Archiv der Kategorie: 52. Jahrgang, 2008

Zur Rekonstruktion langjähriger Wasserstands- und Durchflusszeitreihen am Elbepegel Dresden

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 4,
August 2008

Autor/Autorin:
Steffen Bartl, Uwe Grünewald und Sabine Schümberg

Schlagworte:
Gefährdungsabschätzung, historische Daten, lange Zeitreihen

Sowohl für die Hochwasservorsorge als auch generell für den Hochwasserschutz, ist eine verlässliche Gefährdungsabschätzung notwendig. Diese basiert in der Regel auf der statistischen Analyse belastbarer Durchflusszeitreihen an Pegeln. Ein Grundanliegen des in der RIMAX-Initiative geförderten Projektes „Integration von historischen und hydraulisch/hydrologischen Analysen zur Verbesserung der regionalen Gefährdungsabschätzung und zur Erhöhung des Hochwasserbewusstseins“, bestand in der Überprüfung und Erweiterung der Datenbasis des historisch gut dokumentierten Elbepegels Dresden. Es zeigt sich, dass die interdisziplinäre Auswertung historischer Dokumente eine gute Basis darstellt, die Zuverlässigkeit der Durchflusszeitreihen zu erhöhen und sie auch über die bestehenden Reihenlängen hinaus zu erweitern.

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Von der Gewässerbettmorphologie zum Makrozoobenthos – Untersuchung funktionaler Zusammenhänge an renaturierten Abschnitten der Lahn bei Marburg

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 1,
Februar 2008

Autor/Autorin:
Michael Groll und Christian Opp

Schlagworte:
Gewässerbettmorphologie, Makrozoobenthos, Lahn, Gewässermorphologie, Gewässerbett, Besiedlung

Mit Hilfe eines komplexen methodischen Ansatzes soll eine Evaluation von renaturierten Fließgewässerabschnitten unter besonderer Berücksichtigung der Komponenten Gewässerbettmorphologie und Makrozoobenthos erfolgen. Dafür werden bewährte und neu entwickelte Methoden auf verschiedenen räumlichen Ebenen kombiniert. Erste Ergebnisse eines Praxistests an der Lahn bei Marburg bestätigen die Notwendigkeit dieses Ansatzes und zeigen Defizite der bislang gebräuchlichen Bewertungsinstrumente auf.

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Unsicherheiten in der hydrodynamisch-numerischen Modellierung von Überflutungsflächen

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 4,
August 2008

Autor/Autorin:
Markus Noack und Alpaslan Yörük

Schlagworte:
Hochwasserschutzmaßnahmen, Modellierung, Unsicherheiten

Im Hochwassermanagement werden hydrodynamisch-numerische Modelle mit unterschiedlicher Dimensionalität für die Ermittlung von Überflutungsflächen, Auswirkungen von Hochwasserschutzmaßnahmen und Veränderungen im zeitlichen Verlauf von Hochwasserganglinien erfolgreich eingesetzt. Dieser Artikel hat die Quantifizierung der Unsicherheiten in den Ergebnissen der hydrodynamisch-numerischen Modellierung zum Inhalt. Die Genauigkeit von Simulationsergebnissen ist abhängig von dem verwendeten Modellierungsansatz, dessen numerischer Methode, der Auflösung des digitalen Geländemodells sowie der Unsicherheit verschiedener Eingangsparameter. Die Analyse der Unsicherheiten erfolgt über einen Ergebnisvergleich zwischen dem zweidimensionalen Modell Hydro_AS-2D und dem rasterbasierten hybriden Modell SOBEK-Rural sowie über die Bestimmung des Einflusses von unterschiedlichen DGM-Auflösungen auf die Simulationsergebnisse von Hydro_AS-2D. Bezüglich der Parameterunsicherheit werden im Rahmen einer Parameterstudie mit SOBEK-Rural die Einflüsse der Eingangsparameter Rauheit, Geländehöhe und Abfluss (Randbedingungen) mittels einer Monte-Carlo-Simulation und einer generalisierten Sensitivitätsanalyse (GSA) untersucht.

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Szenarioanalysen zur Wasserverfügbarkeit und zum Wasserbedarf im Einzugsgebiet der Mulde unter den Bedingungen des Globalen Wandels

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2008

Autor/Autorin:
Hagen Koch, Kai Mazur, Uwe Grünewald, Michael Kaltofen und Malte Grossmann

Schlagworte:
Klimawandel, Szenarioanalysen, Wasserbedarf, Wasserverfügbarkeit

Im Projekt GLOWA-Elbe werden die möglichen Auswirkungen des Klimawandels und der sozioökonomischen Entwicklung auf die Wasserverfügbarkeit und den Wasserbedarf im Einzugsgebiet der Elbe (ca. 150.000 km2) untersucht. Die mit unterschiedlichen Modellen erzeugten Daten bezüglich des zukünftigen natürlichen Wasserdargebots unter Einbeziehung des Klimawandels bzw. des Wasserbedarfs unter Berücksichtigung sozioökonomischer und technologischer Trends bilden die Eingangsdaten für ein Wasserbewirtschaftungsmodell, das für die Gesamtelbe entwickelt wurde. Mittels entsprechender Szenarioanalysen werden mögliche zukünftige Entwicklungen erfasst und bewertet. In diesem Artikel werden Ergebnisse für das Teileinzugsgebiet der Mulde (ca. 7.400 km2) vorgestellt. Insbesondere werden die Auswirkungen des Klimawandels und der sozioökonomischen Entwicklung auf die Wasserwirtschaft diskutiert.

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Stochastische Simulation stündlicher Niederschlagsfelder für Extremereignisse an der Freiberger Mulde, dem Oberen Main und der Fränkischen Saale

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 4,
August 2008

Autor/Autorin:
Jan Bliefernicht, András Bárdossy und Christian Ebert

Schlagworte:
Hochwasservorhersage, Niederschlag, Simulation

Die Regionalisierung hydrologischer Größen spielt eine zentrale Rolle in der Hydrologie, da z.B. Größen wie der Niederschlag nur punktuell erfasst werden, aber häufig für die hydrologische Modellierung eine Information über die räumliche Verteilung dieser Größen benötigt wird. Für die Regionalisierung werden Interpolationsverfahren wie Kriging verwendet, die aber zu einer Glättung der Regionalisierungsgröße führen. Damit zuverlässige Aussagen in der Hydrologie getroffen werden, ist es aber oftmals notwendig, dass die Variabilität der Größen erhalten bleibt. Stochastische Simulationsverfahren bieten diese Möglichkeit. Im Rahmen dieser Arbeit wird daher die Anwendung einer stochastischen Simulation für den Niederschlag demonstriert, indem räumlich hochaufgelöste stündliche Niederschlagsfelder für beobachtete und für unbeobachtete Extremereignisse erstellt werden. Dabei wird gezeigt, welche Bedeutung die stochastische Simulation des Niederschlags bei der Entwicklung eines effizienten Hochwasservorhersagesystems hat.

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Speichereigenschaften des Oberjura in Süddeutschland am Beispiel des Blautopf-Einzugsgebiets

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 2,
April 2008

Autor/Autorin:
Matthias Selg

Schlagworte:
Grundwasserleiter, Karstgrundwasserleiter, Kluftgrundwasserleiter, Speichervermögen

Der Oberjura Süddeutschlands ist ein Grundwasserleiter mit überregionaler Bedeutung für die Wasserversorgung. Als Kluft- und Karstgrundwasserleiter stellt er ein komplexes System unterschiedlicher Speicher- und Dränagefunktionen dar, das nicht mit dem einfachen Ansatz von Maillet beschrieben werden kann. Die üblichen hydraulischen Ansätze zur Bestimmung der Grundwasserleiterparameter sind angesichts von Flächengröße bzw. Inhomogenität und Anisotropie wenig hilfreich für die flächendeckende Parametrisierung. Insbesondere Kenntnisse über Alterstruktur des Grundwassers und mittlere Verweilzeit werden genutzt, um repräsentative Werte für den gesamten Grundwasserleiter zu erhalten. Klüfte allein reichen nicht aus, um das zu beobachtende Speichervermögen zu erklären. Sie werden ergänzt durch ein weiteres System diagenetisch entstandener Porosität. Die sehr mächtige ungesättigte Zone spielt mit großer Wahrscheinlichkeit ebenfalls eine speicherwirksame Rolle.

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Seentherapie: Anwendung eines Phosphor-Bilanzmodells zur Abschätzung der Wirksamkeit einer Tiefenwasserableitung bei sinkender externer Belastung durch Flächenstilllegungen

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 2,
April 2008

Autor/Autorin:
Andreas Stein, Christel Rietz und Michael Hupfer

Schlagworte:
Eutrophierung, Seentherapie, Tiefenwasserableitung

Viele gegen die Eutrophierung gerichtete Maßnahmen zielen auf die Verminderung der Konzentration des Phosphors (P) im Gewässer, da dieser Nährstoff oft die Primärproduktion limitiert. Um den Einsatz externer und interner Verfahren zu optimieren und die langfristige Entwicklung der P-Konzentration im See vorherzusagen, werden praktikable Berechnungsgrundlagen benötigt. In einer Fallstudie wurde das Einbox-Modell zur Bilanzierung des P-Haushaltes am Naugartener See (Brandenburg) angewendet, um die Effizienz einer Tiefenwasserableitung (TWA) in Relation zur erfolgten externen Lastsenkung durch Flächenstilllegungen und die Errichtung von Vorbecken abzuschätzen. Die Szenarioanalysen zeigen, dass die größte Wirkung auf die P-Konzentration im See durch die Stilllegungen landwirtschaftlicher Flächen zu erwarten ist. Die TWA senkt die mittlere stationäre P-Konzentration im See lediglich um weitere 10 µg L-1. auf etwa 50 µg L-1. Bei andauerndem Betrieb der TWA und einer allmählichen Senkung der gegenwärtigen externen P-Last von 0,246 g P m-2 a-1 um weitere 10 % durch Vergrößerung der landwirtschaftlichen Stilllegungsfläche von 162 auf 196 ha könnte der Schwellenwert zur Erreichung eines stabilen mesotrophen Zustandes theoretisch erreicht werden. Ohne TWA würde die dazu notwendige Lastsenkung 25 % betragen, was einer Vergrößerung der Stilllegungsfläche um weitere 43 ha (13 % der landwirtschaftlichen Nutzfläche) entspricht. Die Szenarien zeigen, dass weitere externe Maßnahmen notwendig sind, wobei die TWA einen Teil der zu hohen externen P-Last kompensieren kann. Das Einbox-Modell ist ein wichtiges Hilfsmittel, um die Auswahl und Kombination geeigneter Therapiemaßnahmen zu erleichtern.

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Rekonstruktion historischer Hochwasserabflüsse anhand meteorologischer und hydrologischer Daten

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 4,
August 2008

Autor/Autorin:
Dirk Sudhaus, Katrin Bürger, Paul Dostal, Florian Imbery, Jochen Seidel, Werner Konold, Helmut Mayer und Rüdiger Glaser

Schlagworte:
Analyse historischer Daten, extreme Hochwasserabflüsse, Hochwasserschutz

Extremhochwasser und ihre Auswirkungen haben in den letzten Jahren im Kontext der rezenten Klimaveränderungen in Zentraleuropa zunehmende Aufmerksamkeit erhalten. Die Betrachtung historischer Hochwasserkatastrophen sowie ihrer regionalen Auswirkungen im Rahmen langzeitlicher Klimavariabilität liefern ein wertvolles Verständnis zu vergangenen, gegenwärtigen sowie zukünftigen Beziehungen zwischen Klima und extremen Hochwassern (BARDOSSY & FILIZ 2005). Daher erhalten historische Hochwasser ein immer größeres Interesse in der Hochwasserforschung und im angewandten Hochwasserschutz (BENITO et al. 2005, GLASER & STANGL 2004).

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Nutzung künstlicher neuronaler Netze zur Bereitstellung von Entscheidungsgrundlagen für operative und planerische wasserwirtschaftliche Maßnahmen

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 4,
August 2008

Autor/Autorin:
Gerd H. Schmitz, Johannes Cullmann, Andy Philipp, Thomas Krauße und Franz Lennartz

Schlagworte:
Hochwasservorhersage, neuronale Netze, schnell reagierende Einzugsgebiete

Die PAI-OFF-Methodik (Process modelling and Artificial Intelligence for Online Flood Forecasting) vereint die Zuverlässigkeit physikalisch basierter hydrologischer/hydraulischer Modellierung mit den operationellen Vorzügen von Methoden der künstlichen Intelligenz. Diese Vorzüge sind: extrem geringer Rechenaufwand zur Erstellung einer Vorhersage, Robustheit sowie einfache Handhabbarkeit des Vorhersagesystems. Die Anwendung von PAI-OFF erfordert dabei zunächst die Erstellung eines physikalisch basierten hydrologischen Modells für ein zu betrachtendes Einzugsgebiet. Wenn besondere hydrodynamische Bedingungen auftreten, wie z.B. Rückstaueffekte beim Hochwasserwellenablauf, wird ein hydrodynamisches Wellenablaufmodell für die betreffenden Flussabschnitte mit einbezogen. Beide Modelle werden anschließend zur Simulation der Reaktion des Einzugsgebiets auf die Bandbreite potentiell Hochwasser auslösender Niederschlagsereignisse genutzt. Die resultierenden Niederschlags-Abfluss-Daten bilden die Grundlage einer Datenbank korrespondierender Input-Output-Vektoren. Die Datenbank wird weiterhin durch hydrologische/meteorologische Informationen zur Charakterisierung des Gebietszustandes vor Ereignisbeginn vervollständigt. Diese Datenbank dient dann dem Training jeweils eines künstlichen neuronalen Netzwerkes: ein Polynomielles Neuronales Netz (PoNN) zur Abbildung der Niederschlags-Abfluss-Funktion sowie ein Multilayer-Feedforward-Netzwerk (MLFN) zur Porträtierung des Hochwasserwellenablaufs. Nach der Vorstellung der theoretischen Grundlagen präsentieren wir die Anwendung der PAI-OFF-Methodik für die Hochwasservorhersage im schnell reagierenden Einzugsgebiet der Freiberger Mulde (Einzugsgebietsgröße ca. 3000 Quadratkilometer) im Sächsischen Erzgebirge. Sowohl die ausgesprochene Rechenschnelle, als auch die hohe Güte der Vorhersage unterstreichen das Potential der PAI-OFF-Methodik für die Online-Hochwasservorhersage in schnell reagierenden Einzugsgebieten.

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Modellgestützte Ermittlung von Abflusskomponenten für das Land Sachsen-Anhalt

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 2,
April 2008

Autor/Autorin:
Bernd Pfützner, Beate Klöcking und Franziska Halbing

Schlagworte:
Abfluss, Abflusskomponenten, Abflussmodell, Sachsen-Anhalt

Für die Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie in Sachsen-Anhalt sollten als Grundlage für die Ermittlung diffuser Stoffeinträge in die Oberflächengewässer deren Eintragspfade charakterisiert werden. Dazu erfolgte eine flächendifferenzierte, zeitlich hoch aufgelöste Modellierung des Niederschlag-Abfluss-Prozesses mit dem hydrologische Modellierungssystem ArcEGMO© (PFÜTZNER 2002). Es wurden insgesamt sechs Abflusskomponenten ausgewiesen, die sich in ihrem Zeitverhalten und ihrer Genese unterscheiden.
Das Bearbeitungsgebiet umfasste alle im Rahmen der bisherigen Bestandsaufnahme in Sachsen-Anhalt WRRL ausgewiesenen ca. 300 Oberflächenwasserkörper (OWK). Da diese Wasserkörper sich nicht an der Landesgrenze, sondern vor allem an den oberirdischen Einzugsgebietsgrenzen orientieren, liegen Teile des Bearbeitungsgebiet (ca. 5.500 km²) außerhalb Sachsen-Anhalts, d.h. in Sachsen, Thüringen, Brandenburg und Niedersachsen. Die Gesamtfläche des Bearbeitungsgebietes beträgt in etwa 26.000 km².

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Modellgestützte Analysen zur Stabilisierung des Wasserhaushaltes im Einzugsgebiet des Moores „Luchsee“

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2008

Autor/Autorin:
Silke Mey, Helge Albert, Claudia Hildebrand und Bernd Pfützner

Schlagworte:
Maßnahmen zur Revitalisierung, Moordegradierung, Szenarioanalyse, Wasserhaushaltsmodell

Im nordostdeutschen Tiefland sind sinkende Grundwasserstände und zunehmende Trockenheit an Fließgewässern und Feuchtgebieten immer häufiger zu beobachten. Als Ursache werden meist Klima- und Nutzungsänderungen identifiziert. Die hier vorgestellte Untersuchung befasst sich mit dem Naturschutzgebiet Luchsee, ein mesotroph-saures Moor von etwa 55 ha Fläche mit einer offenen Wasseroberfläche von ca. 8 ha (SUCCOW & JOOSTEN 2001). Sinkende See- und Moorwasserstände führen zunehmend zur Degradierung des Moorkörpers und zum Vordringen der Bäume in den Moorbereich. Da das Moor zur Schutzzone 1 des Biosphärenreservats Spreewald gehört, gibt es vielerlei Bestrebungen, der Degradierung des Moores entgegen zu wirken. Maßnahmen, die diese Entwicklung aufhalten sollen, reichen von der Seewasserstandsanhebung nahe gelegener Seen über den Rückbau von Meliorationsgräben bis hin zur Umstrukturierung des umliegenden Waldes und einer Überprüfung der maximalen Fördergenehmigung eines nahe gelegenen Wasserwerks.
Unter dem bestehenden Zeit- und Kostendruck müssen die ausgewählten Maßnahmen so effektiv wie möglich umgesetzt werden. Bei der Bewertung wurde ein Landschaftswasserhaushaltsmodell eingesetzt, mit dem die Wirkungen der unterschiedlichen Maßnahmen in Szenarien simuliert wurden. Die wesentlichen Komponenten des Simulationswerkzeuges sind das komplexe Bodenwasserhaushalts- und Vegetationsmodell PSCN (KLÖCKING & SUCKOW 2003) und das Grundwassermodell ASM (KINZELBACH & RAUSCH 1995), die im hydrologischen Modellierungssystem ArcEGMO (PFÜTZNER 2002) miteinander verknüpft wurden.

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Informationserweiterung zur Bestimmung von Hochwasserwahrscheinlichkeiten

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2008

Autor/Autorin:
Ralf Merz und Günter Blöschl

Schlagworte:
Erweiterung der Informationsbasis, Hochwasserentstehung, Hochwasserwahrscheinlichkeit

Das traditionelle Verfahren zur Bestimmung von Hochwasserwahrscheinlichkeiten beruht auf einer rein statistischen Auswertung von beobachteten Hochwasserscheiteln, während das umfangreiche Wissen der Ingenieurhydrologie über Prozesse und Zusammenhänge der Hochwasserentstehung bei der Berechnung nicht berücksichtigt wird. In diesem Beitrag wird eine Vorgangsweise vorgestellt, dieses zu nützen, um die Hochwasserwahrscheinlichkeiten zuverlässiger zu bestimmen. Grundidee des Verfahrens ist es, die Informationsbasis systematisch über die Hochwasserstatistik hinaus zu erweitern, um möglichst viele Aspekte der Hochwasserentstehung zu erfassen. Die Informationserweiterung kann in drei Typen unterschieden werden: zeitlich, räumlich und kausal. Die Bestimmung von Hochwasserwahrscheinlichkeiten für einen Flussquerschnitt erfolgt dann durch eine Kombination der traditionellen Hochwasserstatistik mit der erweiterten Information, geleitet durch das hydrologische Verständnis über die dominanten Prozesse im jeweiligen Gebiet. Das vorgestellte Konzept wird anhand von Beispielen aus Österreich dargestellt.

Gesamtes HyWa Heft 6, 2008

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Hydromorphologische Indikatoren für den ökologischen Zustand der Fischfauna der unteren Forellenregion im norddeutschen Tiefland

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 5,
Oktober 2008

Autor/Autorin:
Matthias Brunke

Schlagworte:
Fischfauna, Hydromorphologie, Tieflandgewässer

Die Fischfauna vieler Tieflandbäche befindet sich nicht in einem guten ökologischem Zustand. Ursächlich hierfür ist ein Komplex aus verschiedenen historischen und aktuellen Faktoren. Die Degradation der Gewässerstruktur ist dabei insbesondere für die Fischfauna ein häufig genannter Stressor. In dieser Arbeit wurde der Zusammenhang zwischen dem Zustand der Fischfauna der unteren Forellenregion in Schleswig-Holstein und hydromorphologischen Variablen statistisch untersucht.
Variablen der Laufentwicklung, der Umlandnutzung, der Geomorphologie und des Substrats zeigten die strukturelle Degradation auf und erwiesen sich als einflussreich für die Zusammensetzung der Fischzönose. Positive strukturelle Indikatoren für den ökologischen Zustand der Fischfauna waren eine Landnutzung mit Laubwald und eine hohe Tiefenvarianz. Negative Indikatoren betrafen eine intensive Grünlandnutzung, einen hohen Schlammanteil an der Sohle, eine starke Eintiefung des Gewässers sowie eine der Forellenregion nicht angepasste Vergrößerung des Profilquerschnitts und bei kleineren Bächen ein überhöhter Sandanteil. Insgesamt korrelierte die Artenzahl signifikant mit dem befischten Gewässervolumen, jedoch nicht mit der Fläche und Strecke.
Die Klassifikation mittels des fischbasierten Bewertungssystems (fiBS) lieferte Ergebnisse, die in einem plausiblen, aber komplexen Zusammenhang zur Gewässerstruktur standen. In der mäßigen Zustandklasse können verschiedene Ausprägungen der Degradation und Fischzönose vorliegen. Abschließend werden Empfehlungen für Restaurationsmaßnahmen gegeben.

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Hydrographisch-chemische und planktologische Untersuchungen im Nord-Ostsee-Kanal

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 5,
Oktober 2008

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

Schlagworte:
Nährstoffe, Nord-Ostsee-Kanal, Plankton, Salzgehalt

Der Nord-Ostsee-Kanal (NOK) stellt die meist befahrene künstliche Seewasserstraße der Welt dar. Mit seinen knapp 100 km Länge und 11 m Tiefe verbindet er zwei Brackwassergebiete unterschiedlichen Salzgehalts. In seinem westlichen Teil, ausgehend von der Unterelbe bis etwa Kanal-Km (K-Km) 20, herrschen ein niedriger Salzgehalt (0,5-5 ‰) und eine sehr starke Wassertrübung mit einer Secchi-Tiefe von 0,2-0,3 m vor. Im mittleren Teil zwischen K-Km 20-60 ist der Kanal fast ausgesüßt. Beide Abschnitte zeichnen sich durch hohe Nährstoffkonzentrationen aus, die maximal 315 µmol l-1 ( Nitrat) und 2,06 µmol l-1 (Phosphat) betrugen. Im östlichen Teil steigt der Salzgehalt wieder an und beträgt vor der Schleuse Kiel-Holtenau (8,1-15,8 ‰), während die Trübung (Secchi-Tiefe bis 3,2 m) und die Nährstoffkonzentration deutlich abnehmen. Hohe Chlorophyllkonzentrationen mit einem Maximalwert von 42 µg l-1 wurden im mittleren Teil des NOK gemessen. Hinsichtlich seines Artenspektrums weist das Phytoplankton des Kanals gegenüber seinen Zuflüssen eine eigenständige Besiedlung auf. Die Gesamtbakterienzahl stieg fast linear von Ost nach West an und erreichte am westlichen Ende des Kanals Werte von mehr als 12 x 106 Zellen ml-1.

Gesamtes HyWa Heft 5, 2008

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Hochwasservorsorge und Hochwasserbewältigung in unterschiedlicher regionaler und akteursbezogener Ausprägung

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 4,
August 2008

Autor/Autorin:
Swen Zehetmair, Jürgen Pohl, Katharina Ehrler, Britta Wöllecke, Uwe Grünewald, Sabine Mertsch, Reinhard Vogt und Yvonne Wieczorrek

Schlagworte:
Hochwasserrisikomanagement, Schwachstellenanalyse

Eines von mehr als 30 im Rahmen des RIMAX-Programmes geförderten Themen war das Projekt „Verknüpfung von Hochwasservorsorge und -bewältigung in unterschiedlicher regionaler und akteursbezogener Ausprägung“. Der Schwerpunkt dieses Projektes lag, neben der Erhöhung des Hochwasserrisikobewusstseins, in Politik, Verwaltung und Öffentlichkeit, bei der Betrachtung der Akteure in der Hochwasservorsorge und -bewältigung in ihrem fachlichen und regional übergreifenden Zusammenwirken. Dazu wurden zum einen empirisch-analytische Studien über rechtliche und organisatorische Aspekte sowie eine Schwachstellenanalyse des gegenwärtigen Hochwasserrisikomanagements in den Untersuchungsgebieten erstellt. Zum anderen wurden mehrere Workshops mit Experten sowie lokalen und regionalen Akteuren durchgeführt. Zusätzlich wurde eine Wanderausstellung erarbeitet und entlang der Elbe begleitet. Dieser Beitrag thematisiert ausgehend von sechs Thesen ausgewählte Probleme und Schwachstellen im Hochwasserrisikomanagement und versucht, sie anhand der Ergebnisse des Projektes zu veranschaulichen. Abschließend werden mögliche Lösungsansätze vorgestellt, die zur Verbesserung des Hochwasserrisikomanagements beitragen können.

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Flächendifferenzierte Modellierung von mehrjährigen mittleren Phosphateinträgen in die Oberflächengewässer über Dränagen und Möglichkeiten zur Verbesserung der Gewässergüte

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 5,
Oktober 2008

Autor/Autorin:
Björn Tetzlaff und Frank Wendland

Schlagworte:
Dränage, Nährstoffeintrag, Phosphat, Modellierung

In den Flusseinzugsgebieten des norddeutschen Tieflands ist eine intensive landwirtschaftliche Nutzung ohne Dränagen nicht denkbar. Diese sind jedoch gleichzeitig auch ein wesentlicher Eintragspfad für diffuse Nährstoffbelastungen der Oberflächengewässer. Aufbauend auf einer räumlich hoch differenzierten Dränflächenkarte wird durch Kopplung eines Wasserhaushaltsmodells GROWA mit einem Phosphatmodell (MEPhos) eine Quantifizierung des mittleren Dränabflusses und des diffusen P-Eintrags durchgeführt. Aus den flächendifferenzierten Modellergebnissen lassen sich Schwerpunkträume für Maßnahmen zur Reduzierung des P-Eintrags ableiten.

Gesamtes HyWa Heft 5, 2008

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Erfassung der zeitlichen Variabilität der Abflussbereitschaft eines Einzugsgebietes auf Grundlage von Bodenfeuchtemessungen

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2008

Autor/Autorin:
Peter Chifflard und Harald Zepp

Schlagworte:
Abfluss, Bodenfeuchte, Niederschlag

In dem Einzugsgebiet „Obere Brachtpe“ (2,6 km², Sauerland, Deutschland) wurden 137 Niederschlags-Abfluss-Ereignisse abgegrenzt und die Bodenvorfeuchte anhand der Wasserspannung im Oberboden an vier bodenhydrologischen Mess-Stationen bestimmt. Durch multivariat-statistische Auswertungen kann der Einfluss der Bodenvorfeuchte auf den Abfluss quantifiziert werden. Mit einer hierarchischen Clusteranalyse werden sechs Bodenfeuchtegruppen differenziert, die unterschiedliche Gebietsfeuchten von „sehr feucht“ bis „sehr trocken“ beschreiben. Auf Grundlage dieser Klassifikation wurden empirische Regressionsmodelle abgeleitet, mit denen eine Vorhersage des Scheitelabflusses möglich ist. Bei feuchten Zuständen üben die Variablen Niederschlagshöhe und Anfangsabfluss einen starken Einfluss auf den Scheitelabfluss aus, bei trockenen Situationen sind es die Variablen Niederschlagshöhe und Niederschlagsintensität. Die Validierung der empirischen Regressionsmodelle zeigt, dass sich punktuelle Messungen der Wasserspannung als Indikator für die Erfassung der zeitlichen Variabilität der Abflussbereitschaft eines Einzugsgebietes sehr gut eignen.

Gesamtes HyWa Heft 3, 2008

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Ein neues Verfahren zur differenzierten Ableitung von Dränflächenkarten für den mittleren Maßstabsbereich auf Basis von Luftbildern und Geodaten

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 1,
Februar 2008

Autor/Autorin:
Björn Tetzlaff, Petra Kuhr und Frank Wendland

Schlagworte:
Dränflächenkarten, Fernerkundung, Geodaten, Drainage

Besonders in Tieflandsregionen spielen dabei Dränagen eine wichtige Rolle für das Abflussverhalten und den diffusen Eintrag von Nährstoffen und Pflanzenschutzmitteln in die Oberflächengewässer. Allerdings fehlen i.d.R. flächendifferenzierte Daten, um Dränagen bei Modellierungen großer Flusseinzugsgebiete berücksichtigen zu können. Daher wurden zunächst dränierte Flächen in Testgebieten durch Luftbildauswertung erfasst. Auf dieser Datengrundlage wurde anschließend ein GIS-gestütztes Verfahren entwickelt, mit dem durch Kombination verschiedener Standortfaktoren die potenzielle Lage gedränter Flächen abgeschätzt werden kann. Nachdem die für das Ems-Einzugsgebiet abgeleitete Dränflächenkarte unter Heranziehung von großmaßstäbigen Dränplänen auf Validität überprüft worden ist, wurde das Verfahren auf einen ca. 98.000 km² großen Teil Nordwest-Deutschlands angewendet.

Gesamtes HyWa Heft 1, 2008

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Ein Makrophytenmodell für den Müggelsee (Berlin)

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 1,
Februar 2008

Autor/Autorin:
Stefanie Grohse, Torsten Strube, Sabine Hilt und Rainer Brüggemann

Schlagworte:
Müggelsee, Makrophyten, Makrophytenmodell

Eine wichtige Hypothese in der Limnologie ist, dass Flachseen zwei stabile Zustände aufweisen, einen trüben und einen klaren Zustand. Ein Steuerparameter, der den Übergang in diese beiden Zustände regelt, ist die Nährstoffkonzentration. Diese wiederum wird auch von Makrophyten beeinflusst. Die Erwartung, dass der Müggelsee in den Klarwasserzustand eintritt, weil die Biomasse der Makrophyten ansteigt, wird bisher jedoch nicht erfüllt. Mit der Entwicklung eines mathematischen Modells sollen die Ursachen dafür untersucht werden verbunden mit einer Prognose, welche Biomasse unter idealen Bedingungen erreicht werden würde.

Gesamtes HyWa Heft 1, 2008

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Dominante Prozesse und Ereignistypen zur Plausibilisierung flächendetaillierter Niederschlag-Abflussmodelle

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2008

Autor/Autorin:
Christian Reszler, Jürgen Komma, Günter Blöschl und Dieter Gutknecht

Schlagworte:
Abfluss, Modellierung, Niederschlag, Schneeschmelze

In dieser Arbeit wird eine Vorgangsweise zur Plausibilisierung eines detaillierten Niederschlag-Abflussmodells vorgestellt. Die Grundidee besteht darin, dass je nach Situation unterschiedliche Prozesse dominant werden und deshalb unterschiedliche Modellparameter wirksam werden. Zur Differenzierung der Situationen werden drei Ereignistypen unterschieden: Schneebeeinflusste Ereignisse, konvektive Ereignisse und advektive Ereignisse. Zusätzlich wird eine saisonale Analyse durchgeführt. Die Unterscheidung in dominante Prozesse erleichtert die Bestimmung der Modellparameter und erlaubt eine prozessorientierte Plausibilitätsprüfung.

Gesamtes HyWa Heft 3, 2008

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Abschätzung des zukünftigen Trinkwasserbedarfs privater Haushalte als Grundlage für ein nachhaltiges Wasser-Management

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2008

Autor/Autorin:
Cornelia List, Uwe Sütering und Helge Bormann

Schlagworte:
Grundwasser, Nachhaltigkeit, Trinkwasser

Der Wasserverbrauch der Privaten Haushalte des Oldenburgisch-Ostfriesischen Wasserverbandes (OOWV) ist seit Jahren steigend. Um die Trinkwasserversorgung auch in Zukunft sicher zu stellen sowie gleichzeitig ein nachhaltiges Management der Grundwassersysteme zu gewährleisten, bedarf es einer möglichst genauen Kenntnis zukünftiger Wasserbedarfsmengen. In diesem Beitrag wird ein Verfahren zur Abschätzung des Wasserbedarfs vorgestellt, das auf Basis leicht verfügbarer Sekundärstatistiken angewendet werden kann.

Gesamtes HyWa Heft 3, 2008

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Abschätzung der Retentionsfähigkeit von Gewässernetzen im Hinblick auf einen Beitrag zur Hochwasserminderung

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
52. Jahrgang, Heft 4,
August 2008

Autor/Autorin:
Klaus Röttcher, Christiane Anders, Heiko Franke, Ulrich Honecker, Eva Kirchhoffer, Gerhard Riedel und Andreas Weiß

Schlagworte:
Gewässernetz, Hochwasserminderung, Retention

Viele Maßnahmen zur ökologischen Aufwertung von Gewässern vergrößern auch deren Retentionsvermögen. Für lokale Bereiche lassen sich diese Effekte leicht mittels hydraulischer Berechnungen nachweisen, für großräumige Betrachtungen ist dies jedoch zu aufwändig. Der vorliegende Beitrag stellt eine Methode vor, mit der auf der Basis vorliegender Daten, insbesondere der detaillierten Gewässerstrukturgütekartierung, großräumige Abschätzungen des Retentionsvermögens für den aktuellen, wie auch für zukünftige Zustände des Gewässers vorgenommen werden können. Zukünftig aktiviertes Retentionspotenzial kann dabei auch einen Beitrag zur Hochwasserminderung leisten. Für die Quantifizierung der Scheitelabflussminderung und Umsetzung der Methoden in hydrologische Modelle werden Vorschläge gemacht. Die großräumige kartographische Darstellung des aktivierbaren Retentionsvermögens zeigt auf, in welchen Regionen besonders hohe Synergien zwischen der Gewässerrenaturierung und dem Hochwasserschutz bestehen. Mit einem ergänzenden Modul können auf der gleichen Datengrundlage empfehlenswerte Maßnahmentypen zur Aktivierung der Retention ermittelt werden. Die vorgestellte Methode wurde am Einzugsgebiet der Nahe entwickelt und im Einzugsgebiet der Fulda überprüft, sie ist insbesondere im Bereich der Mittelgebirge anwendbar.

HyWa Themenheft: Risikomanagement extremer Hochwasserereignisse – analysieren, vorhersagen, warnen, informieren, sichern. Teil 1

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