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Prognostische mikroskalige Wind- und Turbulenzfeld-Bibliotheken für AUSTAL2000

AUSTAL2000 und Gebäude

AUSTAL2000 nutzt standardmäßig zur Berücksichtigung des Einflusses von Gebäuden  das diagnostische Windfeldmodell TALdia. In Anhang 3, Abschnitt 10 grenzt die TA Luft (2002) jedoch den Anwendungsbereich dieses diagnostischen Windfeldmodells ein. Es kann angewendet werden, wenn die Quellhöhe der Emission mindestens das 1.2-fache der Gebäudehöhen beträgt oder Gebäude einen Abstand von mehr als dem Sechsfachen ihrer Gebäudehöhe vom Emissionspunkt aufweisen (siehe VDI 3783 Blatt 13 (VDI, 2010) bzw. Abb.1, mittlerer Bereich Längsschraffur).

Abb.1: In der Immissionsprognose zu berücksichtigender Einfluss durch Gebäudestrukturen; Quelle: nach VDI 3783 Blatt 13 (VDI, 2010) und Hartmann und Hölscher (2006).

Für den Fall mit Quellhöhen unter dem 1.2-fachen der Gebäudehöhen (unterer Bereich (Schrägschraffur) in Abb. 1) und einem Abstand von teilweise weniger als dem Sechsfachen ihrer Gebäudehöhen macht die TA Luft keine expliziten Vorgaben, wie zu verfahren ist. Sie vermerkt jedoch: "Bis zur Einführung einer geeigneten VDI-Richtlinie sind Windfeldmodelle zu verwenden, deren Eignung der zuständigen obersten Landesbehörde nachgewiesen wurde."

Auch die VDI-Richtlinie 3783 Blatt 13 (VDI, 2010) empfiehlt bei komplexen Fragestellungen die Anwendung von prognostischen Windfeldmodellen zur Berücksichtigung von Gebäuden im von der TA Luft nicht definierten Bereich.

Untersuchungen von Flassak et al. (2010) haben gezeigt, dass die Anwendung des in AUSTAL2000 integrierten diagnostischen Strömungsmodells TALdia im Vergleich zu dem prognostischen Modell MISKAM zu einer Unterschätzung der Immissionen im Nahbereich führen kann.

Erstellung von prognostischen mikroskaligen Wind- und Turbulenzfeld-Bibliotheken für AUSTAL2000-Ausbreitungsrechnungen

Im gutachterlichen Alltag in unserem Büro sehen wir bei komplexen Fragestellungen, insbesondere bei Beurteilungspunkten im Nahfeld von bodennahen Quellen im Einflussbereich von Gebäuden, die Anwendung des prognostischen Windfeldmodells MISKAM vor. Nach LfU (2004) ist die Verwendung von MISKAM in bebautem Umfeld gebräuchlich und zulässig. MISKAM erfüllt die Vorgaben der VDI-Richtlinie 3783 Blatt 9 (VDI, 2005).

Für AUSTAL2000-Nutzer, die selbst keine Lizenz des Modells MISKAM besitzen, bieten wir als Dienstleistung die Erstellung einer prognostischen mikroskaligen Wind- und Turbulenzfeldbibliothek für AUSTAL2000 an. Der Auftraggeber liefert Gebäudedaten nach Lage und Höhe in Form von Shape-Dateien. In Rücksprache mit dem Auftraggeber werden die Gebietsgröße sowie die Maschenweite in horizontaler Richtung und die Gitterverteilung in vertikaler Richtung festgelegt. Wir führen die MISKAM-Rechnungen durch und konvertieren nach Letzel et al. (2012) die MISKAM-Strömungs- und Turbulenzfelder in ein AUSTAL2000-lesbares Format und erzeugen eine Wind- und Turbulenzfeldbibliothek für AUSTAL2000. Mit der Wind- und Turbulenzfeldbibliothek für AUSTAL2000 führen wir eine AUSTAL2000-Testrechnung durch, um die formale Integrität der Bibliothek zu testen und zu gewährleisten. Sie erhalten eine DVD mit der Wind- und Turbulenzfeldbibliothek für AUSTAL2000 (= Inhalt des AUSTAL2000-Projektunterordners "lib") und können selbst in gewohnter Weise Ihre AUSTAL2000-Ausbreitungsrechnungen in Eigenverantwortung bezüglich Emissionsbestimmung und Auswahl der Ausbreitungsklassenstatistik (AKS) bzw. -zeitreihe (AKTerm) durchführen.

Der Vorteil dieses Vorgehens ist, dass Sie bei Ihrer AUSTAL2000-Ausbreitungsrechnung eine prognostische mikroskalige Windfeldmodellierung zur Berücksichtigung des Gebäudeeinflusses im Nahfeld anstatt der in AUSTAL2000 implementierten diagnostischen mikroskaligen Windfeldmodellierung verwenden und somit für Anlagen, deren Emissionshöhen im schräg schraffierten Bereich in Abb. 1 liegen, eine Lösung nach dem Stand der Technik anbieten. 

Literatur

  • Flassak, T.; Janicke, U.; Ketzel, M. (2010): Comparison of ground-level centreline concentrations calculated with the models OML, AERMOD/PRIME, MISKAM and AUSTAL2000 against the Thompson wind tunnel data set for simple stack-building configurations. 13th Conference on Harmonisation within Atmospheric Dispersion Modelling for Regulatory Purposes, 1-4 June 2010, Paris, France.
  • Hartmann, U.;  Hölscher, M. (2006): Leitfaden zur Erstellung von Immissionsprognosen mit AUSTAL2000 in Genehmigungsverfahren nach TA Luft und der Geruchsimmissionsrichtlinie. Merkblatt 56 des Landesumweltamts NRW (heute: Landesamt für Natur, Umwelt und Verbraucherschutz, NRW), Essen 2006. Siehe  www.lanuv.nrw.de/veroeffentlichungen/merkbl/merk56/merk56.pdf.
  • Letzel, M.O.; Flassak, T., Angel, D. (2012): Verbesserung der AUSTAL2000-Ergebnisse durch Strömungs- und Turbulenzübernahme aus MISKAM. Gefahrstoffe - Reinhaltung der Luft 72, Nr. 7/8, 329-334.
  • LfU (2004): Leitfaden zur Beurteilung von TA Luft. Ausbreitungsrechnungen in Baden-Württemberg. Landesanstalt für Umweltschutz Baden-Württemberg, Karlsruhe. Siehe http://www4.lubw.baden-wuerttemberg.de/servlet/is/14244/
  • VDI (2005): Umweltmeteorologie. Prognostische mikroskalige Windfeldmodelle. Evaluierung für Gebäude- und Hindernisströmung. Richtlinie VDI 3783, Blatt 9. Hrsg.: Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN - Normenausschuss, Düsseldorf, November 2005.
  • VDI (2010): Umweltmeteorologie - Qualitätssicherung in der Immissionsprognose - Anlagenbezogener Immissionsschutz - Ausbreitungsrechnung gemäß TA Luft. Richtlinie VDI 3783 Blatt 13. Hrsg.: Kommission Reinhaltung der Luft (KRdL) im VDI und DIN - Normenausschuss, Düsseldorf, Januar 2010.