sediment surface, the pore-water at many sites had high concentrations of arsenic (>100 µg/l). Arsenic concentrations in the pore-water of sites where mud layers were present in the riverbed were significantly higher compared to sites with sandy riverbeds. At well fields along stretches of the Red River where riverbed was mostly muddy, higher arsenic concentrations were found than at well fields where the riverbed was mostly sandy. This indicates that river muds deposition and river morphology can influence arsenic concentrations in the aquifer in Hanoi and potentially other RBF sites in regions with geogenic arsenic contamination. In summary, processes in the hyporheic zone were assessed to be of key importance to the behavior of both ammonium and arsenic during RBF. Further investigations in two different regions of Vietnam were conducted, in the Red River Delta (RRD) and in the Binh Dinh province (central Vietnam). The results from the geological and water quality investigations are presented. The deltaic depositional environment of the RRD presents hydrogeological challenges to the application of RBF. Thick loamy layers overlaying the topmost aquifer can prevent hydraulic connection between river and aquifer, which is the principal pre-condition for RBF. Furthermore, aquitards separating the aquifers make RBF by abstraction in the deeper aquifer(s) not possible. In Binh Dinh, on the other hand, there are rarely clay layers separating the aquifers and often the topmost aquifer is close to the surface and has high hydraulic conductivity, which makes bank filtration application in Binh Dinh very cost efficient. Water quality of the bank filtrate in Binh Dinh was also generally high, especially in comparison with the RRD. / Unter Uferfiltration (UF) wird die Infiltration von Flusswasser in einen Grundwasserleiter verstanden. Die UF kann durch eine Wasserentnahme durch Brunnen in Gewässernähe induziert werden oder natürlich an einem infiltrierenden Flussabschnitt erfolgen. Die UF wird weltweit als Voraufbereitung für Oberflächenwasser eingesetzt, zur Verringerung von Grundwasserentnahmen und normalerweise zur Verbesserung der Qualität des infiltrierten Wassers (Uferfiltrats). In Vietnam ist die UF eine potenzielle Alternative zur Verringerung der Grundwasserübernutzung und als effektive Voraufbereitung für das für vietnamesische Flüsse charakteristische stark trübstoffhaltige Wasser. Allerdings kann es bei der UF zu einigen Probleme mit der Wasserqualität kommen, hauptsächlich durch die Entwicklung reduzierender Bedingungen während der Infiltration, die unter bestimmten Bedingungen zur Mobilisierung von Mangan, Eisen, Arsen und Ammonium führen können. Arsen ist in der Regel nur regional im Grundwasser/Uferfiltrat zu finden und daher an den meisten UF-Standorten kein Problem. Das Red River Delta (RRD) in Nordvietnam ist jedoch eine der Regionen mit geogen bedingter Arsenkontamination. Hohe Arsen- und Ammoniumkonzentrationen sind zwei der größten Probleme für die Wasserqualität im RRD und deshalb die Schwerpunkte dieser Arbeit. Ammonium ist eine unerwünschte Substanz im Rohwasser von UF-Anlagen, vor allem wegen der Schwierigkeiten bei der Trinkwasseraufbereitung. Im Rahmen einer Literaturrecherche wurden Fallstudien von 40 UF-Standorten in der ganzen Welt ausgewertet. Im Uferfiltrat sind Ammoniumkonzentrationen zwischen 0,1 und 1,7 mg/l typisch. Als häufigste Quelle für Ammonium im Uferfiltrat wurde die Mineralisierung von organischem Stickstoff im Flussbett ermittelt und als häufigste Senke die Nitrifikation in der Flusssohle. Die Ammoniumkonzentrationen im Oberflächenwasser können nicht direkt mit denen im Rohwasser gleichgesetzt werden. Stoffumwandlungsprozesse in der Flusssohle spielen eine entscheidende Rolle bei der Veränderung der Ammoniumkonzentrationen, wobei Flusssohlsedimente mit einem hohen Anteil an organischem Kohlenstoff zu höheren Mineralisierungsraten führen und mehr Elektronendonatoren als Konkurrenten für die Verringerung der Ammoniumkonzentration durch Nitrifikation aufweisen. Um die die Ammoniumkonzentration bei der Infiltration bestimmenden Prozesse zu analysieren, wurden Säulenversuche mit Flusssohlsedimenten aus Buhnenfeldern an der Elbe und Elbewasser durchgeführt. Die Ammoniumkonzentrationen reichten von <0,1 mg/l im Zufluss bis zu 1 mg/l im Ablauf der Säulen. Höhere Temperaturen und niedrigere Infiltrationsraten führten zu höheren Ammoniumkonzentrationen im Ablauf. Dies zeigt, dass in wärmeren Klimazonen, wie z. B. in Vietnam, die Zunahme der Ammoniumkonzentration bei der UF wahrscheinlicher ist. In der Endphase der Versuche nahm die Ammoniumkonzentration kontinuierlich ab, nachdem das Porenvolumen der Säulen mehrfach ausgetauscht war. Dieses Verhalten wurde auf den teilweisen Verbrauch von leicht abbaubarem organischem Material im Sediment zurückgeführt, der dann zu geringeren Mineralisierungsraten führte. Durch die Beschickung der Säulen mit Wasser unterschiedlicher Nitratkonzentrationen und Messungen von 15N-Isotopen wurde gezeigt, dass die dissimilatorische Nitratreduktion zu Ammonium (DNRA) für die Bildung von Ammonium nicht relevant ist. Es wurde jedoch die Hypothese formuliert, dass die anaerobe Ammoniumoxidation (Anammox) eine wichtige Senke für Ammonium in den Säulen ist, so dass es in Flüssen mit erhöhten Nitratkonzentrationen, wie z. B. der Elbe, zu einer Begrenzung der Ammoniumfreisetzung bei der UF kommt. Die geogene Arsenkontamination des Grundwassers stellt eine gesundheitliche Bedrohung für Millionen von Menschen weltweit dar, insbesondere in Asien. In Hanoi wurde eine Studie durchgeführt, bei der die Wasserqualität von 48 UF-Brunnen aus 5 großen Brunnenfeldern im pleistozänen Aquifer entlang des Red River analysiert wurde. Bei mehr als 80 % der Brunnen lag die Arsenkonzentration über dem WHO-Grenzwert von 10 µg/l. Außerdem wurden das Flusssohlsediment und das Porenwasser in der Flusssohle an 23 Standorten entlang eines 30 km langen Abschnitts des Red River in der Nähe der Brunnenfelder untersucht. Es wurde festgestellt, dass Flussabschnitte mit Schlammablagerungen ein Hotspot für die Freisetzung von Arsen sind. Bereits in 30 cm unter der Flusssohle wies das Porenwasser an vielen Stellen hohe Arsenkonzentrationen auf (>100 µg/l). Die Arsenkonzentrationen im Porenwasser war an Standorten mit Schlammablagerungen bzw. Schlammschichten in der Flusssohle deutlich höher als an Standorten mit sandigen Flusssohlsedimenten. In Brunnenfeldern entlang von Abschnitten des Red River, in denen die Flusssohle mehr organisches Feinmaterial enthielt, wurden höhere Arsenkonzentrationen festgestellt als in Brunnenfeldern, die Uferfiltrat aus Abschnitten mit sandiger Flusssohle gewinnen. Dies zeigt, dass Schlammablagerungen und die Flussmorphologie die Arsenkonzentration im oberen Grundwasserleiter in Hanoi und möglicherweise an anderen UF-Standorten in Regionen mit geogener Arsenkontamination beeinflussen. Zusammenfassend wurde festgestellt, dass Prozesse in der hyporheischen Zone für das Verhalten von Ammonium und Arsen bei der UF von entscheidender Bedeutung sind. Weitere hydrogeologische und hydrochemische Untersuchungen zur UF wurden in zwei verschiedenen Regionen Vietnams durchgeführt, im RRD und in der Provinz Binh Dinh (Zentralvietnam). Die Ablagerungsbedingungen im RRD bestimmen die mögliche Nutzung der UF. Mächtige lehmige Deckschichten, die den obersten Grundwasserleiter überlagern, können eine hydraulische Verbindung zwischen dem Fluss und dem Grundwasserleiter verhindern, welche Hauptvoraussetzung für die UF ist. Darüber hinaus machen geringdurchlässige Schichten (Aquitards) eine UF durch Wasserentnahmen aus tieferen Grundwasserleitern unmöglich. Dagegen gibt es in Binh Dinh kaum Aquitards, die die Grundwasserleiter voneinander trennen, oft hat der oberflächenahe, oberste Grundwasserleiter eine hohe hydraulische Durchlässigkeit, was die Nutzung der UF in Binh Dinh kosteneffizient macht. Auch die Qualität des Uferfiltrats war in Binh Dinh generell höher, insbesondere im Vergleich zum RRD.

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The European Water Framework Directive commits the member states to achieve the good ecological status for all waterbodies. For this purpose on the level of the national states monitoring programs are established with the aim to verify the actual status by means of regular surveys. Already in the past remote sensing data in conjunction with methods of geospatial data analysis revealed the added value in terms of monitoring strategies regarding the European Water Framework Directive. Depending on the type of data they can be used for example for the determination of several parameters of rivers and streams. The present analyses show how it is possible to determine the parameter of width variation of small and medium rivers based on digital orthophotos. Because this parameter strongly depends on the geometric quality of the riverbank line, its determination is given particular attention. It turns out that mainly riparian vegetation has a large impact on the visibility of the riverbank line. In a multi-stage process different methods for the identification of affected areas are developed with the aim to reconstruct the true riverbank line in a second step. Finally these data form the basis for the determination of river width variations.

Die Uferfiltration und die unterirdische Enteisenung / Entmanganung (UEE) sind bewährte Verfahren für die natürliche, unterirdische Voraufbereitung von Wasser. In Abhängigkeit von der Wasserbeschaffenheit und den geochemischen Eigenschaften des Grundwasserleiters können Redoxreaktionen, Sorptions- und Auflösungsprozesse oder eine ungünstige Bewirtschaftung der Brunnen bei beiden Verfahren zu erhöhten Mangankonzentrationen im Rohwasser führen. Erhöhte Mangankonzentrationen sind häufig für Verockerungsprozesse im Filterbereich der Brunnen und Ablagerungen in Pumpen und Steigleitungen verantwortlich. Diese beeinträchtigen den langfristigen Brunnenbetrieb und führen zu höheren Kosten der Wasseraufbereitung. Außerdem führt Mangan zur Färbung des Wassers und muss in der Trinkwasseraufbereitung auf < 0,05 mg/L verringert werden. Für Wasserwerksbetreiber ist die Kenntnis über die Ursache und das Verhalten von Mangan essentiell für einen optimalen Betrieb. Die ägyptische Hauptstadt Kairo steht einem stark wachsenden Wasserbedarf gegenüber. Für die Bewertung einer möglichen Anwendung der Uferfiltration am Nil wurden vorhandene Versuchsbrunnen teufenabhängig beprobt und das Flusssohlsediment untersucht. Das Flusssohlsediment wies hohe Eisen- und Mangangehalte auf und wurde als Ursache für erhöhte Eisen-, Mangan- und Ammoniumkonzentrationen im Uferfiltrat identifiziert. Für den Uferfiltrationsstandort Dresden-Tolkewitz wurde der Einfluss von Temperatur und Infiltrationsrate auf die Manganfreisetzung aus der Elbsohle untersucht. Betriebsdaten der Jahre 2006 bis 2016 und Säulenversuche bildeten die Grundlage. Die Manganfreisetzung wurde primär von der Temperatur kontrolliert, die Infiltrationsrate war weniger wichtig und verlor mit steigender Temperatur weiter an Bedeutung. Eine Manganfreisetzung wurde bei Wassertemperaturen von 20 °C und Infiltrationsraten von ≥ 0,3 m³/(m²×d) ausgelöst. Während der Inbetriebnahme eines UEE-Wasserwerks in Khabarovsk (Russland) wurde an einigen Brunnen eine intensive Manganfreisetzung beobachtet. Außerdem führte biologische Kolmation zu einem raschen Leistungsverlust und erforderte die Desinfektion der Brunnen. Die Auswertung der ersten 194 UEE-Zyklen eines Förderbrunnens und ergänzende Batchversuche ergaben, dass die Auflösung des im Grundwasserleiter vorhandenen, manganhaltigen Siderits die Ursache der Mn-Freisetzung war. Die Auflösungsprozesse hingen stark von der Korngröße des GWL-Materials und dem pH-Wert des Grundwassers ab. Die Filterkiesschüttung des Brunnens zehrte weniger als 1 % des infiltrierten Chlors und das Natriumhypochlorit drang ca. 2 bis 3,5 m in den Grundwasserleiter ein. Das Wasserwerk Eggersdorf nutzt die UEE für die Voraufbereitung von eisenhaltigem Grundwasser und dient, entgegen den Empfehlungen für die UEE, der Abdeckung von Bedarfsspitzen. In einem Feldversuch wurde die mögliche Umnutzung der UEE-Brunnen für die dauerhafte Grundwasserförderung getestet. Die dabei aufgetretene Manganfreisetzung wurde auf die chemische Reduktion von abgeschiedenen Mangan(hydr)oxiden durch eisenhaltiges Grundwasser zurückgeführt.:Kurzfassung i Abstract iii Danksagung iv Inhaltsverzeichnis v Abkürzungsverzeichnis vii 1 Einleitung 1 1.1 Ausgangssituation 1 1.2 Motivation und Ziele 3 1.3 Gliederung der Arbeit 5 2 Auftreten und Verhalten von Mangan bei der Uferfiltration 6 2.1 Eintragspfade von Mangan in das Uferfiltrat 6 2.2 Einflussgrößen auf den Mangangehalt im Uferfiltrat 7 3 Erkundung eines neuen Uferfiltrationsstandortes in Embaba 9 3.1 Einleitung und Standortbeschreibung 9 3.2 Teufenabhängige Probennahme während des regulären Betriebes 9 3.3 Ursache der Manganfreisetzung und Bewirtschaftung des Standortes 10 4 Einfluss der Infiltrationsrate und der Temperatur auf die Manganfreisetzung aus der Elbsohle in Dresden 12 4.1 Einleitung und Standortbeschreibung 12 4.2 Einfluss der Temperatur auf die Manganfreisetzung 12 4.3 Einfluss der Infiltrationsrate auf die Manganfreisetzung 13 5 Freisetzung von Mangan beim Start einer UEE in Khabarovsk 15 5.1 Einleitung und Standortbeschreibung 15 5.2 Untersuchungen zur Ursache der Manganfreisetzung 15 5.3 Begrenzung der Leistungsabnahme der UEE-Brunnen 16 6 Manganfreisetzung bei der geplanten Umstellung des UEE-Wasserwerks Eggersdorf auf kontinuierliche Förderung 18 6.1 Einleitung und Standortbeschreibung 18 6.2 Umstellung eines UEE-Brunnens auf dauerhafte Förderung 18 6.3 Ursache der Manganfreisetzung aus dem ehemaligen Reaktionsraum 19 7 Zusammenfassung und Ausblick 21 Literaturverzeichnis 24 Beiliegende Publikationen 29 Beiliegende Publikation 1 31 Beiliegende Publikation 2 53 Beiliegende Publikation 3 69 Beiliegende Publikation 4 83 Beiliegende Publikation 5 103 Beiliegende Publikation 6 135 Beiliegende Publikation 7 167 Beiliegende Publikation 8 189 / Bank filtration and Subsurface Iron Removal (SIR) are proven technologies for the natural subsurface pre-treatment of water. Depending on the water quality and the geochemical properties of the aquifer, redox reactions, sorption and dissolution or unfavorable well management can lead to increased manganese concentrations in both treatment options. Increased manganese concentrations often cause filter screen clogging of the well or deposits in pumps and standpipes. This can affect the long-term well operation and lead to higher costs of water treatment. Furthermore, increased manganese concentrations can cause a coloring of the water and must be lowered to < 0.05 mg/l during drinking water treatment. For waterworks operators, the knowledge about the source and the behavior of manganese is essential for an optimal operation. The Egyptian capital Cairo faces a growing water demand. To evaluate a potential riverbank filtration site, depth-dependent sampling at existing test wells was carried out and sediment samples from the Nile riverbed were taken. The riverbed sediment showed elevated iron and manganese contents and was identified as cause of increased iron, manganese and ammonium concentrations in the riverbank filtrate. For the bank filtration site Dresden-Tolkewitz, the impact of temperature and infiltration rate on the manganese release from the riverbed sediment of the Elbe river was investigated. The investigations were based on monitoring data of the years 2006 to 2016 and column experiments. The manganese release was primarily controlled by temperature, the infiltration rate was less important. With increasing temperature, the infiltration rate became even less critical. Manganese was released at water temperatures of 20 °C and infiltration rates of ≥ 0.3 m³/(m²×d). During the start-up phase of a SIR waterworks in Khabarovsk, Russia, an intense manganese release was observed in several wells. In addition, biological clogging led to a rapid perfor-mance loss of the wells and required well disinfection. The evaluation of the first 194 SIR cycles of a production well and accompanying batch experiments indicated that the dissolution of the manganese-bearing siderite, which was present in the aquifer, caused the Mn release. The dissolution heavily depended on the grain size of the aquifer material and the pH of the groundwater. The filter gravel pack of the well consumed less than 1 % of the infiltrated chlorine and the sodium hypochlorite approximately penetrated between 2 and 3.5 m into the aquifer. The waterworks Eggersdorf has been using SIR for the pre-treatment of ferrous groundwater and, contrary to general recommendations for SIR well operation, served for covering peaks in water demand. In a field trial, the possible conversion of the SIR wells for permanent groundwater extraction was tested. An observed manganese release was attributed to the chemical reduction of former precipitated Mn(hydr)oxides by iron-containing groundwater.:Kurzfassung i Abstract iii Danksagung iv Inhaltsverzeichnis v Abkürzungsverzeichnis vii 1 Einleitung 1 1.1 Ausgangssituation 1 1.2 Motivation und Ziele 3 1.3 Gliederung der Arbeit 5 2 Auftreten und Verhalten von Mangan bei der Uferfiltration 6 2.1 Eintragspfade von Mangan in das Uferfiltrat 6 2.2 Einflussgrößen auf den Mangangehalt im Uferfiltrat 7 3 Erkundung eines neuen Uferfiltrationsstandortes in Embaba 9 3.1 Einleitung und Standortbeschreibung 9 3.2 Teufenabhängige Probennahme während des regulären Betriebes 9 3.3 Ursache der Manganfreisetzung und Bewirtschaftung des Standortes 10 4 Einfluss der Infiltrationsrate und der Temperatur auf die Manganfreisetzung aus der Elbsohle in Dresden 12 4.1 Einleitung und Standortbeschreibung 12 4.2 Einfluss der Temperatur auf die Manganfreisetzung 12 4.3 Einfluss der Infiltrationsrate auf die Manganfreisetzung 13 5 Freisetzung von Mangan beim Start einer UEE in Khabarovsk 15 5.1 Einleitung und Standortbeschreibung 15 5.2 Untersuchungen zur Ursache der Manganfreisetzung 15 5.3 Begrenzung der Leistungsabnahme der UEE-Brunnen 16 6 Manganfreisetzung bei der geplanten Umstellung des UEE-Wasserwerks Eggersdorf auf kontinuierliche Förderung 18 6.1 Einleitung und Standortbeschreibung 18 6.2 Umstellung eines UEE-Brunnens auf dauerhafte Förderung 18 6.3 Ursache der Manganfreisetzung aus dem ehemaligen Reaktionsraum 19 7 Zusammenfassung und Ausblick 21 Literaturverzeichnis 24 Beiliegende Publikationen 29 Beiliegende Publikation 1 31 Beiliegende Publikation 2 53 Beiliegende Publikation 3 69 Beiliegende Publikation 4 83 Beiliegende Publikation 5 103 Beiliegende Publikation 6 135 Beiliegende Publikation 7 167 Beiliegende Publikation 8 189

The architectural proposal is situated by the river Svratka nearby the city center of Brno. The proposed object turns its back to very busy street and opens to the river. It creates a city riverbank which is open to the public. The volume of the object reminds a wave. The object contains three main functions - exposition, information and research. The Exposition is based on the phenomenon of water. The Informations are placed in proposed auditorium, cafe and small gallery. The research is situated in laboratories and public study rooms.

Mémoire numérisé par la Division de la gestion de documents et des archives de l'Université de Montréal.