Description: In den vergangenen Jahren wurde in Kooperation mit der Bundesanstalt für Gewässerkunde, Außenstelle Berlin, ein Modell entwickelt, programmiert und angewendet, das die wichtigsten Größen des Wasserhaushaltes berechnet. Die etwa 25 erforderlichen Grunddaten bzw. Eingangsparameter konnten für jede der ca. 25 000 Einzelflächen aus dem Umweltinformationssystem (UIS) zur Verfügung gestellt werden. Das von Glugla entwickelte Abflußbildungsmodell ABIMO ist auf der Grundlage bereits seit den 70er Jahren entwickelter Modelle zur Berechnung des Grundwasserdargebots entstanden, und um Bausteine erweitert worden, die der speziellen Situation in urbanen Gebieten Rechnung tragen. Diese Erweiterung wurde gutachterlich durch das Institut für Ökologie (Bodenkunde) der TU Berlin und durch eine Diplomarbeit am Fachbereich Geographie der FU Berlin unterstützt. Bei der rechentechnischen Realisierung, die durch ein externes Softwarebüro erfolgte, wurde es außerdem an die spezielle Datenlage in Berlin angepaßt. Das Berechnungsverfahren ermittelt zunächst die tatsächliche Verdunstung, um den Gesamtabfluß (Niederschlag minus Verdunstung) zu errechnen. Im zweiten Arbeitsschritt wird der Oberflächenabfluß als Teil des Gesamtabflusses bestimmt. Die Differenz aus Gesamtabfluß und Oberflächenabfluß bildet dann den Versickerungsanteil. Einen Eindruck von der Komplexität des Verfahrens vermittelt Abb. 2. Der Gesamtabfluß wird aus der Differenz der langjährigen Jahresmittelwerte des Niederschlags und der realen Verdunstung berechnet. Die reale Verdunstung , wie sie im Mittel tatsächlich an Standorten und in Gebieten auftritt, wird aus den wichtigsten Einflußgrößen Niederschlag und potentielle Verdunstung sowie den mittleren Speichereigenschaften der verdunstenden Flächen berechnet. Bei ausreichender Feuchtezufuhr zur verdunstenden Fläche nähert sich die reale Verdunstung der potentiellen. Die reale Verdunstung wird zusätzlich durch die Speichereigenschaften der verdunstenden Fläche modifiziert. Höhere Speicherwirkung (z. B. größere Bindigkeit des Bodens und größere Durchwurzelungstiefe) bewirkt eine höhere Verdunstung. Dem aufgezeigten Zusammenhang zwischen den mehrjährigen Mittelwerten der realen Verdunstung einerseits sowie des Niederschlags, der potentiellen Verdunstung und der Verdunstungseffektivität des Standorts andererseits genügt die Beziehung nach Bagrov (vgl. Glugla et al. 1971, Glugla et al. 1976, Bamberg et al. 1981 und Abb. 3). Die Bagrov-Beziehung beruht auf der Auswertung langjähriger Lysimeter-Versuche und beschreibt das nichtlineare Verhältnis zwischen Niederschlag und Verdunstung in Abhängigkeit von den Standorteigenschaften. Mit der Bagrov-Beziehung kann bei Kenntnis der Klimagrößen Niederschlag P und potentielle Verdunstung EP (Quotient P/EP) sowie des Effektivitätsparameters n der Quotient reale Verdunstung / potentielle Verdunstung (ER/EP) und somit die reale Verdunstung ER für Standorte und Gebiete ohne Grundwassereinfluß ermittelt werden. Zur Berechnung der grundwasserbeeinflußten Verdunstung wird ebenfalls das Bagrov-Verfahren in modifizierter Form genutzt, indem die mittlere Kapillarwasserzufuhr aus dem Grundwasser dem Niederschlag zugerechnet wird. Mit wachsendem Niederschlag P nähert sich die reale Verdunstung ER der potentiellen Verdunstung EP, d. h. der Quotient ER/EP nähert sich dem Wert 1. Bei abnehmendem Niederschlag P (P/EP geht gegen den Wert 0) nähert sich die reale Verdunstung ER dem Niederschlag P. Die Intensität, mit der diese Randbedingungen erreicht werden, wird durch die Speichereigenschaften der verdunstenden Fläche (Effektivitätsparameter n) verändert. Die Speichereigenschaften des Standorts werden insbesondere durch die Nutzungsform (zunehmende Speicherwirksamkeit in der Reihenfolge versiegelte Fläche, vegetationsloser Boden, landwirtschaftliche, gärtnerische bzw. forstliche Nutzung) sowie die Bodenart (zunehmende Speicherwirksamkeit mit höherer Bindigkeit des Bodens) bestimmt. Maß für die Speicherwirksamkeit des unversiegelten Bodens ist die nutzbare Feldkapazität als Differenz der Feuchtewerte des Bodens für Feldkapazität (Beginn der Wasserversickerung im Boden) und für den permanenten Welkepunkt (bleibende Trockenschäden an den Pflanzen). Weitere Landnutzungsfaktoren, wie Hektarertrag, Baumart und -alter, modifizieren den Parameterwert n. Der Parameter n wurde in Auswertung von Beobachtungsergebnissen zahlreicher in- und ausländischer Lysimeterstationen und von Wasserhaushaltsuntersuchungen in Flußeinzugsgebieten quantifiziert. Für Standorte und Gebiete mit flurnahem Grundwasser tritt infolge Kapillaraufstiegs von Grundwasser in die verdunstungsbeeinflußte Bodenzone je nach Grundwasser-Flurabstand und Bodeneigenschaften eine gegenüber grundwasserunbeeinflußten Bedingungen erhöhte Verdunstung auf. Die Abflußbildung vermindert sich. Übersteigt die reale Verdunstung den Niederschlag, tritt Wasserzehrung auf, und die Werte für die Abflußbildung werden negativ (z. B. Fluß- und Seeniederungen). Bei Gewässerflächen tritt infolge höheren Wärmeangebots (geringeres Reflexionsvermögen der Einstrahlung) eine gegenüber Landflächen erhöhte potentielle Verdunstung auf. Die tatsächliche Gewässerverdunstung wird näherungsweise dieser erhöhten potentiellen Verdunstung gleichgesetzt. Punktuelle Versickerung, z. B. durch die Grundwasseranreicherunganlagen der Wasserwerke wurde nicht berücksichtigt. Bei gärtnerischer Nutzung (Kleingärten) wurde zum Niederschlag für die Bewässerung ein einheitlicher Näherungswert addiert. Nachdem der mittlere Gesamtabfluß als Differenz aus Niederschlag und realer Verdunstung berechnet wurde, wird nun in einem zweiten Arbeitsschritt der Oberflächenabfluß bestimmt. Auf Dachflächen, die in die Kanalisation entwässern, entspricht der Oberflächenabfluß dem Gesamtabfluß. Flächen, die nicht an die Kanalisation angeschlossen sind, erzeugen keinen Oberflächenabfluß. Unbebaut versiegelte Flächen infiltrieren abhängig von der Art der Oberflächenbeläge (Belagsarten) einen Teil des Abflusses in den Untergrund. Dieser Infiltrationsfaktor ist abhängig von der Breite, dem Alter und der Art der Fugen. Der nicht versickernde Abfluß wird – abhängig von dem Anschlußgrad an die Kanalisation – als Oberflächenabfluß über die Kanalisation abgeleitet oder versickert, sofern er nicht von der Kanalisation erfaßt, am Rande der versiegelten Flächen. Ebenso versickern die Anteile der nicht an die Kanalisation angeschlossenen Dachflächen (vgl. Tab. 1). Die Differenz aus Gesamtabfluß und Oberflächenabfluß entspricht somit der Versickerung als Ausgangsgröße für die Grundwasserneubildung. Für die Anwendung des Verfahrens für urbane Gebiete mußten die Parameter n und die Infiltrationsfaktoren für die unterschiedlichen Versiegelungsmaterialien bestimmt werden. Hierzu wurden sowohl Lysimeterversuche mit verschiedenen Versiegelungsmaterialien als auch Berechnungen zum Benetzungsverlust ausgewertet (vgl. Wessolek/Facklam 1997). Die gewählten Größen für die genannten Parameter sind in Tab. 2 aufgeführt. Die mit dem Alterungsprozeß durch Verdichtung und Verschlämmung der Fugen einhergehende Veränderung dieser Parameter wurde dabei berücksichtigt. Aufgrund nach wie vor unzureichender wissenschaftlicher Grundlagen sind die Angaben jedoch noch mit gewissen Unsicherheiten verbunden. Darüber hinaus wäre für hydrologische Fragestellungen eine andere Zusammenfassung der Belagsarten zu Belagsklassen wünschenswert. Im Ergebnis der Berechnungen liegen für die 25 000 Einzelflächen langjährige Mittelwerte für den Gesamtabfluß, den Oberflächenabfluß und die Versickerung vor. Die Werte wurden klassifiziert in mm/Jahr in den vorliegenden Karten dargestellt; die Gesamtmengen in m³/Jahr wurden ebenfalls errechnet und bilanziert. Es muß beachtet werden, daß die dargestellten Werte Mittelwerte über die als einheitliche Flächen dargestellten Blöcke sind, die in der Realität inhomogene Strukturen aufweisen. Die Abflüsse versiegelter und unversiegelter Flächen werden hier zu einem Durchschnittswert pro Block gemittelt. Außerdem werden die Abflüsse der Straßen den angrenzenden Blöcken zugeschlagen. Aus den Karten kann z.B. nicht abgelesen werden, wie hoch die Versickerungsleistung eines m² unversiegelten Bodens ist. Hierzu sind im Rahmen des Umweltinformationssystems spezielle ebenfalls flächendeckende und blockbezogene Auswertungen vorgenommen worden.
Types:
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Origin: /Land/Berlin/Umweltatlas
Tags: Niederschlagsintensität ? Grundwasserneubildung ? Verschlammung ? Berlin ? Baum ? Trockenschaden ? Gartenbau ? Kanalisation ? Ökologie ? Oberflächenabfluss ? Verschlämmung ? Grundwasserdargebot ? Kleingarten ? Umweltinformationssystem ? Verdunstung ? Verfahrensparameter ? Karte ? Bodenkunde ? Ernteertrag ? Urbanes Gebiet ? Welkepunkt ? Wasserversorgungsanlage ? Pflanze ? Grundwasser ? Untergrund ? Bewässerung ? Feldkapazität ? Bodenart ? Jahresmittelwert ? Landfläche ? Berechnungsverfahren ? Forstwirtschaft ? Klimaelement ? Niederschlag ? Mittelwert ? Versickerung ? Versiegelte Fläche ? Wasserhaushalt ?
Region: Berlin, Stadt
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License: other-closed
Language: Deutsch
Issued: 2023-04-13
Time ranges: 2023-04-13 - 2023-04-13
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