Schlagwort-Archive: Wasserwirtschaft

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.

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.

Hydrologische Bemessungspraxis im Wandel der Zeiten

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

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.

Analyse jüngerer Niedrigwasserabflüsse im tschechischen Elbeeinzugsgebiet

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

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.

Entwicklung und Aufgaben des gewässerkundlichen Dienstes in Bayern

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

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.

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

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.

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

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

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.

Mediengestützte Ausbildung in der Wasserwirtschaft – aktuelle Fallbeispiele

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 57. Jahrgang, Heft 3, Juni 2013

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
57. Jahrgang, Heft 3,
Juni 2013

Autor/Autorin:
Heribert Nacken und Johannes Cullmann

Schlagworte:
Aus- und Fortbildung, Bildungsangebote, didaktische Prinzipien, mediengestützte Wissensvermittlung, Wasserwirtschaft

Zitierung:
Nacken, H. , Cullmann, J.(2013):
Mediengestützte Ausbildung in der Wasserwirtschaft – aktuelle Fallbeispiele; DOI: 10.5675/HyWa_2013,3_6

Wirkungsabschätzung von Unsicherheiten der Klimamodellierung in Abflussprojektionen – Auswertung eines Multimodell-Ensembles im Rheingebiet

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 5, Oktober 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 5,
Oktober 2009

Autor/Autorin:
Peter Krahe, Enno Nilson, Maria Carambia, Thomas Maurer, Lorenzo Tomassini, Katharina Bülow, Daniela Jacob und Hans Moser

Schlagworte:
Abflussprojektion, Anpassungsmaßnahmen, Binnenschifffahrt, globale Klimaprojektion, Klimawandel, Multimodell Ensemble, regionale Klimaprojektion, Unsicherheitsanalyse

Im Rahmen nationaler Forschungsprojekte und des EU-Forschungsprojektes ENSEMBLES steht ein ständig zunehmendes, durch verschiedene Kombinationen von globalen und regionalen Simulationen dynamischer und statistischer Klimamodelle erzeugtes Ensemble von Klimaprojektionen zur Verfügung. Dieses wurde unter Verwendung des als Wasserhaushaltsmodell betriebenen hydrologischen Modells HBV-SMHI in ein entsprechendes Ensemble von Abflussprojektionen an Pegelmessstationen des internationalen Rheineinzugsgebiets transformiert. Die statistische Analyse dieses Ensembles liefert nicht nur eine Abschätzung der Bandbreite der künftig möglichen Änderung relevanter Abflusskenngrößen, sondern ermöglicht es auch, den relativen Beitrag systembedingter (aleatorischer) und methodisch bedingter (epistemischer) Unsicherheiten zu unterscheiden. Dies bildet eine wichtige Grundlage für die Bewertung von Klima- und Abflussprojektionen im Hinblick auf die Beantwortung von Fragen zur Notwendigkeit und Wirksamkeit möglicher verkehrswasserwirtschaftlicher Anpassungsmaßnahmen. Die Vorgehensweise wird am Beispiel des vieljährigen mittleren monatlichen Abflusses (MoMQ) am Pegel Köln in der Periode 2021-2050 sowie anhand von Änderungssignalen des MoMQ an den Pegeln Köln/Rhein und Raunheim/Main im Vergleich der Perioden 2021-2050 und 1971-2000 illustriert. Die Datengrundlagen sind noch zu ergänzen sowie einer umfassenderen Analyse und Bewertung zu unterziehen. Es zeigt sich jedoch bereits jetzt, dass bei der Diskussion der möglichen Änderung im Abflussverhalten großer Flüsse in Folge des globalen Klimawandels weder die dem Klimasystem innewohnende Variabilität noch die sich aus der Modellierung des globalen Klimas ergebende Unsicherheit vernachlässigt werden darf. Die Unsicherheit, die den Regionalisierungsverfahren zuzuschreiben ist, nimmt sich im Vergleich dazu gering aus.

Einfluss unterschiedlicher Waldbestockung auf die Abflussbildung – ein Beispiel aus einem Wassereinzugsgebiet im Frankenwald

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 53. Jahrgang, Heft 2, April 2009

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung
53. Jahrgang, Heft 2,
April 2009

Autor/Autorin:
Bastian Nordmann, Axel Göttlein und Franz Binder

Schlagworte:
Abflussbildung, Waldbestockung, Wasserspeicherkapazität

Hochwasser sind natürliche Ereignisse, die sich nicht vollständig verhindern lassen. Sie traten bereits lange Zeit vor der Veränderung der Landnutzung durch den Menschen auf. Erst durch die zunehmende Besiedelung natürlicher Überschwemmungsräume durch wirtschaftliche und siedlungspolitische Entwicklungen erreicht das Hochwasser die heutigen hohen Schadpotentiale (BAYERISCHES LANDESAMT FÜR WASSERWIRTSCHAFT 2004). Unabhängig von der anthropogenen Beeinflussung fragt man sich zunehmend, ob nicht durch die Baumartenwahl am Entstehungsort des Abflusses das Wasserrückhaltepotential der Waldflächen gesteigert werden kann. Tief wurzelnde Bäume lockern den Boden und erschließen verdichtete Bodenhorizonte. Sie schaffen Fließbahnen in die Tiefe und könnten so die Wasserspeicherkapazität verdichteter Böden erhöhen. Vom bayerischen Staatsministerium für Landwirtschaft und Forsten wurde dazu ein Projekt finanziert, das sich mit dem „Beitrag der Forstwirtschaft auf den vorbeugenden Hochwasserschutz – Integrale Klassifizierung der Waldflächen“ näher beschäftigen soll. Der hier vorgestellte Teilaspekt des Projektes befasst sich mit der Erfassung des dominierenden und hochwasserauslösenden Abflussprozesses am Beispiel eines Untersuchungsgebietes im Frankenwald und dessen mögliche Beeinflussung durch die Baumartenwahl. Dazu wurden künstliche Starkregenereignisse mit einer Intensität von 50 mm/h in Fichten- (Picea abies L. Karst.) und Buchen/Bergahorn-Mischbeständen (Fagus sylvatica L., Acer pseudoplatanus L.) durchgeführt, die auftretenden Abflüsse aufgefangen und miteinander verglichen.

 

Die wasserabhängigen Landökosysteme. Gibt es gemeinsame Strategien von Wasserwirtschaft und Naturschutz zu deren Schutz und Erhalt?

Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 51. Jahrgang, Heft 6, Dezember 2007

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
51. Jahrgang, Heft 6,
Dezember 2007

Autorin/Autor:
Werner Konold

Schlagworte:
Wasserwirtschaft, Naturschutz, Strategien, wasserabhängige Landökosysteme, Wasserrahmenrichtlinie, Feuchtgebiete

Zitierung:
KONOLD, W.: Die wasserabhängigen Landökosysteme. Gibt es gemeinsame Strategien von Wasserwirtschaft und Naturschutz zu deren Schutz und Erhalt? – Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 51 (6), 257–266

Zwischen der Wasserwirtschaft und dem Naturschutz werden bis auf den heutigen Tag zum Teil harte Konflikte ausgetragen, die oft genug zu einer Sprachlosigkeit oder aber einem gezielten Nichtverstehenwollen geführt haben. Dabei gibt es viele und eigentlich ganz offenkundige Synergien. Diese sollen mit einem Blick auf verschiedene Zeitschichten am Beispiel der „wasserabhängigen Landökosysteme“, wie ein breites Spektrum von Feuchtgebieten von der Wasserrahmenrichtlinie etwas sperrig bezeichnet wird, aufgezeigt werden.