Wasserdurchmischung

Wasserdurchmischung bezeichnet in der Hydrologie und Umwelttechnik den Prozess, bei dem Wasser aus unterschiedlichen Massenzusammenhängen oder Quelltypen miteinander in Kontakt kommt und durch Turbulenz, Advektion und Diffusion zu einer weitgehend homogenen Wassermasse vermischt wird. Sie tritt sowohl in natürlichen Gewässern wie Flüssen, Seen, Estuarien und Grundwasserleitern als auch in technischen Anlagen wie Misch- oder Reaktionsbehältern auf.

Die Durchmischung wird von mehreren Mechanismen getragen. Turbulente Strömung und Advektion transportieren Stoffe und Eigenschaften wie Temperatur oder Salzgehalt räumlich. Diffusion wirkt auf molekularer Ebene, insbesondere in Schichtgrenzen oder bei geringer Turbulenz. Stratifikation infolge von Dichteunterschieden (thermisch, salin) kann vertikale Durchmischung einschränken, während Wind, Strömungsscheren und geometrische Einschränkungen sie begünstigen. In Estuarien unterscheidet man typischerweise Frischwasser–Salzwasser-Mischungen (Halokline) sowie vollständige oder partielle Durchmischung.

Messung und Modellierung erfolgen mithilfe von Tracern (Farbstoffe, Salze, stabile Isotope), Profilmessungen von Temperatur, Salzgehalt und Leitfähigkeit sowie hydrodynamischen Modellen, die Advektion-Diffusions-Gleichungen lösen. Kennzahlen wie der Mischkoeffizient oder der Peclet-Zahl beschreiben das Ausmaß der Durchmischung und deren Geschwindigkeit.

Anwendungen liegen in der Umweltüberwachung, der Abschätzung der Dilution von Schadstoffen, der Planung von Kühl- oder Reinigungsprozessen in der Industrie sowie der Modellierung von Grundwasser- und Küstenprozessen. Ziel ist oft eine ausreichende Homogenisierung oder eine kontrollierte Beeinflussung der Stoffverteilung.