Integration urbaner Gewässer – Entwicklung, Bilanz und neue Herausforderungen

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.

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

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.

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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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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.

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

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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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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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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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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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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.

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Untersuchung von Niederschlagswassermanagementsystemen und deren stofflicher Wirkung auf den Vorfluter mittels hochaufgelöster Ereignisbeprobung

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
57. Jahrgang, Heft 4,
August 2013

Autor/Autorin:
Berenike Meyer, Reinhard Bierl, Sabine Keßler und Andreas Krein

Schlagworte:
Abflussentstehung, Chemodynamik, Mischkanalsystem, Niederschlagswasserbewirtschaftung, Stoffhaushalt, Trennkanalsystem

Zitierung:
Meyer, B., Bierl, R. & Klein, A.(2013):Untersuchung von Niederschlagswassermanagementsystemen und deren stofflicher Wirkung auf den Vorfluter mittels hochaufgelöster Ereignisbeprobung;
DOI: 10.5675/HyWa_2013,4_2

Fachartikel 10.5675/HyWa_2013,4_2

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Kalibrierung eines Bodenwasserhaushaltsmodells mit einer kombinierten Zielfunktion für die Optimierung der Wasserretentionskurve

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
57. Jahrgang, Heft 4,
August 2013

Autor/Autorin:
Jannis Groh, Heike Puhlmann und Klaus von Wilpert

Schlagworte:
Bodenwasserhaushalt, Parameteroptimierung, SCEM-UA-Algorithmus, Sensitivitätsanalyse

Zitierung:
Groh, J. , Puhlmann, H. & K. von Wilpert (2013):Kalibrierung eines Bodenwasserhaushaltsmodells mit einer kombinierten Zielfunktion für die Optimierung der Wasserretentionskurve;
DOI: 10.5675/HyWa_2013,4_1

Fachartikel 10.5675/HyWa_2013,4_1

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

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.

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

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.

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Methodische Aspekte zum Monitoring der Wasserqualität künstlich entwässerter Tieflandeinzugsgebiete

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.

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Einfluss des prognostizierten globalen Wandels auf die Sickerwasserparameter von Böden

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
51. Jahrgang, Heft 4,
August 2007

Autorin/Autor:
Dietmar Klotz

Schlagworte:
Sickerwasser, globaler Wandel, Prognose, Lysimeter, Temperatur, Sickerwassergeschwindigkeit

Zitierung:
Klotz, D. (2007): Einfluss des prognostizierten globalen Wandels auf die Sickerwasserparameter von Böden. – Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 51 (4), 170–179

Durch den prognostizierten globalen Klimawandel werden u.a. Temperaturerhöhungen von bis ca. 5 °C erwartet. Deshalb wird in Sedimentsäulen im Labor der Temperatureinfluss auf die hydraulischen Eigenschaften von Sickerwasserleitern, in Bodenlysimetern im Freiland der Einfluss einer Temperaturerhöhung um 3 °C auf die Sickerwassermenge verschiedener Böden und auf die Sickerwassergeschwindigkeit untersucht.

Gesamtes HyWa Heft 4, 2007

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Ansätze zur Integration von landwirtschaftlichen Drainagen in die Modellierung des Landschaftswasserhaushalts von mesoskaligen Tieflandeinzugsgebieten

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
51. Jahrgang, Heft 4,
August 2007

Autorin/Autor:
Nicola Fohrer, Britta Schmalz, Filipa Tavares und Jona Golon

Schlagworte:
Drainage, Wasserhaushalt, Abflussverhalten, Modellierung, Mesoskale, Tiefland, SWAT, ökohydrologische Modellierung

Zitierung:
FOHRER, N., B. SCHMALZ, F. TAVARES & J. GOLON (2007): Ansätze zur Integration von landwirtschaftlichen Drainagen in die Modellierung des Landschaftswasserhaushalts von mesoskaligen Tieflandeinzugsgebieten. – Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 51 (4), 164–169

Der Landschaftswasserhaushalt von Einzugsgebieten des Norddeutschen Tieflands ist durch meliorative und wasserbauliche Eingriffe in starkem Maße anthropogen geprägt. Insbesondere die großräumige Drainierung landwirtschaftlicher Flächen beeinflusst
nachhaltig das Abflussverhalten und stellt einen bevorzugten Eintragspfad für Agrochemikalien in Oberflächengewässer dar. Flächendeckende Informationen zum Anteil der drainierten Flächen und deren räumliche Lage sind nicht systematisch erfasst worden,
so dass hier ein großer Unsicherheitsbereich für die ökohydrologische Modellierung entsteht. In der vorliegenden Arbeit wird ein GIS-gestütztes Verfahren zur Abschätzung der Verteilung drainierter Flächen auf der Mesoskale vorgestellt und für ein Norddeutsches
Tieflandeinzugsgebiet exemplarisch angewendet. Die Ergebnisse dieses Verfahrens werden in die ökohydrologische Modellierung mit dem Modell SWAT einbezogen, und es wird analysiert, inwieweit die Berücksichtigung der Drainageflächen die Modellierung des Landschaftswasserhaushalts verbessert.

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Modellierung von Arsen in der Mulde

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
50. Jahrgang, Heft 4,
August 2006

Autorin/Autor:
Christiane Zarfl, Jörg Klasmeier und Michael Matthies

Schlagworte:
Arsen, Elbehochwasser, Mulde, inverse Modellierung, Schwebstoffe

Zitierung:
ZARFL, C., J. KLASMEIER & M. MATTHIES (2006): Modellierung von Arsen in der Mulde. – Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 50 (4), 169–177

Ausgehend vom Elbe-Hochwasser 2002, das die Frage der zusätzlichen Mobilisierung von Schwermetallen aus dem Sediment aufwarf, wurde die Normalsituation der Arsenbelastung im Einzugsgebiet der Mulde, einem Nebenfluss der Elbe, analysiert. Auf der Basis von vier Messkampagnen aus den Jahren 1992 und 1993 wurde ein datenbasiertes Massenbilanzmodell erstellt und kalibriert, das die gemessenen Arsenkonzentrationen gut abbildet. Durch inverse Modellierung konnten die Eintragsfrachten aus verschiedenen Quellen bestimmt werden. Neben einer erhöhten geogenen Hintergrundbelastung wird Arsen durch Erosion, Abschwemmung und Auslaugung aus den Halden der Bergbau- und Verhüttungsregionen des Einzugsgebietes in das Gewässer eingetragen. Die Analyse der Daten und Modellrechnungen ergab, dass so die Nebenflüsse Zschopau und das Schwarzwasser stark zur Arsenbelastung des Mulde-Hauptlaufes beitragen. Da alle vier Messkampagnen in Zeiten mit nur geringen Niederschlägen durchgeführt wurden, ist keine Aussage über einen erhöhten Eintrag durch Niederschlagsereignisse möglich. Der Muldestausee in der Vereinigten Mulde (bei Bitterfeld) stellt eine Schwebstoffsenke und somit auch eine Senke für das partikulär gebundene Arsen dar, das mit dem Schwebstoff zu 63 % im See sedimentiert. Anhand des Modells konnte gezeigt werden, dass diese Senke den beobachteten Konzentrationssprung in den Messergebnissen erklären kann. Stromabwärts von Muldenstein bewirkt eine Erhöhung des Eisengehaltes der Partikel eine verstärkte Arsensorption an den Partikeln, wodurch sich das Verhältnis zwischen partikulär gebundenem und gelöstem Arsen (ausgedrückt als Verteilungskoeffizient Kd) um eine Größenordnung erhöht (von 34 auf 388 m³/kg). Beim Vergleich der Modellergebnisse mit den gemessenen Arsenkonzentrationen fällt allerdings eine Unterschätzung der Werte in der Freiberger Mulde (v.a. in der gelösten Phase) auf. Es wird vermutet, dass hier zusätzliche, diffuse Arseneinträge stattfinden, die mit den vorliegenden Informationen und Daten noch nicht näher spezifiziert werden können. Es wurde ein Referenzszenario aus mittleren Parameterwerten erstellt, das die durchschnittlichen Arsenkonzentrationen unter Normalbedingungen im Einzugsgebiet der Mulde widerspiegelt. Ein Vergleich des Referenzszenarios mit Messergebnissen des Jahres 2003 zeigt, dass die Einträge aus den Halden über lange Zeit eine konstante Quellstärke aufweisen und sich die Situation nach dem Hochwasser wieder auf Normalbedingungen eingestellt hat. Weitere Untersuchungen, auch im Hinblick auf die Einträge bei Starkregenereignissen, benötigen eine zeitlich höher aufgelöste Datenbasis und zusätzliche Messungen in den stark belasteten Nebenflüssen.

Gesamtes HyWa Heft 4, 2006

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Extreme Hochwasserereignisse an deutschen Talsperren

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
50. Jahrgang, Heft 4,
August 2006

Autorin/Autor:
Bastian Klein, Andreas Schumann und Markus Pahlo

Schlagworte:
Hochwasser, Talsperren, Bemessung, Hüllkurven, Hochwasserrückhalt

Zitierung:
KLEIN, B., A. SCHUMANN & M. PAHLOW (2006): Extreme Hochwasserereignisse an deutschen Talsperren. – Hydrologie und Wasserbewirtschaftung 50 (4), 162–168

Für die hydrologische Bemessung von Talsperren und Hochwasserrückhaltebecken werden Bemessungsereignisse benötigt, die mit Hilfe statistischer oder deterministischer Methoden abgeschätzt werden können. Um den Wissensstand über extreme Ereignisse mit gemessenen Daten zu verbessern, bereitet die Arbeitsgruppe „Dams and Floods“ des „Club for European National Committees” der ICOLD (International Commission of Large Dams) eine Sammlung beobachteter extremer Hochwasserereignisse an Talsperren und Hochwasserrückhaltebecken in Europa vor. Mit diesen Daten können gewählte Bemessungsereignisse verglichen und auf ihre Realitätsnähe überprüft werden.
Die hierfür von deutschen Talsperrenbetreibern erhobenen Daten werden mit Hüllkurven aus der Literatur verglichen und für Plausibilitätsprüfungen der Abschätzungen extremer Ereignisse an deutschen Talsperren und Hochwasserrückhaltebecken aufbereitet.

Gesamtes HyWa Heft 4, 2006

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Das GLOWA Volta Projekt: Untersuchungen zum nachhaltigen Umgang mit der Ressource Wasser im Voltabecken von West Afrika

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
49. Jahrgang, Heft 4,
August 2005

Autorin/Autor:
Eva Youkhana, Bianca Arendt, Harald Kunstmann, Nicola Martin, Charles Rodgers und Paul L.G. Vlek

Schlagworte:
GLOWA, Voltabecken, Wasserhaushalt, Messnetz, Decision Support System , globaler Wandel

Das GLOWA Volta Projekt ist ein interdisziplinäres Forschungsprojekt, das sich im Rahmen des Programms “Globaler Wandel des Wasserkreislaufs” (GLOWA) mit dem Wasserhaushalt im westafrikanischen Voltabecken befasst. Übergeordnetes Ziel des Projektes ist es, Entscheidungsträgern im Wassersektor in Ghana und in Burkina Faso ein Entscheidungsunterstützungssystem an die Hand zu geben, das die Umsetzung einer nachhaltigen integrierten Wasserbewirtschaftung erleichtern soll. Dies wird technisch erreicht durch eine Kombination von hydrologischen und meteorologischen Beobachtungsmessnetzen, sozioökonomischen Untersuchungen, umfangreichen Simulationsmethoden in den verschiedenen Forschungsdisziplinen sowie einer engen Verzahnung mit lokalen Einrichtungen und Entscheidungsträgern. Der vorliegende Artikel gibt eine Zusammenfassung über Ziele, wissenschaftliche Methoden und ausgewählte erste Ergebnisse des Projekts. Der Anstoß eines politischen Dialogs, der die Integration des Decision Support System (DSS) in die regionalen Bewirtschaftungsstrategien erst ermöglicht, wird abschließend erörtert.

Gesamtes HyWa Heft 4, 2005

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Die Bedeutung der Gerinneprozesse für die Verknüpfung von Abflussbildung und Stofftransport – eine Analyse mit Hilfe künstlicher Hochwasserwellen in zwei mesoskaligen Mittelgebirgseinzugsgebieten

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
49. Jahrgang, Heft 4,
August 2005

Autorin/Autor:
Andreas Kurtenbach, Andreas Krein, Wolfhard Symader

Schlagworte:
Abflussbildung, Stofftransport, Hochwasser, Mittelgebirge, Gerinneprozesse, Schwebstoffe

Die hydrologische und gewässerchemische Antwort eines Einzugsgebietes auf einen Niederschlagsimpuls setzt sich stets aus zwei Teilprozessgruppen zusammen. Die eine Prozessgruppe umfasst die raumzeitliche Dynamik der Quellenaktivierung und Transportwege des Wassers im Einzugsgebiet und die andere Prozessgruppe beschreibt die im Gerinne und verzweigten Gewässernetz ablaufenden Prozesse. Die Überlagerung beider Prozessgruppen im Verlauf von natürlichen Hochwasserereignissen führt zu komplexen Mustern interagierender Prozesse, die die Interpretation der Messsignale an einem Pegel sowie die Analyse von Hochwasserentstehung und fluviatilem Schadstofftransport erschweren. Sollen jedoch gewässerchemische Reaktionen auf einem Niederschlagsimpuls modelliert werden, um als Basis für ein Umweltmanagement zu dienen, müssen die relevanten Prozesse extrahiert und in beide Prozessgruppen getrennt erfasst werden.

Gesamtes HyWa Heft 4, 2005

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Saisonale und räumliche Variabilität gelöster organischer Kohlenstoffverbindungen in Fließgewässern des nordostdeutschen Tieflandes

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
49. Jahrgang, Heft 4,
August 2005

Autorin/Autor:
Anke Sachse, Jörg Gelbrecht und Christian E.W. Steinberg

Schlagworte:
organische Kohlenstoffverbindungen, Fließgewässer, Tiefland, Variabilität

Die Konzentration und Zusammensetzung gelöster organischer Kohlenstoffverbindungen in Gewässern ist abgängig von allochthonen und autochthonen Quellen und Stoffumsetzungsprozessen. Um diese unterschiedlichen Eintagspfade und Prozesse zu unterscheiden, wurden Jahresdynamiken verschiedener Fließgewässerabschnitte aufgenommen, die von verschiedenen Einzugsgebietsstrukturen beeinflusst waren. Neben dem gelösten organischen Kohlenstoff als Summenparameter (DOC) wurden zusätzlich Verbindungsklassen wie Huminstoffe, Polysacharide und niedermolekulare Verbindungen quantifiziert und teilweise qualifiziert. In einigen Gewässerabschnitten war eine Erhöhung des DOC und der Huminstoffe durch den Einfluss von Niedermooren zu erkennen. In einem anderen Fließabschnitt fand eine Abnahme des DOC durch eine Verdünnung mit DOC-armen Grundwasser statt. Saisonal bedingte Einträge wie die autochthone DOC-Produktion führten zu einer Erhöhung von Polysachariden und niedermolekularen Huminstoffen mit einem geringen Anteil aromatischer Strukturelemente. Dies wurde besonders in der Wachstumsperiode in den Abläufen der durchflossenen Seen deutlich. Im Herbst führten vermutlich verstärkte Einträge aus dem Boden zu steigenden Konzentrationen des DOC und hochmolekularer, hocharomatischer Huminstoffe, besonders in den Fließabschnitten.

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Das Niedrigwasser 2003 in Deutschlands Stromgebieten

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
48. Jahrgang, Heft 4,
August 2004

Autorin/Autor:
Jörg Uwe Belz, Heinz Engel und Peter Krahe

Schlagworte:
Niedrigwasser, Zeitreihenanalyse, Niedrigwasserjahr 2003

Das Jahr 2003 ging mit zahlreichen Hitzerekorden in die mitteleuropäische Witterungsgeschichte ein. Seine Folgen waren allerdings nicht allein über Wochen hinweg gut gefüllte Schwimmbäder und ausgedehnte Grillpartys in der Nachbarschaft – viele Bereiche des täglichen Lebens und der Volkswirtschaft litten unter Hitze und Wassermangel. Dies galt insbesondere auch für die Wasserwirtschaft und die Binnenschifffahrt. Die Abladetiefen in den Wasserstraßen wurden drastisch verringert, auf einigen Flüssen musste der Frachtverkehr abschnittsweise sogar eingestellt werden (Elbe). Vereinzelt kam es zu Schiffshavarien in den verengten und dichter befahrenen Fahrrinnen.

Die nachfolgende Analyse des Niedrigwassers in Deutschland erfolgt anhand der Aufzeichnungen repräsentativer Pegelstationen der großen Einzugsgebiete. Berücksichtigt wurden in diesem Zusammenhang Hofkirchen (Donau), Maxau (Rhein), Köln (Rhein), Dresden (Elbe), Neu Darchau (Elbe), Hohensaaten-Finow (Oder), Intschede (Weser) und Versen (Ems). Hierzu verwertbare Pegeldaten lagen bis zum Ende des März 2004 vor; mithin ist also das hydrologisch vom 1.4.2003 bis 31.3.2004 definierte Niedrigwasserjahr 2003 voll abgedeckt. Allerdings konnten ab Frühjahr 2003 zumeist nur plausibilisierte (noch ungeprüfte) Rohdaten verwendet werden, was allerdings aus Aktualitätsgründen gerechtfertigt erschien.

Gesamtes HyWa Heft 4, 2004

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Niedrigwasser und Dürre – Eine europäische Perspektive

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
48. Jahrgang, Heft 4,
August 2004

Autorin/Autor:
Siegfried Demuth

Schlagworte:
Niedrigwasser, Dürre, Trockenperiode

Der schnelle Wechsel von Hoch- und Niedrigwasserereignissen in den letzten Jahren hat zu Befürchtungen Anlass gegeben, dass sich die Dynamik des Wasserkreislaufs als Folge der globalen Erwärmung intensiviert. Die Hitzewelle im vergangen Jahr hat nicht nur Deutschland, sondern auch große Gebiete in Mittel-, West- und Südeuropa erfasst. Betroffen waren insbesondere Frankreich, Spanien, Portugal, Italien, Deutschland, Schweiz, Österreich, England, die Beneluxstaaten, Polen, die Slowakei, Kroatien, Rumänien und Ungarn. Kroatien wurde von der schwersten Dürre seit 50 Jahren heimgesucht. Die Hitzeperiode dauerte über drei Monate und die Sachschäden, insbesondere in der Agrar- und Forstwirtschaft, verursacht durch Ernteausfälle und großflächige Waldbrände, beliefen sich auf über 10,6 Mrd. € (Münchener Rück 2004). So lagen die Temperaturen im Jahr 2003 in ganz Deutschland im Mittel um ca. 3,4 °C über den Durchschnittswerten des Zeitraums 1961-1990, das entspricht einer Jährlichkeit von 450 Jahren. Im Gegensatz zur räumlichen Ausdehnung von Hochwasser haben die Dürre-Flächen eine ernorme Ausdehnung. Die durch Dürre beeinträchtigten Flächen lagen im vergangenen Jahr global in der Größenordnung von mehreren Millionen Quadratkilometern.

Die lange Trockenperiode führte in den europäischen Gewässern zu extrem niedrigen Wasserständen, die häufig die tiefsten Werte seit Beginn der Aufzeichnungen erreichten. So fiel z.B. der Wasserstand der Sava, einem Fluss in Kroatien, auf den tiefsten Stand seit 160 Jahren. In zahlreichen Flüssen war die Binnenschifffahrt eingeschränkt und Kraftwerksbetreiber erhielten Ausnahmegenehmigungen für die Einleitung von Kühlwasser um die Stromversorgung nicht zu gefährden, da die Temperaturen der Vorfluter über den zulässigen Werten lagen. Einige Kraftwerksbetreiber mussten jedoch ihre Produktion um bis zu 90 % herunterfahren; als Folge stiegen die Strompreise. Die Wasserversorgung in Deutschland schien jedoch nicht gefährdet zu sein. Es gab keine Berichte über Engpässe in der Versorgung.

Gesamtes HyWa Heft 4, 2004

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Gekoppelte hochaufgelöste Meteorologie-Hydrologie-Simulationen für das alpine Einzugsgebiet der Mangfall

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
47. Jahrgang, Heft 4,
August 2003

Autorin/Autor:
Harald Kunstmann und Christiane Stadler

Schlagworte:
Alpines Einzuggebiet, Mangfall, Hochwasservorhersage, Simulation, WASIM, MM5, Wasserhaushaltsmodell

Will man die Bedeutung des globalen Klimawandels für den Wasserhaushalt einzelner Einzugsgebiete abschätzen oder kurzfristige Hochwasservorhersagen für Quellgebiete verbessern, stößt man auf die grundlegende Frage, inwieweit die Qualität meteorologischer Modelle (bzw. regionaler Klimamodelle) ausreicht, um Niederschlagsabfluss- oder flächendifferenzierte Wasserhaushaltsmodelle antreiben zu können. Vor diesem Hintergrund führten wir hochaufgelöste gekoppelte Meteorologie-Hydrologie-Simulationen für das orographisch komplexe und alpine Einzugsgebiet der Mangfall (Bayern) durch. Für die Untersuchungen koppelten wir in einem 1-Wege Verfahren das mesoskalige meteorologische Modell MM5 (z.B. Grell et al. 1994) mit dem Wasserhaushaltsmodell WASIM (Schulla & Jasper 1999). Das Modell wurde mittels beobachteten meteorologischen Stationsdaten an 18 Pegeln geeicht. Es wird gezeigt, dass für das spezielle Einzugsgebiet in der untersuchten Periode 1997 bei hoher räumlicher Auflösung des meteorologischen Modells die beobachteten Abflüsse gut nachvollzogen werden können.

Fachartikel_HyWa_4_2003_Kunstmann

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Auswirkungen der Oderwasserüberleitung auf die Wasserbewirtschaftung im Berliner Gewässersystem

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
47. Jahrgang, Heft 4,
August 2003

Autorin/Autor:
Albrecht Müller, Gabi Steppuhn, Walther Finke und
Albrecht Haunschild

Schlagworte:
Oder, Oderüberleitung, Wasserbewirtschaftung, Berliner Gewässersystem, Schadstoffe, Schadstoffmischung, Remobilisierung

Ausgehend von den hydrologischen Bedingungen der Scheitelhaltung im Oder-Spree-Kanal und dem durch die Sanierung des Wasserhaushalts des Lausitzer Bergbaureviers im Spreeeinzugsgebiet verminderten Dargebotes werden Auswirkungen einer potenziellen Oderwasserüberleitung auf das Berliner Gewässersystem untersucht. Dazu werden für verschiedene Mischungsverhältnisse von Spree und Oder die Konzentrationen ausgewählter Schadstoffe auf der Grundlage eines Mischungsmodells abgeschätzt. Mögliche Auswirkungen auf die Wasserbeschaffenheit infolge Remobilisierung von Schadstoffen aus Feststoffen werden gesondert betrachtet.

Fachartikel_HyWa_4_2003_Müller

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Persistenz und saisonale Abhängigkeiten in Abflüssen des Rheins

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
46. Jahrgang, Heft 4,
August 2002

Autorin/Autor:
Michael Lohre und Philipp Sibbertsen

Schlagworte:
Persistenz, Abflussverhalten

Das Einzugsgebiet des Rheins mit Anteilen aus Hoch- und Mittelgebirgen sowie Hügel- und Flachland eignet sich besonders dafür, das in vielen Flüssen beobachtete Phänomen der Persistenz, nämlich dass auf hohe bzw. niedrige Abflüsse über längere Zeit ebensolche folgen, zu untersuchen. Aus dem Modellieren von Zeitreihen aus Parametern der Persistenz lassen sich Erkenntnisse für Prognosen extremer Wasserstände und für das Abflussverhalten bei Klimaänderungen gewinnen.

Fachartikel_HyWa_4_2002_Lohre

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Einsatz multivariater statistischer Modelle zur Ermittlung der Zusammenhänge zwischen Biotik und Abiotik sowie Prognose des ökologischen Zustandes von Flussauen

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
46. Jahrgang, Heft 4,
August 2002

Autorin/Autor:
Anke Hettrich und Stephan Rosenzweig

Schlagworte:
Biotik, Abiotik, Ökologie

Schon seit längerem wird bei der Bewirtschaftung von Gewässern die Berücksichtigung ökologischer Zielstellungen erwartet. Die Beurteilung der Auswirkungen wasserbaulicher und wasserwirtschaftlicher Maßnahmen auf den ökologischen Zustand der Flussaue setzt die Kenntnis der Wirkungszusammenhänge in der Natur voraus. Auch im Zusammenhang mit der Wasserrahmenrichtlinie ist die Durchführung einer ökologischen Gesamtbetrachtung anzustreben. Über die Abhängigkeiten der Pflanzen- und Tierarten eines Gebietes von der Ausprägung abiotischer Parameter wie zum Beispiel Grundwasserstand und Bodenart kann auf die ökologischen Folgen anthropogener Veränderungen dieser Randbedingungen geschlossen werden. Zur Ermittlung von Abhängigkeiten zwischen der biotischen und abiotischen Ausstattung eines Raumes werden in den letzten Jahren zunehmend Methoden der multivariaten Statistik, wie Hauptkomponentenanalysen, logistische Regressionen und kanonische Korrespondenzanalysen, eingesetzt. Die Plausibilität der über diese Methoden gewonnenen Modelle kann durch Vergleich mit den erhobenen Daten überprüft werden. Die Bundesanstalt für Gewässerkunde (BfG) entwickelte hierfür das integrierte Flussauen-Modellsystem INFORM (INtegrated FIOodplain Response Model). Aus den Modellergebnissen können planerische Maßnahmen zur Vermeidung bzw. Minimierung von Auswirkungen auf die Umwelt abgeleitet werden. Aufgrund der rasanten technischen Entwicklungen stehen neue, effektive und innovative Möglichkeiten zur Verfügung, Fachwissen einem
breiten Nutzerkreis zur Entscheidungstindung unterbreiten zu können. Die Erkenntnisse können in Entscheidungs-Unterstützungs-Systeme (Decision support system, DSS) münden, welche den Verantwortlichen Möglichkeiten zur vereinfachten Abschätzung der Auswirkungen unterschiedlicher Planungen eröffnen.

Fachartikel_HyWa_4_2002_Hettrich

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Drei Jahrzehnte hydrologische Zusammenarbeit der Staaten des Donaueinzugsgebietes (1971-2000)

Hydrologie und
Wasserbewirtschaftung
45. Jahrgang, Heft 4,
August 2001

Autorin/Autor:
Miklós Domokos

Schlagworte:
Zusammenarbeit, Donaueinzugsgebiet

Die Mittel- und Südosteuropa in einer Länge von 2857 km durchquerende Donau ist mit ihrem langjährigen mittleren Abfluss von 6855 m3s-1, nach der Wolga, der zweitgrößte Fluss Europas und der 21. der Weit. Ihr Einzugsgebiet erstreckt sich südlich der sich von Gibraltar bis zum Nördlichen Ural hinziehenden europäischen Hauptwasserscheide, an deren Nordseite sich die Gebiete der Flüsse vom Rhein bis zum Dnjepr (Abb. 1) erstrecken. Die in der Luftlinie gemessene Entfernung zwischen dem Quellgebiet der Donau im Schwarzwald und ihrer Deltamündung in das Schwarze Meer beträgt 1630 km. Die höchsten Punkte ihrer höhenmäßig stark gegliederten 6320 km langen Wasserscheiden sind an der südlichen Strecke Piz Bernina mit 4049 m, und an der nördlichen der Gipfel Krivai\ in der Hohen Tatra mit 2494 m. Die durchschnittliche Seehöhe des Einzugsgebietes liegt bei 475 m. Es wird gewöhnlich in drei, mit unterschiedlichen hydro- und geographischen Charakteristika gekennzeichnete Hauptregionen unterteilt: in das Obere, das- zwischen dem Deviner Tor (Porta Hungarica, am Zusammenfluss von March und Donau) und dem Eisernen Tor liegende- Mittlere und das Untere Donaugebiet.

Fachartikel_HyWa_4_2002_Domokos

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