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H. Aust; K. Kreysing:

Geologische und geotechnische Grundlagen zur Tiefversenkung von flüssigen Abfällen und Abwässern

1979. X, 224 Seiten, 20 Abbildungen, 11 Tabellen, 17x24cm, 450 g
Language: Deutsch

(Geologisches Jahrbuch Reihe C, Band C 20)

ISBN 978-3-510-96237-2, brosch., price: 21.00 €

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Contents

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Inhaltsverzeichnis
Akronyme IX
Einheiten X
Kurzfassungen 1
Vorwort und Danksagung 14
O. Einleitung 16
0.1.Anlaß 16
O.2.Auftrag 16
1. Definition der Tiefversenkung 17
2. Stand des Wissens 21
3. Überblick zur Praxis der Tiefversenkung 23
3.1. Art der flüssigen Abfälle und Abwässer 24
3.1.1. Übersicht der versenkten Abfälle in den USA 24
3.1.2. Abfall-Listen und Schadstoff-Klassifikationsvorschläge in Europa 27
3.2. Arten der Tiefversenkung 28
3.2.1. Aquiferspeicherung 30
3. 3. Regionale Schwerpunkte 31
3.3.1. Amerika 31
3.3.1.1. USA 31
3.3.1.1.1. Art und Anzahl von Injektionsbohrungen 31
3.3.1.1.2. Geologischer Überblick 34
3.3.1.1.3. Übersichten technischer Daten 37
3.3.1.1.4. Kosten 39
3.3.1.2. Kanada 41
3.3.1.2.1. Übersicht der bekannten Injektionsbohrungen 41
3.3.1.3. Mexiko 43
3.3.2. Asien 43
3.3.2.1. Japan 43
3.3.2.2. Israel 44
3.3.3. Europa 44
3.3.3.1. Überregionale Ausschlußgebiete für die Tiefversenkung 45
3.3.3.2. Großregionale Vorranggebiete für mögliche Tiefversenkungen 45
3.3.3.3. UdSSR 46
3.3.3.3.1. Kali-Endlaugen -Versenkung 46
3.3.3.3.2. Beispiele für die Tiefversenkung von
chemischen Abwässern 47
3.3.3.3.3. Zur Tiefversenkung von radioaktiven Abwässern 48
3.3.3.4. DDR 49
3.3.3.5. Frankreich 50
3.3.3.5.1. Reglonaler Überblick 50
3.3.3.5.2. Pariser Becken 51
3.3.3.5.3. Elsaß 52
3.3.3.6. Großbritannien 52
3.3.3.7. Niederlande 52
3.3.3.8. Spanien 53
3.3.4.Bundesrepublik Deutschland 54
3.3.4.1. Regionaler Überblick 54
3.3.4.1.1. Die Küsten- und Schelfreglonen an Nord- und Ostsee 55
3.3.4.1.2. Schleswig-Holstein 59
3.3.4.1.3. Niedersachsen (einschl. Hamburg u. Bremen) 59
3.3.4.1.4. Nordrhein-Westfalen 69
3.3.4.1.5. Hessen 70
3.3.4.1.6. Saarland und Rheinland -Pfalz 73
3.3.4.1.7. Der Oberrhein-Graben 74
3.3.4.1.8. Baden-Württemberg 76
3.3.4.1.9. Bayern 76
3.3.4.2. Prospektive Möglichkeiten 79
4. Geotechnische Grundlagen 79
4.1. Allgemeine Grundbedingungen 79
4.2. Geologische und hydrogeologische Voraussetzungen 83
4.2.1. Geologische Voraussetzungen 83
4.2.1.1. Gesteinsaufbau und -Verbreitung 83
4.2.1.2. Strukturelle Verhältnisse (Tektonik) 86
4.2.1.3. Lithologie 88
4.2.2. Hydrogeologische Voraussetzungen 88
4.2.3. Digitale Model le und Tiefversenkung 90
4.3. Physikalische Eigenschaften des Injektionskörpers 92
4.3.1. Porosität und Speicherkoeffizient 93
4.3.2. Permeabilität und Transmissivität 94
4.3.3. Gesteinskompressibilität 96
4.4. Hydraulische Konstanten und Abschätzungen 97
4.5. Eigenschaften des natürlichen Speicherinhalts 100
4.5.1. Wasserchemismus 102
4.5.2. Viskosität 103
4.5.3. Dichte 103
4.5.4. Dispersion 104
4.5.5. Druck (Lagerstättendruck) 104
4.5.6. Kompressibilität des Wassers 105
4.6. Spezielle Untersuchungen 106
4.6.1. Exploration und Datenaquisition 106
4.6.2. Testbohrungen und Testverfahren 106
4.6.2.1. Entnahme von Gesteinsproben 106
4.6.2.2. Entnahme und Untersuchung von Grund- und Formationswasser 107
4.6.2.3. Laboruntersuchungen an Kernproben 108
4.6.2.4. Bohrlochgeophysik 108
4.6.2.5. Pumpversuche in Aquiferspeichern 110
4.6.2.5.1. Drill stem test (Aquifertest) 111
4.6.2.4.2. Injektionsversuche 112
4.7. Geotechnische Kriterien 114
4.7.1. Versenkbohrungen 114
4.7.2. Bohrspülung 118
4.7.3. Zementierung 118
5. Gesteins- und flüssigkeitsbedingte Reaktionen bei der Injektion
(Aquiferreaktionen) 119
5.1. Physikalische Reaktionen 120
5.1.1. Druckeffekte 120
5.1.2. Stress und Hydraulisches Aufbrechen 123
5.1.2.1. Stress (teutonische Spannung) 123
5.1.2.2. Hydraulisches Aufbrechen (engl. hydraulic fracturing) 124
5.1.3. Dichteeffekte 125
5.2. Chemische, physikalisch-chemische und biochemische Reaktionen 126
5.2.1. Natürliche Reaktionen zwischen Formationswasser und Gestein 126
5.2.2. Reaktionen von Abfallstoffen mit dem Gestein und/oder dem
Formationswasser 127
5.2.3. Permeabilitätsreduktionen 128
5.2.4. Membranfiltration, Sorption 130
5.2.5. Biochemische Reaktionen 132
6. Auswirkungen und Gefahren 135
6.1. Auswirkungen 135
6.1.1. Unmittelbare Auswirkungen 136
6.1.1.1. Technisch bedingte Ursachen 137
6.1.1.2. Durch den Abfall vorgegebene Auswirkungen
(z. B. Radioaktivität) 138
6.1.1.3. Auswirkungen durch Reaktionen zwischen Abfall
und Speichergesteine 138
6.1.1.3.1. Sorption 138
6.1.1.3.2. Chemische Umsetzungen 138
6.1.1.4. Seismizität und künstlich induzierte Erdbeben
(engl. man-made earthquckes) 139
6.1.1.4.1. Übersicht 139
6.1.1.4.2. Voraussetzungen für das Auftreten von
man-made earthquakes 140
6.1.1.4.3. Beispiel für das künstliche Auslösen
von Erdbeben 142
6.1.1.4.4. Seismisch bedingte Einschränkungen für
die Injektion von flüssigen Abfällen in den USA 143
6.1.1.4.5. Seismische Vorbehaltszonen gegen die Injektion von flüssigen
Abfällen in der Bundesrepublik Deutschland 143
6.1.2. Langzeitige Auswirkungen 146
6.1.2.1. Hydrodynamische Einflüsse und Schadstoff-Verweilzeiten 147
6.1.2.2. Spezifische Langzeit-Gefährdungen 148
6.1.2.2.1. Trink - und Brauchwasser-Kontamination 150
6.1.2.2.2. Anhebung der Süßwasser-Salzwassergrenze bzw. Verdrängung
von Süßwasser durch Salzwasser 150
6.1.2.2.3. Beeinträchtigung von nutzbaren
mineralischen Lagerstätten 152
6.1.2.2.4. Landsenkungen bzw. -Hebungen 152
6.1.2.2.5. Unerwünschte Aufheizungen von Speichergesteinen und deren
Umgebung 153
6.1.2.2.6. Beeinträchtigung von thermischen Anomalien 153
6.1.2.2.7. Veränderung des Injektionskörpers, insbesondere die
Durchlässigkeit betreffend 153
6.2. Schadensfälle 154
6.2.1. USA 154
6.2.2. Kanada/USA 160
6.2.3. Bundesrepublik Deutschland 161
6.2.4. DDR 162
7. Möglichkeiten der Überwachung 162
7.1. Allgemeines 162
7.2. Überwachung 163
7.2.1. Übertage-Einrichtungen 163
7.2.2. Versenkbohrung - Ausbau und Ausrüstung 166
7.2.3. Injektionsbereich 166
7.2.4. Ausbreitungszone im Injektionskörper (Verhalten
der Abfallflüssigkeit) 167
8. Gesetzgeberische Voraussetzungen 168
8.1. Gesetzgebungspraxis in den USA 169
8.1.1. Übersicht 169
8.1.2. Rechtliche Grundsätze und Definitionen 170
8.1.3. State Underground Injection Control Program 172
8.1.3.1. Kernpunkt der Gesetzesvorlage 173
8.1.3.2. Zeitliche und umweltgemäße Einschränkungen 174
8.1.3.3. Spezielle technische Auflagen 175
8.1.3.4. Antragstellung 176
8.1.3.5. Erteilung der Betriebsgenehmigung, Information und
Mitsprache anderer Fachbehörden, öffentliche Anhörungen 178
8.1.3.6. Wiedereinleitung von Flüssigkeiten (Lagerstättenwässer) 180
8.1.3.7. Bekanntmachungen 180
8.1.3.8. Wartung 180
8.1.4. Bundesstaatliche Gesetzgebung 182
8.1.4.1. Michigan 182
8.1.4.2. Texas 185
8.2. Gesetzgebung in der Bundesrepublik Deutschland 188
8.3. Gesetzgebung in der Europäischen Gemeinschaft 191
8.4. Internationale seerechtliche Konventionen 194
8.5. Schlußfolgerungen zur rechtlichen Situation der Tiefversenkung 195
9. Zusammenfassung, Bewertung und Empfehlungen 195
9.1. Zusammenfassung 195
9.2. Bewertung 205
9.3. Empfehlungen 207
10. Schriftenverzeichnis 210