Archiv der Kategorie: 54. Jahrgang, 2010

Analyse von Agrar- und Umweltmaßnahmen zur Reduktion der Stickstoffbelastung von Grundwasser und Oberflächengewässer in der Flussgebietseinheit Weser

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 4, August 2010

Autor/Autorin:
Frank Wendland, Horst Behrendt, Ulrike Hirt, Peter Kreins, Ute Kuhn, Petra Kuhr, Ralf Kunkel und Björn Tetzlaff

Schlagworte:
Grundwasser, Modellanalyse, Oberflächenwasser, Stickstoffbelastung

Im Rahmen des Modellvorhabens AGRUM Weser wurde ein Modellinstrument entwickelt, mit dem die Stickstoffbelastung von Grundwasser und Oberflächengewässern regional differenziert abgeschätzt werden kann, und welches darüber hinaus in der Lage ist, die Wirkung von Minderungsmaßnahmen der Landwirtschaft zu prognostizieren. Hierzu wurde das agrarökonomische Modell RAUMIS mit den hydrologischen Modellen GROWA-DENUZ/WEKU und MONERIS gekoppelt. Das Modellinstrument war durch eine Kombination von Ansätzen zur Quantifizierung der Einträge aus punktförmigen und diffusen Quellen mit Wirtschaftlichkeitsanalysen dazu in der Lage, die vielfältigen, komplexen sozioökonomischen sowie hydrologischen und hydrogeologischen Wechselwirkungen und Zusammenhänge simultan zu berücksichtigen. Im Vordergrund standen hierbei integrative Modellanalysen zur Bewertung von Agrar- und agrarumweltpolitischen Stickstoff-Minderungsmaßnahmen zur Erreichung von Bewirtschaftungszielen im Zusammenhang mit der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie. Auf dieser Basis wurden zunächst die aktuellen Stickstoffbilanz-Überschüsse der Landwirtschaft (2003) und Stickstoffeinträge ins Grundwasser und die Oberflächengewässer modelliert. Danach wurden die Auswirkungen von bis zum Jahr 2015 (Baseline-Szenario) auf EU-Ebene bereits umgesetzten Agrar- und Agrarumweltmaßnahmen auf die StickstoffbilanzÜberschüsse der Landwirtschaft und die N-Einträge regional differenziert prognostiziert. Anschließend wurde der zusätzliche Handlungsbedarf zur Erreichung von Qualitätszielen für das Grundwasser und vorläufigen Bewirtschaftungszielen in den Oberflächengewässern ausgewiesen. Abschließend wurden eine mögliche Kombination ergänzender Stickstoffminderungsmaßnahmen zum Erreichen des guten Grundwasserzustandes vorgestellt sowie die damit verbundenen Kosten ermittelt.

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Tracerhydrologische Untersuchungen am Partnach-Ursprung

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 4, August 2010

Autor/Autorin:
Adelheid Rappl, Karl-Friedrich Wetzel, Georg Büttner und Martin Scholz

Schlagworte:
Farbtracer, hydrogeologische Eigenschaften, Karst, Quelleinzugsgebiete

Das Grundwasser hat einen Anteil von ca. 30 % am globalen Süßwasser. Da es jedoch unter einer mehr oder weniger mächtigen Gesteinsbedeckung liegt, entzieht es sich in den meisten Fällen der direkten Beobachtung. Mit der indirekten Erkundung von Grundwasserkörpern beschäftigt sich vor allem die Tracerhydrologie. Die Fluoreszenztracer, zu denen Uranin und Eosin gehören, sind heute die wichtigsten Markierungsmittel der Tracerhydrologie. Sie werden für die Abgrenzung von Einzugsgebieten, den Nachweis von Leckagen, der Bestimmung von Fließgeschwindigkeiten des Grundwassers und zur Ermittlung von hydrogeologischen Eigenschaften der Aquifere eingesetzt. In der vorliegenden Studie werden Farbtracer verwendet, um die Abgrenzung des Quelleinzugsgebietes der Partnach im Hochgebirgskarst des Zugspitzgebietes zu verifizieren und um die hydrogeologischen Eigenschaften des Karstsystems im Untergrund zu untersuchen. Die vorliegende Studie ist im Kontext umfangreicherer hydrologischer Untersuchungen zu sehen, die im
Hochgebirgskarst des Wettersteingebirges vorgenommen werden sollen.

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Berechnung der Degradation von Auen mit Hilfe einer Wasserspiegeldifferenzenkurve

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2010

Autor/Autorin:
Michael Schleuter

Schlagworte:
Aueklassifizierung, Auequalität, Silberweidenwald, wasserstandsabhängige Bewertung, Weichholzauewald

Zur Entscheidungsfindung bei großräumigen Planungen ist ein Verfahren zur Schnelleinstufung der Standortqualität für Auen notwendig. Auf der Basis einer Differenzenkurve der Wasserspiegelhöhe des Mittleren Hochwassers (W-MHQ) minus der Wasserspiegelhöhe des Mittelwassers (W-MQ) und der Verschneidung der potenziellen Geländehöhe des Wuchsplatzes der Silberweiden wurde ein Faktor entwickelt, der direkt auf die potenzielle Qualität der Aue schließen lässt. Seine Anwendung ist für die Auen großer Flüsse (Bundeswasserstraßen) gedacht. Der Ansatz ist aber grundsätzlich auch auf die Auen anderer großer Flüsse übertragbar. Mit der Methode ist es z.B. möglich, Auswirkungen von Baumaßnahmen oder anderer Auslöser zu bewerten, die zu einer Veränderung der Wasserspiegellagen führen. Sie bietet die Möglichkeit, großräumig auftretende Folgen auf die flussangrenzenden terrestrischen Biotope zu beurteilen.

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Neuartige Spurenstoffe im Wasser

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2010

Autor/Autorin:
Klaus Kümmerer

Schlagworte:
Abwasserreinigung, Emissionen, neuartige Spurenstoffe, Wasserqualität

Überall in unserem täglichen Leben werden Chemikalien wie z.B. Arzneimittel, Desinfektionsmittel, Kontrastmittel, Farbstoffe, Pestizide, Lacke, Waschmittel etc. verwendet. Sie leisten einen wertvollen Beitrag zu unserer Gesundheit und unserem Lebensstandard. Allerdings stellen sie für die Umwelt häufig eine Belastung dar. Zwar konnten unbeabsichtigte Emissionen durch Abfälle und Abwässer aus der industriellen Produktion in den letzten Jahrzehnten durch vielerlei Maßnahmen drastisch reduziert werden. Dennoch gelangen die Produkte allein durch ihre bestimmungsgemäße Anwendung in die aquatische Umwelt und sind heutzutage die Hauptemission der chemischen und pharmazeutischen Industrie. Sie stellen ein zunehmendes Risiko für die Wasserqualität dar. Der Beitrag erläutert, welche Stoffe der Begriff „neuartige Spurenstoffe“ zusammenfasst und welche Problematik diese Spurenstoffe für die Wasserqualität und für ein nachhaltiges Wassermanagement mit sich bringen. Beispielhaft werden einige Vertreter der Spurenstoffe näher beschrieben.

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Hydrologische Bemessungspraxis im Wandel der Zeiten

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 2, April 2010

Autor/Autorin:
Erich J. Plate

Schlagworte:
Hydrologische Bemessung, Risikomanagement, Sicherheitskonzept, Wasserwirtschaft

Das Ziel der Wasserwirtschaft ist die Bereitstellung der Wassermengen in Qualität und Quantität für die Bedürfnisse der menschlichen Gesellschaft sowie die Gewährleistung des Schutzes vor negativen Auswirkungen des Wassers, z.B. durch Hochwasser oder Schädigung der Umwelt. Hierfür liefert die Ingenieurhydrologie die Bemessungsgrundlagen. Sie hat sich im Laufe der Zeit aus den Anfängen reiner Empirie zu einer Ingenieurwissenschaft mit starker Verbindung zur naturwissenschaftlichen Hydrologie entwickelt. Von den Ursprüngen einer ad hoc Lösung für Speicher- oder Hochwasserprobleme ausgehend, ist im Laufe der Zeit eine Methodik auf naturwissenschaftlicher Basis entstanden, wie beispielhaft an der Entwicklung des Sicherheitskonzeptes in der Wasserwirtschaft gezeigt werden soll. Die Entwicklung des wasserwirtschaftlichen Sicherheitsbegriffs wird an wasserwirtschaftlichen Fragestellungen nachgezeichnet, an der Frage der Sicherheit von Talsperren, vornehmlich aber am Beispiel des Hochwasserschutzes. Dabei wird deutlich, dass die naturwissenschaftliche Grundlage der Hydrologie nur ein Teil des Bemessungskonzeptes ist. Vielmehr werden in zunehmendem Maße auch andere Fachgebiete wie z.B. Ökonomie und Soziologie tangiert. Heute wird ein vollständiges Risikomanagement als zeitgemäße Lösung für die Sicherheitsoptimierung empfohlen. Dabei ergibt sich die neue Fragestellung, ob nicht auch andere als nur wirtschaftliche Aspekte im Risiko erfasst werden können.

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IWRM 2010 – Neue Anforderungen an die Hydrologie?

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 2, April 2010

Autor/Autorin:
Andreas Schumann

Schlagworte:
Bewässerung, hydrologischer Wandel, Klimaänderung, Wasserbewirtschaftung

Der Ansatz einer integrierten (oder eher integrativen) Wasserbewirtschaftung, des Integrated Water Resources Management (IWRM), verfolgt eine koordinierte Bewirtschaftung des Wassers, der Landflächen und anderer Ressourcen mit dem Ziel der Maximierung des ökonomischen und sozialen Nutzens in einer gerechten Art und Weise ohne Beeinträchtigung der Nachhaltigkeit lebensnotwendiger Ökosysteme. Da die hydrologischen Verhältnisse das Ergebnis einer Interaktion von natürlichen und anthropogenen Bedingungen und Einflussfaktoren sind, setzt dieser Ansatz voraus, dass möglichst alle Komponenten des hydrologischen Kreislaufes in unterschiedlichen Zeit- und Raumskalen beachtet werden, um die Integrität des Wasserkreislaufs, die Wasserbeschaffenheit und die ökologischen Verhältnisse zu sichern. Die Hydrologie der Wasserressourcen muss damit nicht nur die natürlichen Verhältnisse erfassen, sondern auch Nutzungseinflüsse berücksichtigen und Fragestellungen, die sich aus Wechselwirkungen von Wassernutzungen und hydrologischen Bedingungen ergeben, beantworten. An zwei Beispielen, einer großräumigen Betrachtung der landwirtschaftlichen Bewässerung und des Stoffhaushaltes eines mesoskaligen Flussgebietes, wird das erweiterte Anforderungsprofil dargestellt. Mit den in der Zukunft zu erwartenden Veränderungen werden sich neue Anforderungen an das IWRM ergeben. Der hydrologische Wandel und seine begrenzten Vorhersagemöglichkeiten stellt einen Bereich des IWRM dar, der in Forschung und Praxis im Vergleich zu anderen Aspekten zu wenig Beachtung findet.

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Die Anfänge systematischer chemisch-physikalischer Gewässeruntersuchungen in den Flussgebieten von Elbe und Rhein – historische Situation, Akteure, Entwicklungsstränge

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 2, April 2010

Autor/Autorin:
Daniel Schwandt, Mathias Deutsch und Martin Keller

Schlagworte:
Elbe, Gewässergüte, historische Gewässeruntersuchungen, Rhein

Die zunehmende Gewässerverunreinigung erwies sich im Einzugsgebiet von Elbe und Rhein an der Schwelle zum 20. Jahrhundert als gewaltige Herausforderung. Institutionen auf kommunaler, bundesstaatlicher und zentralstaatlicher Ebene wurden die dominanten Akteure bei der Anregung und Durchführung von Gewässeruntersuchungen. Ein Entwicklungsstrang von frühen Einzeluntersuchungen über fachübergreifende und überregionale Untersuchungskampagnen bis zur Etablierung von (Dauer-) Messnetzen kann mit Fallbeispielen belegt werden. Dabei werden Untersuchungen vorgestellt, die Meilensteine in der Ausdehnung der zeitlichen, räumlichen und fachlichen Breite der Gewässeruntersuchungen darstellen, wie z.B. die systematische Rheinuntersuchung 1904–1908 von Basel bis Koblenz, bei der Behörden mehrerer Bundesstaaten und des Reichs mustergültig zusammenarbeiteten. Die Kenntnis der Herangehensweise und der Ergebnisse historischer Gewässeruntersuchungen kann für aktuelle Untersuchungsprogramme vielfältige Anregungen und z.T. sogar Datengrundlagen bieten.

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Die Entwicklung der Abflussmesser vom treibenden Blatt zum Messflügel und wieder zurück

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 2, April 2010

Autor/Autorin:
Daniel L.Vischer

Schlagworte:
Abflussmessung, Fließgeschwindigkeit, historische Entwicklung, Messflügel

Bei der Abflussmessung wird in den meisten Fällen der Umweg über eine Geschwindigkeitsmessung beschritten. Der Artikel behandelt die historische Entwicklung der Geschwindigkeitsmesser seit der Renaissance. Aus der Fülle der Erfindungen setzten sich schließlich die Messflügel durch. Auf dem europäischen Kontinent des 20. Jahrhunderts wurde so der Woltmanflügel zum Standardgerät. Erst in den 1990er Jahren kamen neue Geräte auf, die auf der Partikel-Tachometrie beruhen und zukunftsträchtig erscheinen.

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Hochwasserabschätzung in kleinen Einzugsgebieten – Evaluation eines österreichischen Verfahrens in der Schweiz

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 3, Juni 2010

Autor/Autorin:
Carol Hemund, Rolf Weingartner, Judith Dobmann, Gerhard Markart und Bernhard Kohl

Schlagworte:
Abfluss- und Rauigkeitsbeiwert, Hochwasserabschätzung, kleine Einzugsgebiete

In den vergangenen Jahren ereigneten sich im Alpenraum vermehrt Hochwasser mit teilweise beträchtlichen Auswirkungen auf Mensch und Umwelt (BEZZOLA & HEGG 2007). Das Interesse an einer möglichst genauen Abschätzung seltener Hochwasser liegt deshalb nahe. Häufig mangelt es aber insbesondere in kleinen Einzugsgebieten (< 10 km2) an geeigneten Niederschlags- und Abflussdaten.
Mit der sog. Geländeanleitung von MARKART et al. (2004) besteht ein prozessnaher, in Österreich entwickelter Ansatz, um die Abflussreaktion kleiner Einzugsgebiete bei Starkregenereignissen zu ermitteln und darauf basierend Hochwasserspitzen abzuschätzen.
Kern des Verfahrens bildet die Abschätzung des Abflussbeiwertes sowie der Oberflächenrauigkeit im Gelände. Um schließlich zu einer Hochwasserabschätzung zu gelangen, müssen die im Gelände erhobenen Daten mit einem hydrologischen Modell (ZEMOKOST) oder anderen gängigen Ansätzen, z.B. HEC-HMS (SCS 1985), gekoppelt werden.
Das Ziel dieser Arbeit war es, die Übertragbarkeit der Geländeanleitung von den Ostalpen auf den schweizerischen Alpenraum zu prüfen. Dazu wurde sie in zwölf schweizerischen Einzugsgebieten angewandt und evaluiert. Die Ergebnisse zeigen, dass der kombinierte Ansatz von Markart/Zemokost insgesamt auch für den schweizerischen Alpenraum geeignet ist. Zusätzlich liefert der vorliegende Aufsatz Vorschläge zur Optimierung der Geländeanleitung und zeigt, wie mit ihr seltene Scheitelabflüsse mit unterschiedlichen Wiederkehrintervallen abgeschätzt werden können.

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Analyse jüngerer Niedrigwasserabflüsse im tschechischen Elbeeinzugsgebiet

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 3, Juni 2010

Autor/Autorin:
Hagen Koch, Frank Wechsung und Uwe Grünewald

Schlagworte:
Einflüsse durch Bewirtschaftung, Elbe, Niedrigwasserabflüsse, statistische Analyse

Niedrigwasserabflüsse während Trockenperioden stellen die Wasserwirtschaft vor besondere Herausforderungen. Die zum aktuellen Zeitpunkt geforderten Wassermengen sollen für die Nutzer bzw. Nutzungen bereit gestellt werden. Weiterhin müssen Wassermengen in den Folgemonaten, in denen die Trockenheit möglicherweise anhält, mit ausreichender Sicherheit zur Verfügung stehen. Bei der Talsperrenbewirtschaftung müssen weitere Nutzungsziele, z.B. Hochwasserschutz oder touristische Nutzung, berücksichtigt werden. Diese begrenzen das Stauziel („Hochwasserschutz“) oder das Absenkziel („Tourismus“) des Betriebsraumes. Für wasserwirtschaftliche Planungen stellt das natürlich verfügbare Wasserdargebot eine wichtige Eingangsgröße dar. Die Ermittlung dieser Eingangsgröße ist mit hohen Unsicherheiten verbunden. Diese bestehen auf Grund von variablen Klimaelementen, beispielsweise Niederschlag und potenzieller Verdunstung, aber auch wegen der Bewirtschaftungseinflüsse in den Messreihen. Neben der Klimavariabilität wird in letzter Zeit auch verstärkt der Klimawandel in wasserwirtschaftliche Planungen einbezogen. Hier stellt sich häufig die Frage, in wie weit in den vorhandenen Messreihen bereits Auswirkungen des Klimawandel festgestellt werden können. In diesem Artikel wird die Bereinigung von gemessenen Durchflüssen um Bewirtschaftungsprozesse für das tschechische Elbeeinzugsgebiet beschrieben. Mit den bereinigten Daten erfolgt eine statistische Einordnung der Durchflüsse und ein Vergleich mit Daten ohne diese Bereinigung.

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Wissensstand und offene Fragen zur Umsetzung der EG-Hochwasserrisikomanagementrichtlinie

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 3, Juni 2010

Autor/Autorin:
Uwe Müller

Schlagworte:
Hochwasserrisikomanagement, Hochwasserrisikomanagementrichtlinie, Risiken, Unsicherheiten

Im vorliegenden Beitrag wird ausgehend von der EG-Hochwasserrisikomanagementrichtlinie auf die Definition des Hochwasserrisikos eingegangen. Es werden die Phasen des integrierten Hochwasserrisikomanagements als interdisziplinäre Methodik zum zeitgemäßen Risikoumgang vorgestellt. Den Schwerpunkt des Beitrages stellen die Beschreibung des aktuellen Wissensstandes und noch offener Fragen zur Umsetzung des Hochwasserrisikomanagements sowohl auf der Gefährdungs- als auch auf der Vulnerabilitätsseite dar.

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Entwicklung von Prozessgleichungen der Infiltration und des oberflächennahen Abflusses für die Wasserhaushaltsmodellierung

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2010

Autor/Autorin:
Phillip Kreye, Martin Gocht und Kristian Förster

Schlagworte:
Abflussbildung, Infiltration, mesoskalige Wasserhaushaltsmodellierung, Philip-Gleichung

Das Problem physikalisch basierter Modellierung ist die Vielzahl der hierfür benötigten Parameter, deren willkürliche Schätzung für große Einzugsgebiete den physikalischen Ansatz in Frage stellt. Die von der Richardsgleichung abgeleitete Infiltrationsgleichung nach Philip bietet einen guten Kompromiss zwischen physikalischer Orientierung und Aufwand der Parametrisierung. Um die zeitliche Reaktion des Bodens auf den Bestandsniederschlag zu berücksichtigen, wird die Gleichung nach Philip mit dem Algorithmus von Peschke gekoppelt. Dadurch entsteht eine Beschreibung der vertikalen Infiltration, die einerseits physikalisch basiert ist, sich aber andererseits auch für mesoskalige Modellgebiete sinnvoll parametrisieren lässt. Die hier vorgestellten Testergebnisse des neuen Moduls zur Abflussbildung, implementiert im hydrologischen Modellsystem PANTA RHEI, sind vielversprechend. Infiltration und Abfluss auf verschiedenen Böden zeigen ein realistisches Verhalten: Auf feinkörnigem Substrat ist die Infiltration durch die niedrige gesättigte hydraulische Leitfähigkeit stark limitiert. Abflussbildung und Abfluss durch Infiltrationsüberschuss ist die Folge. Auf grobtexturierten Böden infiltriert der Niederschlag hingegen vollständig.

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Einfluss verschiedener Infiltrationsmodelle auf die Simulation extremer Ereignisse in Quellgebieten

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2010

Autor/Autorin:
Karl Ludwig, Greta Moretti und Kerstin Verzano

Schlagworte:
Hochwasser, Horton’scher Infiltrationsansatz, Infiltrationsmodell, LARSIM

Im Forschungsprojekt „Operationelle Abfluss- und Hochwasservorhersage in Quellgebieten (OPAQUE)“ wurde ein erweitertes bodenfeuchteabhängiges Infiltrationsmodell des Wasserhaushaltsmodells LARSIM für vier Untersuchungsgebiete in Süddeutschland angewandt und mit Ergebnissen eines einfacheren, sättigungsabhängigen Infiltrationsmodell verglichen. Das erweiterte Infiltrationsmodell berücksichtigt den Horton’schen Abfluss und simuliert den Makroporenabfluss in bewaldeten und humiden Gebieten gut. Es wurde untersucht, inwieweit durch eine detailliertere Repräsentation des Bodenwassertransports in Quellgebieten bessere Vorhersagen extremer Hochwasserereignisse erzielt werden können. Dabei ergibt sich bei Hochwasser durch konvektive (Extrem-) Niederschläge mit dem erweiterten Infiltrationsmodell meist eine bessere Abflusssimulation. Bei Hochwassern durch langanhaltenden Advektivniederschlag ist der Einfluss des erweiterten Infiltrationsmodells gering. Es wurde eine Analyse durchgeführt, um besonders sensitive Parameter des erweiterten Infiltrationsmodells zu identifizieren. Zusätzliche Untersuchungen in anderen Einzugsgebieten sollten zur weiteren Überprüfung des Modellansatzes erfolgen.

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Auswirkungen des Klimawandels auf den Wasserhaushalt von Niedermooren in Baden-Württemberg

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2010

Autor/Autorin:
Peter Wattendorf, Jörg Niederberger, Otto Ehrmann und Werner Konold

Schlagworte:
Klimawandel, Niedermoor, Standorteigenschaften, Vulnerabilität, Wasserhaushalt

Bei der Betrachtung und Analyse von Auswirkungen des Klimawandels auf hydrologische Prozesse liegen die Schwerpunkte auf Projektionen und Prognosen zukünftigen Abflussgeschehens, potentieller Hochwassergefährdungen und Grundwasserneubildung. Im naturschutzfachlichen Bereich wurde bislang sowohl auf nationaler als auch regionaler Ebene meist auf der Basis von Temperaturänderungen versucht, Verschiebungen von Artarealen zu prognostizieren und daraus die zukünftige Vegetation sowie Extinktionsrisiken für Arten aufgrund ihrer Temperaturpräferenzen abzuleiten (Chmielewski et al. 2005, Pompe et al. 2009). Weit weniger Beachtung wird bisher dem Standort als Gefüge aller auf die Vegetation einwirkender abiotischer Faktoren geschenkt. Es muss aber davon ausgegangen werden, dass der Klimawandel neben der Erhöhung der Temperatur weitere Standortfaktoren verändert. Hier ist in erster Linie der Wasserhaushalt zu nennen (Herbst & Hörmann 1998). Niedermoore sind wie alle wasserbeeinflussten Biotope in ihrer Entstehung, Verbreitung, Ausprägung und ihrem ökologischen Wert eng an den regionalen oder lokalen Wasserhaushalt gebunden. Es wird deshalb angenommen, dass der Klimawandel diese Habitate und die in ihnen vorkommenden Artengemeinschaften tiefgreifend beeinflussen wird (IPCC 2001). Pflanzen der Feuchtgebiete sind aufgrund ihrer Angepasstheit an bestimmte Wasserhaushaltsregime unter der speziellen Faktorenkombination aus Temperatur, Niederschlag und Verdunstung besonders vulnerabel gegenüber Klimaänderungen (Dawson et al. 2003). Mit Hilfe modellierter Wasserhaushaltsszenarien wird am Beispiel zweier Niedermoor-Naturschutzgebiete in Baden-Württemberg, dem „Erlenbruch Lichteler Landturm“ und dem „Birkenweiher“, gezeigt, wie sich Klimaänderungen auf Wasserhaushalt, Standorteigenschaften und Vegetation auswirken können.

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Regionale Verteilung der Bakterien-Abundanz und Aktivität in der Unterelbe und Unterweser: Ein Vergleich zwischen beiden Ästuaren

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2010

Autor/Autorin:
Klaus Gocke, Jürgen Lenz, Regine Koppe, Gerhard Rheinheimer und Hans-Georg Hoppe

Schlagworte:
Ästuar, Bakterienzahl, Biomasseproduktion, Elbe, Weser

Die Mündungsgebiete von Elbe und Weser bilden die beiden größten deutschen Ästuare. Sie weisen eine Reihe von hydrologischen, geologischen und klimatischen Gemeinsamkeiten auf. Ziel der Arbeit war es zu untersuchen, ob und wieweit diese Gemeinsamkeiten auch in planktologisch/mikrobiologischer Hinsicht gelten. Hierzu wurden bei niedrigem Oberwasserabfluss im Juni 2005 Oberflächenproben in 10 km Abständen in beiden Ästuaren von ihrem limnischen Bereich bis in die Deutsche Bucht genommen. Untersucht wurden die abiotischen Parameter Temperatur, Salzgehalt, Gesamt- und Feintrübung < 2 ?m sowie die biologischen Parameter Chlorophyll a und Phäopigmente, Bakterienzahl und bakterielle Biomasseproduktion. Die biologischen Variablen hatten ihr Maximum stets in der limnischen Zone. Hier beliefen sich die Werte in der Elbe auf 10,3 ?g l-1 Chlorophyll a (Chl a), 9,5 x 109 l-1 Bakterien (BZ) und eine bakterielle Biomasseproduktion (BBP) von 4,3 ?g C l-1 h-1. In der Weser lagen sie bei 22,5 ?g l-1 (Chl a), 7,8 x 109 l-1 (BZ) und 4,1 ?g C l-1 h-1 (BBP). Ein Minimum wurde im Bereich der oberen Brackwassergrenze mit 5,2 ?g l-1 (Chl a), 5,4 x 109 l-1 (BZ) und 1,0 ?g C l-1 h-1 (BBP) in der Elbe und mit 3,8 ?g l-1 (Chl a), 7,4 x 109 l-1 (BZ) und 1,4 ?g C l-1 h-1 (BBP) in der Weser gefunden. An der seewärtigen Grenze der Ästuarregionen trat ein erneutes Maximum auf. Damit stimmten beide Ästuare sowohl in der regionalen Verteilung als auch in der Größe der Parameter weitgehend überein.

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Zur Nutzung und zum Nutzen historischer Hochwasseraufzeichnungen

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 2, April 2010

Autor/Autorin:
Uwe Grünewald

Schlagworte:
Historische Daten, Hochwasserbewusstseinsbildung, Hochwasserrisikomanagement, hydrologische Informationen, zeitliche Informationserweiterung

Die sorgfältige und umfassende Nutzung von Informationen über historische Hochwasser kann in vielfältiger Weise dazu beitragen, die Anfälligkeit unserer heutigen Gesellschaft gegenüber gefahrenbringenden Naturereignissen zu mindern. Die dadurch mögliche (hydrologische) Informationserweiterung erhöht einerseits die Zuverlässigkeit und Aussagekraft von Abflusszeitreihen. Andererseits trägt sie in nicht unwesentlichem Maße dazu bei, das immer wieder nachlassende öffentliche Bewusstsein für Risiken aus Hochwassern unterschiedlichster Entstehungsursachen zu erhöhen. Dazu ist neben einem verbesserten interdisziplinären Zusammenwirken der natur- und technikwissenschaftlichen Disziplinen auch eine verbesserte Zusammenarbeit von Hydrologen mit Historikern und Sozialwissenschaftlern erforderlich.

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Entwicklung und Aufgaben des gewässerkundlichen Dienstes in Bayern

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 2, April 2010

Autor/Autorin:
Albert Göttle, Michael Altmayer und Alfons Vogelbacher

Schlagworte:
Gewässerkundlicher Dienst, Gewässerschutz, Nutzung des Wassers, Wasserwirtschaft

Während Johann Albert Eytelwein 1810 in Preußen die Pegelvorschrift einführte, war es in Pfalz-Bayern 1806 Carl Friedrich von Wiebeking, der die Anordnung zum Aufstellen und Beobachten von Pegeln herausgab. Mit der industriellen Revolution hatte auch eine rege Straßen-, Brücken- und Wasserbautätigkeit begonnen. Die Gewässerkunde diente für lange Zeit vornehmlich dem Wasserbau und fand dort auch ihre bedeutendsten Förderer.

Die Zeiten haben sich geändert. Während im 19. und Anfang des 20. Jahrhunderts noch die Regulierung der großen Flüsse, der Wasserkraftausbau und die Trinkwasserversorgung der Städte im Mittelpunkt stand, kam im 20. Jahrhundert die Überwachung und Reduzierung der Belastung der Flüsse, Seen und des Grundwassers durch Wärme, Abwasser und Stoffeinträge hinzu. Der “Wasserplanet Erde” gerät bis heute zunehmend unter Druck durch wachsende Bevölkerung, zunehmende Verschmutzung und schwindende Ressourcen. Entsprechend seiner gewachsenen Bedeutung bekam der Schutz der Umwelt in den 70er-Jahren ein eigenes Ministerium in Bayern und die Wasserwirtschaft mit der Gewässerkunde ist in Bayern seit 1993 nicht mehr Teil der Bauverwaltung, sondern Teil der Umweltverwaltung geworden.

Die drei Hauptziele der bayerischen Wasserwirtschaft sind heute: Das Wasser als Bestandteil des Naturhaushalts und als Lebensraum für Tier und Pflanze schützen; Dem Menschen eine verantwortungsvolle Nutzung des Wassers ermöglichen; Vor den Gefahren des Wassers schützen.

Die Gewässerkunde ist in Bayern unterteilt in die Hydrologie (quantitativ und qualitativ) des Grundwassers, der Seen und der Fließgewässer sowie die Hochwasservorhersage und den Hochwassernachrichtendienst. Ab dem Jahr 2000 bestimmte die Europäische Wasserrahmenrichtlinie zunehmend die Aufgaben insbesondere in der qualitativen Hydrologie. Der sich abzeichnende Klimawandel bringt neue Herausforderungen für die Wasserwirtschaft und damit auch für die Gewässerkunde.

Der Fachbeitrag wirft einen Blick auf den Werdegang der Gewässerkunde in Bayern. Die heutigen Aufgabenfelder des Gewässerkundlichen Dienstes werden in ihrer Vielfältigkeit dargestellt. Es wird gezeigt, wie die Gewässerkunde neuen Herausforderungen begegnet.

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Zur Geschichte des preußischen Pegelwesens im 19. Jahrhundert

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 2, April 2010

Autor/Autorin:
Mathias Deutsch

Schlagworte:
Historische Hochwasserforschung, hydrologische Daten, Pegel, Pegelinstruktion

Der Aufsatz gibt einen kurzen Rückblick auf die Geschichte des preußischen Pegelwesens im 19. Jahrhundert. Anlass ist die Verabschiedung der ersten preußischen Pegelinstruktion vor 200 Jahren. Sie trat im Königreich Preußen am 13. Februar 1810 in Kraft und bildete bis zur Verabschiedung einer neuen, überarbeiteten Pegelordnung im September 1871 eine wichtige gesetzliche Grundlage für alle Wasserbauverwaltungen in Preußen. Obwohl bereits vor dem Jahr 1810 an einzelnen Standorten in Preußen regelmäßige Pegelbeobachtungen durchgeführt wurden, kann der 13. Februar 1810 mit Recht als Geburtstag der preußischen Gewässerkunde bezeichnet werden.

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Das Abflussregime des Rheins und seiner Nebenflüsse im 20. Jahrhundert – Analyse, Veränderungen, Trends

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 1, Februar 2010

Autor/Autorin:
Jörg Uwe Belz

Schlagworte:
Abflussregime, Einflussfaktoren, Hoch- und Niedrigwasserextreme, Klimaänderung in Mitteleuropa, Langfristdynamik von Abflüssen, Speicherbau und -bewirtschaftung

Im Rahmen einer umfassenden internationalen Studie zum Abflussregime im Rheingebiet konnte festgestellt werden, dass im 20. Jahrhundert eine gut nachweisbare Veränderungsdynamik Raum gegriffen hat, die insbesondere in den letzten Jahrzehnten an Intensität gewann. Im Zuge dessen manifestieren sich im Alpen-, Hochrhein- und Oberrheingebiet vorwiegend saisonale Abfluss-Umverteilungen, im nördlichen Einzugsgebiet ab der Mainmündung vor allem winterliche Abfluss-Zunahmen. Damit zeigen sich charakteristische Merkmale von Folgen der Klimaänderung in Mitteleuropa bereits im hydrologischen Geschehen der letzten 100 Jahre, allerdings im Ergebnis kausal kaum zu trennen von anthropogenen Beeinflussungen, insbesondere durch Talsperrenbau und -betrieb.

Gesamtes HyWa Heft 1, 2010

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Bakterielle Aktivität und Umsatzraten organischer Substanzen im Nord-Ostsee-Kanal

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 1, Februar 2010

Autor/Autorin:
Klaus Gocke, Jürgen Lenz, Regine Koppe, Gerhard Rheinheimer und Hans-Georg Hoppe

Schlagworte:
Bakterielle Aktivität, Bakterienzahl, Nord-Ostsee-Kanal, partikelgebundene Bakterien, Umsatzrate von Acetat

Der Nord-Ostsee-Kanal ist ein Brackwasserbiotop, der sich durch einen relativ hohen Salzgehalt in seinem östlichen Teil, einem fast ausgesüßten mittleren Bereich und einem leichten Salzgehaltsanstieg auf den letzten westlichen Kilometern auszeichnet. In seiner westlichen Hälfte ist die Wassertrübung deutlich höher als in der östlichen. Die Bakterienzahl lag nahe der Schleuse Kiel-Holtenau zwischen 3,6 und 7,9 • 109 l-1 Zellen, von denen 0 bis 9,5 % an Partikeln angeheftet waren. In Richtung Westen nahmen die Bakterienzahl und der Prozentsatz der partikelgebundenen Bakterien fast linear zu und erreichten in der Nähe der Schleuse Brunsbüttel mit 11,5 bis 18,0 • 109 l-1 Zellen und 80–94 % partikelgebundenen Bakterien ihre Maxima. Trübungsgehalt, Bakterienzahl und Prozentsatz der partikelgebundenen Bakterien waren hoch signifikant miteinander korreliert. Die Mittelwerte der bakteriellen Aktivität (gemessen als Leucin-Inkorporation), die zwischen 45 pmol l-1 h-1 im Januar und 383 pmol l-1 h-1 im Juli lagen, zeigten den großen Einfluss der sommerlichen Temperaturzunahme. Die maximalen Werte der spezifischen Leucin-Inkorporation erreichten rd. 80 pmol h-1 10-9 Bakterien. Die Umsatzraten von Acetat, das als Repräsentant für die niedermolekularen gelösten organischen Verbindungen verwendet wurde, beliefen sich auf Werte zwischen 7 und 34,1 % h-1 (Mittelwerte über den gesamten NOK). Die Erneuerungszeit für den Acetat-„Pool“ lag demnach zwischen rund 14 h (Januar) und 3 h (April).

Gesamtes HyWa Heft 1, 2010

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Trends in beobachteten Zeitreihen von Temperatur und Niederschlag in Niedersachsen

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
54. Jahrgang, Heft 1, Februar 2010

Autor/Autorin:
Uwe Haberlandt, Aslan Belli und Joseph Hölscher

Schlagworte:
Extreme Ereignisse, Lufttemperatur, Niedersachsen, Niederschlag, Niederschlagskorrektur, Trend

Es wurden beobachtete Zeitreihen von Temperatur und Niederschlag hinsichtlich erkennbarer Trends in Niedersachsen untersucht. Als Basisdaten wurden Tageswerte von 18 Temperaturstationen und 263 Niederschlagsstationen für den Zeitraum von 1951 bis 2005 verwendet. Die Untersuchungen erfolgten getrennt für die Saisons Winter, Frühling, Sommer, Herbst und das Gesamtjahr. Analysiert wurden nicht direkt die beobachteten Tageswerte sondern spezielle Indizes wie z.B. die „Größte 5-Tages-Niederschlagssumme“, die „Maximale Anzahl aufeinander folgender Trockentage“ u.a. Diese sollten insbesondere Auskunft über das Extremwertverhalten geben. Für die Erkennung der Trends wurde der Mann-Kendall-Test und für die Schätzung der Stärke der Trends die lineare Regression verwendet. Die Temperatur zeigt in allen Jahreszeiten signifikante Zunahmen ohne größere räumliche Unterschiede. Für den Niederschlag konnten insbesondere im Winter und Herbst signifikante Zunahmen speziell für den Norden und den Süden von Niedersachsen festgestellt werden. Im Sommer nahm dagegen die Trockendauer vor allem in der Mitte von Niedersachsen signifikant zu. Eine Korrektur des Niederschlages hinsichtlich des systematischen Messfehlers führte zwar zu einer gewissen Abnahme der Anzahl signifikanter Aufwärtstrends im Winter, konnte aber das Gesamtbild nicht verändern.

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