Archiv der Kategorie: 55. Jahrgang, 2011

Räumlich differenzierte Modellierung der Phosphorbelastung in den hessischen Oberflächengewässern für Zwecke der Maßnahmenplanung nach EG-WRRL

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2011

Autor/Autorin:
Björn Tetzlaff und Frank Wendland

Schlagworte:
Maßnahmenplanung nach WRRL, Modellierung der Phosphatbelastung, Oberflächengewässer, Phosphatbelastung

Hohe Nährstoffeinträge und ihre Folgen stellen in vielen hessischen Oberflächengewässern eine signifikante Belastung dar. Um im Zuge der Umsetzung der EG-Wasserrahmenrichtlinie Maßnahmen zur Reduzierung der Belastung durchführen zu können, werden nach Herkunftsflächen und Eintragspfaden differenzierte Daten benötigt. Das Forschungszentrum Jülich wurde beauftragt, eine landesweite Quantifizierung der P-Einträge bei einer Rasterweite von 20 m mit dem Modell MEPhos durchzuführen. Dabei wurden folgende Eintragspfade berücksichtigt: Dränagen, grundwasserbürtiger Abfluss, Erosion, Abschwemmung, kommunale Kläranlagen, industrielle Direkteinleiter, Trennkanalisation und Mischwasserentlastung. Die Ergebnisse werden zur Unterstützung bei der Erstellung von Bewirtschaftungsplänen und Maßnahmenprogrammen gemäß EG-Wasserrahmenrichtlinie eingesetzt.

Tritiumbilanzierung und Speicherermittlung im Wesergebiet unter Verwendung des hydrologischen Modellsystems WaSiM-ETH im Vergleich mit früheren Arbeiten

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung (Hydrology and Water Resources Management - Germany), 55. Jahrgang, Heft 1, Februar 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 1, Februar 2011

Autor/Autorin:
Peter Hoffmann, Paul Königer, Franz-Josef Kern, Jörg Schulla, Christian Leibundgut, Peter Krahe und Werner Speer

Schlagworte:
Separation von Abflusskomponenten, Tritium, Tritiumbilanz, Wasserhaushaltsmodell, Weser

Das radioaktive Wasserstoffisotop Tritium (³H) entsteht auf natürliche Weise in der oberen Atmosphäre und wird über den Niederschlag in den hydrologischen Kreislauf eingeführt. Seit den 1950er Jahren gelangt zudem anthropogen produziertes Tritium durch oberirdische Nuklearwaffentests, Emissionen aus Kernkraftanlagen und Industriebetrieben in den Wasserkreislauf. Tritium verhält sich identisch zum Wasserstoffisotop 1H, wodurch es sich als nahezu idealer Tracer für Untersuchungen von Fließ- und Speicherprozessen eignet. Die hier vorgestellten Untersuchungen und Ergebnisse zur Tritiummodellierung bauen auf früheren Arbeiten im Wesergebiet auf. Durch die Verwendung der Ergebnisse flächendifferenzierter Wasserhaushaltsmodelle (WaSiM-ETH, TACD) wird das Tritiumbilanzmodell TRIBIL mit detaillierten, qualitativ besseren Eingangsdaten versorgt. In diesem Zusammenhang erfolgen eine Separation der Abflusskomponenten sowie eine Analyse der Wasserbilanz- und Speichergrößen. Die verbesserte Datengrundlage und die Kombination der Modelle erlauben eine sicherere Abschätzung der Tritiumbilanz. Die Ergebnisse zeigen, dass durch die Kopplung von Wasserhaushalts- und Tritiumbilanzmodell bessere Modellanpassungen der Tritiumkonzentrationen im Oberflächenwasser des Wesergebietes erreicht werden. Dadurch können die Gebietsspeicher und die Abflusskomponenten im Wesergebiet schärfer gefasst werden.

 

Berechnung des Flurabstandes des oberflächennahen Grundwassers der Waldfläche Brandenburgs für hydrologisch typische Zeiträume

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung (Hydrology and Water Resources Management - Germany), 55. Jahrgang, Heft 1, Februar 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 1, Februar 2011

Autor/Autorin:
Stephan Hannappel und Winfried Riek

Schlagworte:
Geländehöhenmodell, Geostatistik, gespanntes Grundwasser, Grundwasserflurabstand, Regionalisierung, Waldfläche

Für die Waldfläche Brandenburgs wurde innerhalb von Gebieten mit ungespanntem und oberflächennahem Grundwasser der Flurabstand als Differenz der Grundwasserdruckfläche zur Geländeoberfläche berechnet. Besondere Aufmerksamkeit wurde der digitalen Aufbereitung der Datenbasis gewidmet, um die Arbeiten fachlich nachvollziehbar und für spätere Zeitpunkte mit verbesserten oder aktualisierten Datengrundlagen reproduzierbar zu gestalten. Die Grundwasserflurabstände wurden für vier hydrologisch typische Zeiträume berechnet, an denen in der Vergangenheit in Brandenburg jeweils Hoch- bzw. Niedrigwasserverhältnisse bestanden. Neben terminbezogen gemessenen Grundwasserständen und Pegelständen der oberirdischen Gewässer wurden in großem Umfang auch weitere Wasserstände in die Bearbeitung integriert, die auf die gesuchten Zeiträume mittels eines statistischen Verfahrens transformiert wurden. Die Ergebnisse fließen in ein Verbundvorhaben am Landeskompetenzzentrum Forst Eberswalde ein, wo sie der Bearbeitung forstökologischer und waldbaulicher Fragestellungen dienen sollen.

 

Perspektiven für die integrierte Wasserbewirtschaftung durch den Einsatz simulationsbasierter Optimierungsmethoden am Beispiel landwirtschaftlich genutzter küstennaher arider Gebiete im Oman

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Hydrology and Water Resources Management - Germany 55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Autor/Autorin:
Niels Schütze, Jens Grundmann und Gerd H. Schmitz

Schlagworte:
Aride Gebiete, Bewirtschaftungsmodelle, neuronale Netze, Oman, Optimierung, Wasserbedarf für Landwirtschaft, Wasserbewirtschaftung

Aride Gebiete, die intensiv landwirtschaftlich genutzt werden, weisen hohen Wasserstress und oft eine Übernutzung der vorhandenen Wasserressourcen auf. In diesem Beitrag stellen wir das Konzept der simulationsbasierten Optimierung von Bewirtschaftungsmodellen vor. Anhand eines neuen Bewirtschaftungssystems für landwirtschaftlich genutzte küstennahe aride Gebiete werden verschiedene Methoden wie künstliche neuronale Netze und Strategien wie Dekomposition und Verwendung von Ersatzmodellen gezeigt, die den Einsatz von numerischen Simulationsmodellen in Bewirtschaftungsmodellen ermöglichen. Das Zusammenspiel einzelner Komponenten wurde an einem gekoppelten Optimierungsmodell zur Bewirtschaftung von Grundwasser und Landwirtschaft für eine Küstenebene im Oman getestet. Erste Ergebnisse dieser Studie werden präsentiert und Perspektiven des Einsatzes simulationsbasierter Optimierungsmethoden für die integrierte Bewirtschaftung der Land- und Wasserressourcen diskutiert.

Untersuchung von Wasser- und Stoffflüssen als Grundlage für ein Integriertes Wasserressourcen-Management im Kharaa-Einzugsgebiet, Mongolei

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Hydrology and Water Resources Management - Germany 55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Autor/Autorin:
Lucas Menzel, Jürgen Hofmann und Ralf Ibisch

Schlagworte:
HBV-D, Integriertes Wasserressourcen-Management, MoMo-Projekt, MONERIS, Mongolei, Stoffflüsse, Wasserknappheit

Der Beitrag schildert zunächst wasserbezogene Probleme der Mongolei, die einerseits Folge der harschen naturräumlichen Bedingungen sind, andererseits auf das Fehlen von Strukturen zurückgeführt werden können, die eine angemessene Verteilung und einen Schutz von Wasser regeln. Es werden anschließend Arbeiten aus den Bereichen Hydrologie, Stoffkreisläufe und Fließgewässerökologie vorgestellt, die Teile eines Projektes sind, in welchem die modellhafte Entwicklung eines Integrierten Wasserressourcen-Managements für ein Flussgebiet im Norden der Mongolei verfolgt wird.

Landnutzungswandel und Wasserressourcen im Bundesdistrikt, Zentral-Brasilien

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Hydrology and Water Resources Management - Germany 55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Autor/Autorin:
Carsten Lorz, Fabio Bakker, Klaus Neder, Henrique Llacer Roig, Holger Weiß und Franz Makeschin

Schlagworte:
Brasilien, Landnutzung, Monitoring, Niedrigwasser, Stoffeinträge, Urbanisierung, Wasserressourcen

Im Gebiet des Bundesdistrikts, Brasilien, ist ein erheblicher Druck auf die Wasserressourcen zu beobachten, der vorwiegend durch Bevölkerungswachstum und Landnutzungswandel ausgeübt wird. Das Projekt IWAS-ÁGUA DF hat sich zum Ziel gesetzt, die wissenschaftlichen Grundlagen einer nachhaltigen Bewirtschaftung der Wasserressourcen im Rahmen eines IWRM zu schaffen. Dazu wird zunächst der erhebliche Wandel der Landnutzung durch Urbanisierung und Ausdehnung von Agrarflächen zu Ungunsten der Flächenanteile (semi)natürlicher Vegetation dokumentiert. Der beobachtete drastische Rückgang von Niedrigwasserabflüssen sowie die Minderung der Wasserqualität sind vor allem als Konsequenz einer veränderten Landnutzung und zunehmender Wasserentnahme anzusehen.
Schlussfolgerungen für künftige wissenschaftliche Arbeiten im Rahmen des zu entwickelnden IWRM beinhalten (a) Analyse der Abflussentstehung und Maßnahmen zur Steigerung von Niedrigwasserabflüssen, (b) Maßnahmen zur Verminderung von Stoff- und Sedimenteinträgen und (c) Ausweitung des Monitoring auf ausgewählte Schadstoffe und Sedimente in Talsperrenzuflüssen.

Überschlägige Wasserbilanz zur Planungs- und Entscheidungsunterstützung auf Einzugsgebietsebene für das Integrierte Wasserressourcen-Management in Vietnam

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Hydrology and Water Resources Management - Germany 55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Autor/Autorin:
Sandra Greassidis, Andreas Borgmann, Nils Führer, Sylvia Jaschinski, Christian Jolk, Harro Stolpe und Björn Zindler

Schlagworte:
Entscheidungsunterstützung, GIS, Vietnam, Wasserbedarf, Wasserbilanz, Wasserressource

Das Deutsch-Vietnamesische FuE-Vorhaben „Integriertes Wasserressourcen-Management Vietnam (IWRM-Vietnam)“ entwickelt auf Flussgebietsebene GIS-basierte Instrumente zur Planungs- und Entscheidungsunterstützung. Im Fokus steht die Wasserbilanzierung und die Abschätzung des bestehenden Kontaminationsrisikos für die Wasserressourcen in drei Regionen in Vietnam. Die Instrumente zur Planungs- und Entscheidungsunterstützung werden in enger Kooperation mit den vietnamesischen Institutionen und Behörden entwickelt. Der Artikel beleuchtet die Wasserbilanzierung als Teil der Gesamtmethode. Das Water Balance Tool dient der Abschätzung des Wasserbedarfs und stellt diesen den verfügbaren Wasserressourcen gegenüber, um mögliche Defizite und Überschüsse zu identifizieren. Mittels eines Ranking Tools findet eine Gesamtbeurteilung der Ergebnisse statt. So können Gebiete mit einer erhöhten Problemintensität und prioritärem Handlungsbedarf ausgewiesen werden.

Aspekte des Wasserressourcen-Managements in Karstgebieten am Beispiel der Region Gunung Kidul auf Java, Indonesien

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Hydrology and Water Resources Management - Germany 55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Autor/Autorin:
Andreas Dittmann, Susanne Fach, Stephan Fuchs, Michael Hossu, Franz Nestmann und Peter Oberle

Schlagworte:
Abwasserbehandlung, Indonesien, Karst, Wassermangel, Wasserressourcen

Das Karstgebiet Gunung Sewu im südlichen Java leidet während der Trockenzeit unter gravierendem Wassermangel, welcher durch die besonderen hydrologischen Eigenschaften von Karst hervorgerufen wird: Dem weitgehenden Fehlen von Oberflächenwasser steht der unterirdische Abfluss in weit verzweigten Höhlensystemen gegenüber. Regenwasser versickert umgehend im Boden und steht somit der lokalen Bevölkerung nicht zur Verfügung. Dieser Beitrag gibt einen Überblick über innovative technische Lösungen, um die unterirdischen Wasserressourcen dem Menschen zugänglich zu machen.
Zusätzlich führt die poröse Struktur von Karstgesteinen zu einer verminderten Filterfähigkeit des Bodens. Daher stellt der Eintrag von Abwasser aus menschlichen Siedlungen eine bedeutende Gefahr für den Aquifer dar. Da eine Erhöhung der Wasserverfügbarkeit gleichzeitig eine Erhöhung der Abwassermenge bedingt, sind Verbesserungen im gegenwärtig nur sehr schwach entwickelten Abwassersektor von Nöten. Dieser Beitrag versucht auch Antworten auf die dringende Frage zu finden, wie der Grundwasserleiter durch angepasste Abwasserbehandlung geschützt werden kann.

Ansätze für eine effizientere Wassernutzung in der Provinz Khorezm, Usbekistan

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung Hydrology and Water Resources Management - Germany 55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 2, April 2011

Autor/Autorin:
Bernhard Tischbein, Ahmad M. Manschadi, Anna-Katharina Hornidge, Christopher Conrad, John P.A. Lamers, Lisa Oberkircher,
Gunther Schorcht und Paul L.G. Vlek

Schlagworte:
Bewässerung, Usbekistan, Wasserbewirtschaftung, Wasserdargebot, Wassernutzung

Die bewässerte Landwirtschaft in Zentralasien steht vor großen Herausforderungen. Zum einen müssen die gravierenden Probleme der Vergangenheit abgearbeitet werden, deren Auswirkungen im Aralsee-Dilemma kumulieren. Darüber hinaus gilt es, Reaktionen auf eine Verschärfung von Dargebot-Bedarf-Engpässen zu finden, die als Folge der Klimaänderung und der zunehmenden Konkurrenz um die Wasserressourcen im Einzugsgebiet des Aralsees zu befürchten ist. In Zusammenarbeit mit der UNESCO bearbeitet das Zentrum für Entwicklungsforschung (ZEF) der Universität Bonn das Projekt ‚Ökonomisch und ökologisch orientierte Umstrukturierung der Land und Wassernutzung in der Region Khorezm, Usbekistan’. Khorezm ist eine am Unterlauf des Amu Darya gelegene usbekische Provinz mit 265.000 ha bewässerter Fläche. Das Projekt zielt darauf ab, technische, institutionelle und sozio-ökonomische Maßnahmen zu transdisziplinären Konzepten zu bündeln, um die Nutzung der Land- und Wasserressourcen effizienter zu machen. Bisher im Projekt erzielte Ergebnisse der Analysen des Wasserbewirtschaftungssystems in Khorezm und daraus abgeleitete Umgestaltungsmaßnahmen werden in diesem Artikel zusammengefasst.

Erstellung eines Leitfadens für Ausgleichsmaßnahmen auf landwirtschaftlich genutzten Flächen in den Hochwasserentstehungsgebieten Sachsens

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 3, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 3, Juni 2011

Autor/Autorin:
Andreas Wahren, Susanne Frank, Petra Walther, Walter Schmidt und Karl-Heinz Feger

Schlagworte:
Ausgleichsmaßnahme, Hochwasserentstehungsgebiete, landwirtschaftliche Flächen, Leitfaden, Wasserrückhalt, Wasserversickerung

Als Reaktion auf das schwere Augusthochwasser 2002 wurde in Sachsen bei der Novellierung des Wassergesetzes die Schutzkategorie „Hochwasserentstehungsgebiet“ (HWEG) eingeführt. Der Gesetzestext schreibt vor, dass unvermeidbare Verschlechterungen des natürlichen Wasserversickerungs- und Wasserrückhaltevermögens in HWEGen durch Kompensationsmaßnahmen auszugleichen sind (SächsWG 2004). Für den behördlichen Vollzug wurde daher ein Leitfaden entwickelt, der schwerpunktmäßig landwirtschaftliche Ausgleichsmaßnahmen in der Fläche bewertet. Ziel des Leitfadens ist es, mit allgemein verfügbaren Flächendaten (Böden, Gefälle, Landnutzung) die Wirksamkeit von hochwassermindernden Maßnahmen auf landwirtschaftlichen Flächen in Abhängigkeit von den Standortsfaktoren übersichtlich darzustellen und praxisorientiert die Flächen- bzw. Maßnahmenauswahl zu unterstützen. Gleichzeitig wird vertiefend ein quantifizierender Bewertungsansatz vorgestellt.

Wetterlagenbezogene Trendanalyse der Niederschläge in der Schweiz

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 3, April 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 3, Juni 2011

Autor/Autorin:
Pascal Hänggi, Markéta Jetel, Marcel Küttel, Heinz Wanner und Rolf Weingartner

Schlagworte:
Alpenwetterstatistik, Niederschlagtrends, Niederschlagsvariabilität, Schweiz, Wetterlage

Für die Hydrologie sind quantifizierte Aussagen zur Niederschlagsentwicklung von besonderem Interesse, da sie direkte Auswirkungen auf den Abfluss und damit auf die räumlich-zeitliche Verfügbarkeit der Wasserressourcen haben. Hier wurden saisonale und jährliche Niederschlagsmengen in der Schweiz als auch die Häufigkeiten der Alpinen Wetterlagentypen AWT nach SCHÜEPP (1968) auf Trends und Veränderungen in deren Jahr-zu-Jahr Variabilität untersucht. Demnach hat der Winter- und Jahresniederschlag seit 1901 auf der Alpennordseite signifikant zugenommen. Für den Frühling und die Alpennordseite konnte eine deutliche Zunahme in der Jahr-zu-Jahr Variabilität des Niederschlags festgestellt werden. Bei den AWT haben die konvektiven Lagen auf Kosten der advektiven Lagen signifikant zugenommen, wobei diese Veränderungen im Frühling und Sommer eventuell auf Inhomogenitäten in den Zeitreihen der AWT zurückgeführt werden können. In Bezug auf den Einfluss der AWT auf den Niederschlag vermögen bei den konvektiven Lagen Veränderungen in deren Auftretenshäufigkeit die Niederschlagsmengen zu beeinflussen, bei den advektiven Lagen hingegen deren Ergiebigkeiten (mittlere Niederschlagsmengen pro Wetterlagentag). Die ausgeprägte Zunahme der Niederschlagsvariabilität im Frühling kann dabei mit einer mehrheitlichen Zunahme der Variabilität der Ergiebigkeit erklärt werden. Allgemein konnte gezeigt werden, dass mit Hilfe der beiden Größen Auftretenshäufigkeiten von AWT und mittlere Niederschlagsergiebigkeiten der AWT Veränderungen im Niederschlag bezüglich Menge erklärt werden können. Eine eindeutige Zuteilung, welche der beiden Größen niederschlagsbestimmend ist, konnte mit der verwendeten Methode nicht ermittelt werden. Ungeklärt bleiben auch die treibenden Kräfte bezüglich der beobachteten Trends in den AWT.

Hydrologie – Forschung zwischen Theorie und Praxis

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 4, August 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 4, August 2011

Autor/Autorin:
Andreas Schumann

Schlagworte:
Forschungsziele, hydrologische Forschung, Regelwerke, wasserwirtschaftliche Praxis

Bei der Zusammenarbeit von Forschung und Praxis sind im Bereich der Hydrologie und Wasserwirtschaft einige Besonderheiten zu berücksichtigen. So sind oftmals die Anforderungen der Praxis nicht deckungsgleich mit den Zielsetzungen der Forschung. Um diese Unterschiede zu verdeutlichen, werden Aufgaben der wasserwirtschaftlichen Praxis mit den häufig durch die Forschungsförderung definierten Forschungszielen verglichen. Den Fragen, warum praktisch relevante Problemstellungen durch Wissenschaftler nicht aufgegriffen werden und andererseits Forschungsergebnisse nicht stärker in die Praxis Eingang finden, wird nachgegangen. Hierzu werden Beispiele (Umsetzung der EU-Hochwasserdirektive, DIN 19700, DVWK- bzw. DWA-Regelwerke zu Hochwasserwahrscheinlichkeiten, RIMAX) genutzt. Neben den unterschiedlichen Zielsetzungen werden die methodische Persistenz der Praxis und die zunehmende Komplexität der Forschungsergebnisse als Hindernisse gesehen. In den Schlussfolgerungen wird die Notwendigkeit besserer Schnittstellen aufgezeigt. Die Bedeutung von Fachgesellschaften als Plattform verbesserter Kommunikation wird hervorgehoben. Die hier gemachten Aussagen zu Forschung beziehen sich ausschließlich auf den universitären Bereich.

Integration urbaner Gewässer – Entwicklung, Bilanz und neue Herausforderungen

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 4, August 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 4, August 2011

Autor/Autorin:
Felix Hauser, Doris Wastl-Walter und Rolf Weingartner

Schlagworte:

Hochwasserschutz, Integration von Gewässern, Städtebau, urbane Gewässer

Fließgewässer und Seen sind Teil der urbanen Umwelt mit ihren spezifischen Ausprägungen; gleichzeitig sind sie Teil des natürlichen Gewässersystems. Urbane Gewässer vermögen einen wichtigen Beitrag für die Lebensqualität in den Städten zu leisten und haben eine spezielle Funktion in der Raumplanung und im Städtebau. Viele urbane Gewässer weisen aber hinsichtlich ihrer Integration in den städtischen Raum und ins naturräumliche Gewässersystem anerkanntermaßen Defizite auf. Das Thema der urbanen Gewässer ist sehr aktuell. In den letzten Jahren sind denn auch in zahlreichen Städten einerseits Konzepte und andererseits konkrete Projekte rund um die Gewässer initiiert oder bereits ausgeführt worden. Außerdem sind neue Fragestellungen, beispielsweise im Zusammenhang mit neuen Anforderungen des Hochwasserschutzes, in den Vordergrund gerückt. Der vorliegende Aufsatz stellt für Schweizer Städte die städtebauliche Integration ins Zentrum und zeigt die wichtigsten historischen Prozesse auf. Empirische Grundlagen dienen der Einordnung aktueller Fallbeispiele und Entwicklungen. Das Potential einer möglichen Reintegration von Fließgewässern und Seen in Städten ist von einer Vielzahl von Faktoren abhängig.

Der Anteil der Bakterien am Abbau der organischen Substanz im Elbe-Ästuar

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 4, August 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 4, August 2011

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

Schlagworte:
Bakterieller Abbau, Bakterien, Elbe-Ästuar, Gesamt-Abbau, Tidenzyklus

An vier Tidenzyklus-Stationen von 21 bis 36 Std. Dauer wurde auf einem Längsschnitt von Hamburg bis zur Außenelbe untersucht, welchen Anteil die Bakterien am Abbau der organischen Substanz haben. Der Gesamt-Abbau durch die planktische Organismengemeinschaft wurde aus dem Sauerstoffverbrauch mit einem angenommenen Respirationsquotienten von 0,85 bestimmt. Der bakterielle Abbau wurde über die Biomasse-Produktion und die Wachstums-Effizienz der Bakterien ermittelt. Die Tidenzyklus-Stationen mit einer hohen zeitlichen Auflösung zeigten eine große Variabilität der Abbauprozesse während der Gezeiten. Die Mittelwerte ergaben, dass der Gesamt-Abbau im oberen noch limnischen Bereich 10,2 ?g C l-1 h-1 betrug mit einem bakteriellen Anteil von 82%. Flussabwärts ging der Gesamt-Abbau auf 2,7 ?g C l-1 h-1 zurück und der bakterielle Anteil belief sich auf rd. 50 %. Der Längsschnitt von Hamburg bis Neuwerk mit einer hohen räumlichen Auflösung zeigte eine grundsätzlich ähnliche regionale Verteilung. Der hohe Anteil des bakteriellen Abbaus in dem oberen limnischen Ästuarbereich geht darauf zurück, dass das hier aus dem Mittellauf der Elbe eingeschwemmte Phytoplankton infolge Lichtmangels größtenteils abstirbt. Die Ursachen liegen in der großen Wassertiefe des Hamburger Hafengebietes und der starken Gezeitendurchmischung der Wassersäule. Dadurch vermindert sich die Respiration des Phytoplanktons und die Abbautätigkeit ist daher im Wesentlichen auf die Bakterien und das Zooplankton beschränkt. Von diesen beiden verbleibenden Hauptkomponenten des Flussplanktons spielen die Bakterien die wichtigere Rolle beim Abbau der organischen Substanz im Elbe-Ästuar.

Die Rolle des Basisabflusses bei der Modellierung von Niedrigwasserprozessen in Klimaimpaktstudien

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2011

Autor/Autorin:
Raphael Meyer, Bruno Schädler, Daniel Viviroli und Rolf Weingartner

Schlagworte:
Basisabfluss, Klimaänderung, Modellierung von Niedrigwasserprozessen, Schweiz

Hydrologische Modelle berücksichtigen die niedrigwasserspezifischen Prozesse in einem Einzugsgebiet meist noch zu wenig und ihr Parametersatz basiert zu stark auf den heutigen Klimaverhältnissen, so dass eine Anwendung für die wasserwirtschaftliche Planung in einer klimatisch veränderten Zukunft nur bedingt möglich ist. Dieser Beitrag überprüft die Verwendbarkeit der Basisabflussseparation als Grundlage für eine stärker auf den niedrigwasserspezifischen Prozessen basierte Modellkalibrierung. Die Resultate dreier Verfahren zur Basisabflussseparation an 59 Einzugsgebieten der Schweiz zeigen, dass der Basisabfluss eine physikalisch begründete Größe ist, die verwendet werden kann, um die Güte von konzeptuellen hydrologischen Modellen zu verbessern. Unsicherheiten bezüglich der Projektion von Niedrigwassern werden dadurch vermindert.

Umfassende hochwasserhydrologische Beurteilung ungemessener mesoskaliger Einzugsgebiete im schweizerischen Rheineinzugsgebiet durch prozessorientierte Modellierung

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2011

Autor/Autorin:
Daniel Viviroli und Rolf Weingartner

Schlagworte:
Hochwasserabschätzung, hydrologisches Modellsystem, kontinuierliche Langzeitsimulation, mesoskalige Einzugsgebiete, Schweiz

Zuverlässige Hochwasserabschätzungen für ungemessene Einzugsgebiete sind eine elementare Grundlage für einen modernen Hochwasserschutz. Bei den zur Zeit immer noch weit verbreiteten stochastischen und empirischen Schätzverfahren bestehen jedoch große Unsicherheiten, und neben dem ermittelten Spitzenabfluss sind keine weiteren Informationen verfügbar. Hier setzt die in diesem Artikel vorgestellte Schätzmethode an, welche auf die kontinuierliche Simulation von Abflussganglinien mit dem hydrologischen Modellsystem PREVAH aufbaut. Die so erhaltenen simulierten Abflussganglinien können mit konventioneller Extremwertstatistik ausgewertet werden und erlauben zudem eine umfassende hochwasserhydrologische Beurteilung, welche eine Einordnung der erhaltenen Schätzwerte ermöglicht. Es werden Resultate der Modellierung von 450 mesoskaligen und zumeist ungemessenen Einzugsgebieten des schweizerischen Rheineinzugsgebietes vorgestellt, was eine der räumlich bisher umfassendsten Anwendungen dieser Methodik darstellt.
Die Resultate belegen, dass der neue Ansatz gute Ergebnisse liefert und die Palette der bestehenden Schätzverfahren wesentlich erweitern kann, wobei sich durch die Prozessorientierung interessante Möglichkeiten für Anwendungen eröffnen, etwa im Bereich von Klima- und Landnutzungsänderung oder für Worst-Case-Studien.

Weiterentwicklung von FLEMOps zur Modellierung von Grundhochwasserschäden an Wohngebäuden

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung, 55. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2011

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
55. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2011

Autor/Autorin:
Heidi Kreibich, Sebastian Meyer und Bernd Diekkrüger

Schlagworte:
Grundhochwasser, Modellierung von Grundhochwasserschäden, Schadensfunktionen, Validierung

Während und nach dem Hochwasser 2002 in Dresden traten erhebliche Schäden durch Grundhochwasser auf. Bisher werden solche Schäden im Rahmen von Hochwasserrisikoanalysen kaum gesondert berücksichtigt. Jedoch sind verlässliche Schadensmodelle erforderlich, um die Kosteneffizienz von entsprechenden Minderungsmaßnahmen zu evaluieren und ein umfassendes Risikomanagement zu unterstützen. Deshalb wurde das Hochwasserschadensmodell FLEMOps (Flood Loss Estimation Model for the private sector) für die Modellierung von Grundhochwasserschäden weiterentwickelt. FLEMOps basiert auf empirischen Hochwasserschadensdaten und nutzt neben der Wassertiefe weitere schadensbeeinflussende Faktoren wie Gebäudetyp, Vorsorge und Kontamination. In Dresden wurde FLEMOps für Grundhochwasser auf der Mikro- und Mesoskala erfolgreich validiert und eine Sensitivitätsanalyse durchgeführt.