Als Grundlage für die Planung und Bewertung von wasserwirtschaftlichen Maßnahmen werden in der Regel umfangreiche Abfluss-Kennwerte, oft in hoher räumlicher Auflösung, benötigt. Das Institut für Wasser und Gewässerentwicklung - Bereich Hydrologie hat Anfang 2000 in Kooperation mit der LUBW damit begonnen, abgestimmte Regionalisierungsverfahren für Baden-Württemberg zu entwickeln. Die neuen Verfahren basieren auf multiplen Regressionsmodellen und erlauben die Beschreibung von Abfluss-Kennwerten auf Basis maßgebender Einzugsgebietskenngrößen und Landschaftsgroßräumen. Die Anpassung und Plausibilisierung der Verfahren erfolgte anhand von Beobachtungszeitreihen an 448 Pegeln in Baden-Württemberg. Über alle Pegel zeigen die Modellanpassungen sehr gute Übereinstimmungen mit den statistisch ermittelten Kennwerten. Mit der Anwendung dieser neuartigen Verfahren wurde es möglich regionalisierte Abfluss-Kennwerte flächendeckend für Baden-Württemberg zu bestimmen und der wasserwirtschaftlichen Praxis zur Verfügung zu stellen. Inzwischen liegen in Baden-Württemberg die Abflusskennwerte für mehr als 13.000 Gewässerstellen bzw. deren Einzugsgebiete vor. Ebenso eine Vielzahl von Abflusslängsschnitte für die wichtigsten Gewässerläufe. Die regionalisierten Abfluss-Kennwerte finden in der wasserwirtschaftlichen Praxis enormen Anklang und sind heute aus der wasserwirtschaftlichen Bearbeitung nicht mehr wegzudenken. Vielmehr wachsen die Anforderungen hinsichtlich Inhalt und Umfang immer weiter. Vom IWG wurden daher in den vergangenen Jahren in mehreren Überarbeitungen kontinuierliche Anpassungen und Weiterentwicklungen vorgenommen. Seit 2007 liegen landesweit für alle baden-württembergische Fließgewässer die wichtigsten Abfluss-Kennwerte wie bspw. Mittlere Abflüsse (MQ), Mittelwerte und Jährlichkeiten von Hochwasserabflüssen (MHQ, HQT), Niedrigwasserabflüssen (MNQ, NQT) und Niedrigwasser-Dauern (MND, NDT) vor. Zudem werden hinsichtlich der Anforderungen der Hochwassergefahrenkarten (HWGK) ein Extremabfluss HQExtrem und zur Bemessung von Hochwasserrückhaltebecken entsprechend DIN 19700 Hochwasserabflüsse mit Jährlichkeiten zwischen T = 200 und 10.000 a abgeschätzt.
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Es ist dringend erforderlich, die relevanten hydrologischen Prozesse in montanen mediterranen Einzugsgebieten zu verstehen, um deren potentielle Änderungen in ihren Funktionen für die Wasserversorgung durch den Klimawandel und Landnutzungsänderungen zu kennen. Daher möchte ich zusammen mit meiner Gastinstitution, dem IDAEA-CSIC in Barcelona, untersuchen, wie die Vegetation, die Böden und das Grundwasser das Speichern, die Mischung, die Abflussbildung, sowie die Evapotranspiration in dem Einzugsgebiet Vallcebre im Nordosten Spaniens beeinflussen. Die Forscher des IDAEA -CSIC haben hydrometrische Daten und stabile Isotope (d2H, d18O) der verschiedenen hydrologischen Kompartimente des Einzugsgebiets gesammelt. Somit liegen Informationen über den Freiland- und Bestandniederschlag, Stammabfluss, Bach- und Grundwasser, sowie Wasser im Boden und der Vegetation vor. Ich plane, diesen umfangreichen Datensatz zur Bestimmung der Verweilzeiten mit neue Methoden anzuwenden, damit sich unser Verständnis von Wasserfluss und Stofftransport in Einzugsgebieten verbessert. Ich werde zunächst testen, wie mittels 'StorAge Selection functions' (Rinaldo et al. 2015) die Dynamik der Verweilzeiten des Abflusses und der Evapotranspiration beschrieben werden können. Des Weiteren habe ich als Ziel die neuen Konzepte der 'young water fraction' (Kirchner 2016) and 'new water fraction' (Kirchner 2017) anzuwenden, um besser die kurzfristige Komponente der Verweilzeiten beschreiben zu können. Diese Methoden sind noch nicht für Mediterrane Einzugsgebiete getestet worden, aber der umfangreiche Datensatz für die Vallcebre Einzugsgebiete ermöglicht die Untersuchung aktueller Fragen der Einzugshydrologie: Können Studien zur Verweilzeit verbessert werden mit höherer Rate der Probennahme von Niederschlag und Abfluss? Wie wirken sich neu erschlossene Daten über Bestandsniederschlag, Stammabfluss, Wurzelwasseraufnahme oder Bodenwasserfluss auf die Analysen aus? Zuletzt werde ich die Information von Tiefenprofilen der Isotopenzusammensetzung von Porenwasser einbeziehen, um hydrologische Modelle zu testen und die Verweilzeiten im Boden mit der Verweilzeit des Einzugsgebietsabflusses in Bezug zu setzen. Letzteres baut auf meine Dissertation und derzeitiger Postdoc-Studien auf.
Parallel zu einem rein statistischen Vorhersageverfahren wurde ein weitgehend deterministisches Flussgebietsmodell erarbeitet, das in Form einzelner hydrologisch-physikalischer Bausteine u.a. die Niederschlagskonzentration, die Abflussbildung und die Abflusstransformation beruecksichtigt. Nach Errichtung des Datenerfassungs- und Uebertragungssystems soll dieses deterministische Modell zunaechst fuer die taegliche Wasserstandsvorhersage am Pegel Maxau eingesetzt werden, wobei eine von der ETH Zuerich erstellte Wasserstandsvorhersage fuer den Pegel Rheinfelden einbezogen wird. Das Modell eignet sich auch zur Wasserstandsvorhersage waehrend fortschreitenden Ausbaus und bei kuenstlichen Abflussregulierungen. Es laesst sich daher vorrangig auch zur Steuerung von Hochwasserwellen einsetzen. Zur Zeit wird das Neckargebiet einbezogen und die Erweiterung auf den Rheinpegel Worms getestet.
Grundwasser dient als lebenswichtige Trinkwasserquelle, doch die steigende Nachfrage übt einen zunehmenden Druck auf lokale Grundwasserleiter aus. Besondere Beachtung gilt Karstgrundwassereinzugsgebiete, die durch eine schnelle Grundwasserneubildung und einen raschen Schadstofftransport gekennzeichnet sind. Die Bewertung der Vulnerabilität von Karstgrundwasserleitern und -quellen stützt sich bisher überwiegend auf statische Methoden, die nur selten integrative betrachtet werden. Es gibt es eine Vielzahl vielversprechender Indikatoren, sowohl nicht quellenspezifischer Art (z. B. elektrische Leitfähigkeit, Trübung, gelöster organischer Kohlenstoff), um schnelle Abflüsse zu erkennen, als auch quellenspezifischer Art (z. B. Metazachlor, Cyclamat, Koffein, Acesulfam), um die Herkunft von Schadstoffen in Karstgrundwasserleitern zu bestimmen. Diesen Indikatoren mangelt es jedoch an eine Prognosefähigkeit, da sie sich auf die Identifizierung von Verunreinigungen in Echtzeit oder die Verfolgung des Ursprungs der Verunreinigungen beschränken. Dieses Projekt zielt darauf ab, neue Methoden für die Echtzeitbewertung der Gefährdung und die Vorhersagemodellierung in Karstgrundwasserleitern zu verbessern und zu entwickeln, indem ein modernes hybrides Abflussmodell (mit räumlich aufgelöster Anreicherung und verklumptem Grundwasser) mit einem indikatorbasierten Ansatz integriert wird, der sowohl nicht quellenspezifische als auch quellenspezifische Indikatoren verwendet. Zu diesem Zweck, wird das hybride Abflussmodell bezüglich der schnellen Abflusskomponente auf der Grundlage nicht quellenspezifischer Indikatoren kalibrieren. Darüber hinaus werden Eintragsherde, wie punktuelle Einträge aus Abwasserüberschlägen und diffuse Einträge aus der Landwirtschaft, in das Modell einbezogen, gekoppelt mit einem reaktiven Stofftransportmodell. Dieser umfassende Ansatz wird es ermöglichen, Zeiträume mit erhöhter schneller Abflusskomponente, die häufig mit Verunreinigungen durch Bakterien, Viren, organische Verbindungen assoziiert ist, und Einträge aus spezifischen Quellen zu identifizieren. Ein besonders bemerkenswertes Merkmal dieses Ansatzes die Fähigkeit, potenzielle Auswirkungen auf die Wasserqualität vorherzusagen, indem Wettervorhersagen bis zu 24 Stunden im Voraus genutzt werden. Die Ergebnisse dieses Projekts sind von großer Bedeutung für ein zeitgemäßes, modellgestütztes Grundwassermanagement in Karstgrundwasserleitern, das der dringenden Notwendigkeit einer nachhaltigen Ressourcennutzung und des Umweltschutzes Rechnung trägt.
Der Klimawandel ist ein globales Phänomen. Erhöhte Treibhausgaskonzentrationen in der Atmosphäre führen zu globalen Veränderungen des Klimas. Auf lokaler Ebene können Betroffenheiten entstehen. Es ist eine besondere Herausforderung, ausgehend von globalen Klimaveränderungen auf lokale Folgen, z. B. für die Wasserstraßen, zu schließen. In KLIWAS1 wird mit Hilfe einer Kette von Modellen das Klimaänderungssignal Schritt für Schritt auf kleinere räumliche Skalen übertragen. Am Anfang stehen verschiedene Emissionsszenarien die mögliche Zukünfte beschreiben. Ausgehend von diesen Emissionsszenarien wird der Klimawandel über globale Klimamodelle, regionale Klimamodelle und Abflussmodelle bis hin zu den Wirkmodellen bis zur lokalen Ebene der Wasserstraße transferiert. Kein Modell in dieser Kette repräsentiert die Natur perfekt. Die Ergebnisse jedes Modells basieren auf Annahmen und sind mit Unsicherheiten behaftet. Im Verlauf der Modellkette summieren sich die Unsicherheiten auf. Am Ende der Modellkette ist die Bandbreite der möglichen Folgen eines Klimawandels auf lokaler Ebene sehr groß. Für die deutschen Küstengebiete der Nord- und Ostsee einschließlich der Ästuare ist es aufgrund dieser Unsicherheiten schwierig, konkrete Aussagen zu den lokalen Auswirkungen und möglichen Betroffenheiten zu machen. Eine Möglichkeit mit diesen Unsicherheiten umzugehen sind Sensitivitätsstudien. Die wichtigsten physikalischen Parameter im Ästuar sind Wasserstand, Strömungsgeschwindigkeit, Salzgehalt, Temperatur und Schwebstoffgehalt. Wie sich diese Parameter in einem Ästuar entwickeln, ist abhängig von den Randbedingungen. Die Randbedingungen werden durch die Haupteinflussfaktoren Meeresspiegel in der Nordsee, Abfluss, Wind und Topographie bestimmt, die sich direkt oder indirekt durch die Folgen eines Klimawandels verändern können. Für die Sensitivitätsstudien werden die genannten Haupteinflussfaktoren, die die Randbedingungen dieser Studien bilden, einzeln und in Kombination variiert. Auf diese Weise können Aussagen darüber getroffen werden, wie sich im Ästuar Wasserstand, Strömung, Salzgehalt und Schwebstoffe an die veränderten Randbedingungen (Folgen des Klimawandels) anpassen. Dadurch ist es möglich, festzustellen, unter welchen Bedingungen ein Schwellenwert überschritten wird, der eine Betroffenheit auslöst. Gleichzeitig tragen diese Szenarien zum Prozessverständnis des physikalischen Systems Ästuar bei. Sensitivitätsstudien liefern klare Wenn-Dann-Aussagen. Für eine zeitliche Zuordnung können die Ergebnisse der Sensitivitätsstudien über die jeweils verwendeten Haupteinflussfaktoren mit den aktuellen Klimaszenarien in Beziehung gesetzt werden. (Text gekürzt)
Betrieb des hydrologischen Landesmeßnetzes an den Fließgewässern mit Messung und statistischer Auswertung der Parameter Wasserstand, Abfluß und Wassertemperatur. Das Meßnetz ist historisch gewachsen. Beginn der Wasserstandsbeobachtungen Mitte des 19. Jahrhunderts. Beginn der regelmäßigen Erfassung von Abflüssen ab Mitte des 20. Jahrhunderts. Das hydrologische Landesmeßnetz wird durch die unteren Wasserbehörden (StÄUN) betrieben, deren Zuständigkeit sich nach politischen Grenzen richtet.
Die Gebietstypen des natürlichen Wasserhaushalts beschreiben einen quasinatürlichen Zustand des Wasserhaushalts über das Verhältnis der langjährigen Werte von Verdunstung, Versickerung und Abfluss (N=ET+Au+Ad). Grundlage für die Berechnung ist das Abflussmodell ABIMO (BAfG) kombiniert mit GWNEU (Meßer). Die Gebietstypen beziehen sich auf eine land- und forstwirtschaftliche Nutzung ohne Besiedlung mit den Waldgrenzen, den Klimabedingungen und den Böden von heute. Es werden 6 Typen ausgewiesen: - verdunstungsdominiert (ET > 81 %, Au < 14 %, Ad < 20 %) - versickerungsdominiert (ET < 81 %, Au > 14 %, Ad < 20 %) - abflussdominiert (ET < 81 %, Au < 14 %, Ad > 20 %) - Verdunstung und Versickerung (ET 73-81 %, Au 6-14 %, Ad 6-12 %) - Verdunstung und Abfluss (ET 73-81 %, Au < 6 %, Ad 13-20 %) - ausgewogen (ET < 73 % , Au < 14 %, Ad < 20 %) Die Modellergebnisse beziehen sich lediglich auf den obersten Meter der Erdoberfläche. Bei der Planung tiefliegender Regenwasseranlagen (z.B. Rigolen) ist dies zu berücksichtigen und muss ggf. neu geprüft werden.
| Organisation | Count |
|---|---|
| Bund | 304 |
| Europa | 5 |
| Kommune | 13 |
| Land | 74 |
| Weitere | 1 |
| Wirtschaft | 9 |
| Wissenschaft | 181 |
| Zivilgesellschaft | 6 |
| Type | Count |
|---|---|
| Förderprogramm | 296 |
| Text | 17 |
| unbekannt | 27 |
| License | Count |
|---|---|
| Geschlossen | 6 |
| Offen | 317 |
| Unbekannt | 17 |
| Language | Count |
|---|---|
| Deutsch | 330 |
| Englisch | 59 |
| Resource type | Count |
|---|---|
| Archiv | 3 |
| Bild | 2 |
| Datei | 1 |
| Dokument | 15 |
| Keine | 231 |
| Webseite | 105 |
| Topic | Count |
|---|---|
| Boden | 250 |
| Lebewesen und Lebensräume | 321 |
| Luft | 258 |
| Mensch und Umwelt | 340 |
| Wasser | 307 |
| Weitere | 340 |