Original paper

Testfeld- und Traceruntersuchungen zur Wirksamkeit verschiedener Oberflächendichtsysteme für Deponien und Altlasten

[Test Field and Tracer Studies on the Effectiveness of Different Landfill Cover Systems]

Melchior, Stefan; Berger, Klaus; Rook, Rüdiger; Vielhaber, Beate; Miehlich, Günter

Kurzfassung

Seit 1987 werden auf der Deponie Georgswerder in Hamburg sechs Testfelder mit unterschiedlichen Deponieabdecksystemen untersucht. Dabei werden bindige mineralische Dichtschichten, Kombinationsdichtungen mit Kunststoffdichtungsbahnen über bindigen mineralischen Dichtschichten und eine erweiterte Kapillarsperre als Kombination einer bindigen mit einer nichtbindigen mineralischen Dichtung auf ihre Wirksamkeit überprüft. Die bisherigen Messungen und Versuche zeigen, daß die Wirksamkeit der bindigen Mineraldichtungen ohne aufliegende Kunststoffdichtungsbahn bereits nach zwei Jahren durch austrocknungsbedingte Schrumpfung deutlich eingeschränkt ist. Aufgrabungen der Deponieabdeckung legen den Schluß nahe, daß eine bei Einbau der Schichten bereits vorhandene Bodenstruktur durch die Austrocknung im Sommer 1989 hydraulisch wirksam geworden ist. Infiltrationsversuche auf bindigen Mineraldichtungen, die durch Kunststoffdichtungsbahnen überdeckt waren (Standardaufbau der Abdeckung der Deponie Georgswerder), ergaben bisher keine eindeutigen Hinweise auf Makroporenfluß. Das gefügebedingte Porensystem ist hier wahrscheinlich nicht über die gesamte Schicht kontinuierlich. Nachgewiesen wurde bei diesen Dichtsystemen jedoch ein geringer sommerlicher Wassertransport nach unten. Eine parallel dazu verlaufende Umkehr der thermischen Gradienten macht in diesen Zeiten einen abwärts gerichteten Wasserdampftransport wahrscheinlich. Die mit dem Feuchteverlust auftretende Erhöhung der Wasserspannung ist jedoch gering und wird im Winterhalbjahr wieder ausgeglichen. Ob die Jahresbilanz zwischen flüssigen und dampfförmigen Wasserbewegungen zu Austrocknung und Schrumpfung der mineralischen Dichtkomponente der Kombinationsdichtung führt, ist noch unklar. Am besten funktioniert bisher die erweiterte Kapillarsperre. Die über der Kapillarsperre liegende Mergelschicht ist zwar ebenfalls von Austrocknung betroffen, die erhöhten Sickerraten werden jedoch bislang zu 100 % lateral in der Feinschicht der Kapillarsperre abgeführt und vom Deponiekörper ferngehalten.

Abstract

Since 1987 six test fields with different types of caps have been studied on the Georgswerder landfill in Hamburg. Compacted soil liners, combined systems with plastic liners on top of compacted soil liners and an extended capillary barrier design are being tested. The measurements and experiments show that two years after installation the efficiency of the compacted soil liners without covering plastic liners is significantly reduced due to desiccation. Inspections of the liners show that a soil structure, already present at the time of installation, has become hydraulically effective during the dry summer of 1989. These phenomena have not been observed to the same extent in the compacted soil liners that are covered by plastic liners (standard design of the Georgswerder cover), where infiltration experiments, up to now, did not prove significant preferential flow along continuous macropores through the complete soil liners. However, during summerperiods, when the temperature gradient for vapor movement is directed downward, small amounts of water do flow out of those Systems and soil water suction increases slightly. It is not known yet whether the longterm balance of liquid and vaporous water transport in and out of those liners will cause desiccation and the formation of cracks. The best results are achieved with the extended capillary barrier design. Even though the flow through the covering compacted soil liner has increased due to desiccation all of the water that infiltrates the capillary layer draines off laterally and does, up to now, not cross the barrier.

Keywords

Testfieldsexperimental studiestracerwaste disposalcover sealingfine-grained materialscapillary barrierunsaturated flowwater transportgas transport Northwestern German PlainHamburg (Deponie Georgswerder) TK 25: Nr. 2426