Archiv der Kategorie: Heft 4, August 2009

Bodenschutzkalkungen in Wäldern zur Verbesserung der Wasserqualität – Vergleichende Untersuchungen auf Einzugsgebietsebene

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 4, August 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 4,
August 2009

Autor/Autorin:
Carina Sucker, Heike Puhlmann, Dietmar Zirlewagen, Klaus von Wilpert und Karl-Heinz Feger

Schlagworte:
Bodenschutzkalkung, Gewässerversauerung, Waldeinzugsgebiete, Wasserqualität

Langjährig erhöhte Stickstoff- und Säureimmissionen aus der Luft führten in der Vergangenheit zu einer Einschränkung der Puffer- und Filterwirkungen der Waldböden (VON WILPERT & ZIRLEWAGEN 2001). Bodenschutzkalkungen sind ein geeignetes Mittel, um den chemischen Zustand der Waldböden zu verbessern und zu stabilisieren. In zwei im Schwarzwald durchgeführten Fallstudien in den Einzugsgebieten der Talsperre Kleine Kinzig und Schluchsee wurde untersucht, ob und in welchem Maße sich die durch Waldkalkungen verbesserte Pufferkapazität der Böden auch in einer verbesserten Qualität des Bodensickerwassers widerspiegelt und somit die Qualität von Grund- und Oberflächenwasser aus bewaldeten Einzugsgebieten langfristig sichern kann. Zu diesem Zweck wurden in jeder Studie zwei unterschiedlich stark gekalkte Teileinzugsgebiete ausgewählt – eines vollständig und zum Teil mehrfach, das andere nur zu etwa 50 % gekalkt. In den insgesamt vier Teileinzugsgebieten wurde die flächenhafte Austauscherbelegung der Böden mit Neutralkationen sowie Elementfrachten mit dem Bodensickerwasser, dem Bachwasser und (nur in der Fallstudie Kleine Kinzig) dem Hanggrundwasser verglichen. In beiden Fallstudien wiesen die weniger gekalkten Flächen einen deutlich stärkeren Versauerungszustand, was sich sowohl bei der Austauscherbelegung der Böden mit Neutralkationenkonzentrationen im Boden als auch in der gewässerchemischen Ausstattung der Vorfluter zeigte.

 

Analyse der Hochwassergenese und des Wasserhaushalts eines bewaldeten Einzugsgebietes unter dem Einfluss eines massiven Borkenkäferbefalls

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 4, August 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 4,
August 2009

Autor/Autorin:
Robert Schwarze und Burkhard Beudert

Schlagworte:
Bewaldete Einzugsgebiete, Einfluss durch Schadorganismen auf hydrologische Prozesse, Hochwassergenese, Wasserhaushalt

Im Einzugsgebiet der Großen Ohe (Nationalpark Bayerischer Wald) und der Teileinzugsgebiete Markungsgraben und Forellenbach wurde mittels einer umfassenden Analyse von Beobachtungsdaten eine Quantifizierung der Auswirkungen des Borkenkäferbefalls auf verschiedene hydrologische Prozesse erreicht. Als Methoden kamen die Durchflussganglinienanalyse (Berechnung von Abflusskomponenten und des aktuellen und mittleren Wasserhaushalts mit DIFGA), statistische Analysen (Homogenitäts- und Trenduntersuchungen) sowie tracerhydrologische Untersuchungen (Umweltisotope 3H, 18O gekoppelt mit hydrochemischen Analysen) zum Einsatz.

Ab einem Flächenteil abgestorbener Fichtenbestände von 20 % und mit zunehmendem Ausmaß stieg der Abfluss der untersuchten Bäche an, weil die Gebietsverdunstung abnahm. Die Ganglinienanalyse der Durchflüsse seit 1988 ergab zunächst steigende Beiträge des Direktabflusses, während in einer späteren Phase die schnelle Grundwasserkomponente an Bedeutung gewann. Dies wurde auf die allmähliche Öffnung von Starkwurzelgängen mit voranschreitender Verrottung zurückgeführt, so dass Niederschlagswasser schneller in den Untergrund infiltrieren kann.

Die Analyse eines Hochwasserereignisses im September 2004 erbrachte, dass der Scheitelabfluss im stark betroffenen Markungsgrabengebiet (88 % Totholz) doppelt so hoch wie im schwächer geschädigten Forellenbachgebiet (42 % Totholz) war, der gesamte Hochwasserabfluss sogar dreieinhalb mal so hoch. 45 % des Abflussvolumens dieses Ereignisses wurden über 18O als Ereigniswasser klassifiziert, 55 % als Vorereigniswasser; bezogen auf den Hochwasserscheitelabfluss waren dies 61 % bzw. 39 %. Die Verläufe von Grundwasserstand und Bodenwasserspannungen zeigten eindeutig, dass das Vorereigniswasser den oberen Bodenschichten entstammte und, mobilisiert durch Ereigniswasser, lateral ins Gerinne gelangte. Anhand der charakteristischen Veränderungen des Bachwasserchemismus (Rückgang der SiO2-Konzentration, Anstieg der Konzentrationen von DOC, K+, Aln+ und Fe2+ um das Fünf- bis Zehnfache) konnten die organischen Bodenauflagen und ihr mineralischer Kontaktbereich als Herkunftsbereich dieses Wasser identifiziert werden. Eine Mischungsanalyse mit einer synthetischen schnellen Komponente aus Auflagesickerwasser (2/3) und Kronentraufe (1/3) ergab zudem, dass das Ereigniswasser den chemischen Fingerabdruck organischer Auflagen und des mineralischen Oberbodens bei seiner Passage zum Gerinne angenommen hat.

Methodische Aspekte zum Monitoring der Wasserqualität künstlich entwässerter Tieflandeinzugsgebiete

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 4, August 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 4,
August 2009

Autor/Autorin:
Petra Kahle, Bärbel Tiemeyer und Bernd Lennartz

Schlagworte:
Drainagen, Erhebung repräsentativer Daten, Tiefland, Wasserqualität

In einem durch künstliche Entwässerung geprägten Einzugsgebiet Mecklenburg-Vorpommerns wurden verschiedene Aspekte zur Erhebung repräsentativer Wasserqualitätsdaten untersucht. Durch zeitlich hoch aufgelöste Beprobung konnte gezeigt werden, dass die Stoffkonzentrationen innerhalb von 24 Stunden um bis zu 16,4 mg l-1 NO3-N, 60,8 mg l-1 SO4-S und 48,6 mg l-1 Cl- variierten. An zwei Dränsammlern eines Schlages wurden trotz gleicher Bedingungen hinsichtlich Bewirtschaftung, Klima und Oberboden signifikant unterschiedliche Abflüsse und Stoffkonzentrationen gemessen, die durch Unterschiede der Unterbodeneigenschaften sowie der in Funktionstüchtigkeit des Dränsystems bedingt sein könnten. Für viele Fragestellungen ist bei gleichbleibender Probenzahl eine ereignisbezogene Beprobung einem ganzjährigen oder jahreszeitlich gleichmäßigen Beprobungsraster vorzuziehen. Die Lagerung der Wasserproben bei unterschiedlichen Temperaturen zeigte einen vergleichsweise geringen Effekt auf die Stoffkonzentration.