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Rahmenbedingungen für die umweltgerechte Nutzung von behandeltem Abwasser zur landwirtschaftlichen Bewässerung

Der Bericht befasst sich mit den Rahmenbedingungen für die Nutzung von behandeltem Abwasser zur landwirtschaftlichen Bewässerung in Deutschland. Er stellt eine Zusammenfassung verschiedener Aspekte dar, die bei Realisierung und Bewertung von Bewässerungsmaßnahmen mit behandeltem Abwasser zu berücksichtigen sind. Inhaltlich umfasst dies eine Zusammenfassung des Status-Quo der Bewässerungslandwirtschaft in Deutschland, eine Darstellung der für die Bewässerung mit behandeltem Abwasser benötigten Infrastruktur sowie eine Analyse des Potenzials und des Bedarfs, landwirtschaftliche Flächen mit Abwasser zu bewässern. Risiken, die durch die hygienische und chemische Beschaffenheit von behandelten kommunalen Abwässern mit der landwirtschaftlichen Bewässerung verbunden sind, werden aufgezeigt und, soweit möglich, anhand bestehender Schutzanforderungen für Gewässer, Boden und für die menschliche Gesundheit bewertet. Bezüglich der qualitativen Anforderung an Abwasser werden verschiedene nationale und internationale Standards an Bewässerungswasser bzw. behandeltes Abwasser zusammengestellt. Anhand dieser Zusammenstellung wird geprüft, ob die bestehenden Anforderungen in Deutschland für eine erforderliche Risikominimierung ausreichen oder wo ggf. nachgesteuert werden muss. Es werden verschiedene verfahrenstechnische Optionen, die für eine potenziell notwendige weitergehende Abwasserbehandlung zur Verfügung stehen, dargestellt. >> Sollten Sie beim Download der PDF-Datei Probleme haben, versuchen Sie es bitte mit einem anderen Internetbrowser. << Veröffentlicht in Texte | 34/2016.

Drei-Schluchten-Stausee am Yangtze - China - Teilprojekt 1: Trinkwasser aus dem Yangtze

Das Projekt "Drei-Schluchten-Stausee am Yangtze - China - Teilprojekt 1: Trinkwasser aus dem Yangtze" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von IWW Rheinisch-Westfälisches Institut für Wasserforschung gemeinnützige GmbH durchgeführt. Trinkwasser aus Zuflüssen, Uferfiltrat oder direkt dem Wasserkörper des 3-Schluchten Staudamms zu entnehmen, wird in China kontrovers diskutiert, weil Art und Ausmaß der geogenen und anthropogenen Kontaminationen nicht bekannt sind. Es soll in Quer- und Tiefenprofilen die Wasserqualität ermittelt und in Bezug auf die Eignung für die Trinkwassergewinnung und landwirtschaftliche Bewässerung beurteilt werden. Letztlich sollen optimale Entnahmeorte und Entnahmestufen für die Entnahme von Rohwasser ermittelt werden und Empfehlungen hinsichtlich der anzuwendenden Aufbereitungstechniken gegeben werden (z.B. Ultrafiltration oder Umkehrosmose). Dazu sollen die folgenden Aufgaben angegangen werden: 1. Lokalisierung und Identifizierung der wichtigsten Schadstoffquellen sowie der freigesetzten Schadstoffe. 2. Ermittlung der Wasserqualität im dreidimensionalen Raum inklusive Screening auf trinkwasserrelevante Stoffe. 3. Untersuchung der alternativen Entnahme von Rohwasser aus den Nebenflüssen des Yangtse. 4. Prüfung, ob die Einrichtung von Wasserschutzzonen sinnvoll realisierbar ist. 5. Darstellung möglicher Aufbereitungsverfahren zur Entfernbarkeit relevanter Kontaminanten und Empfehlungen zu einsetzbaren Aufbereitungstechniken. Zu Punkt 2 besteht eine enge Kooperation mit der Arbeitsgruppe Norra (KIT), die mittels 'Mini-Bat' vom Schiff aus die Messung physikalischer und chemischer Basisparameter zur Charakterisierung des Wasserkörpers ermöglichen und unterstützen wird.

B 5.1: Fate of agrochemicals in integrated farming systems in Son-La province, Northern Vietnam

Das Projekt "B 5.1: Fate of agrochemicals in integrated farming systems in Son-La province, Northern Vietnam" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Bodenkunde und Standortslehre, Fachgebiet Biogeophysik durchgeführt. In Son La province, Northern Vietnam, many irrigated farming systems include ponds in which small-scale farmers raise fish to produce additional food and income. The main field crops in this area are paddy rice and maize. Often, irrigation water is first used in paddy fields, before it flows to the fishponds. Because farmers regularly apply considerable amounts of agrochemicals, mainly insecticides, to field crops fish production suffers. Moreover, agrochemicals may enter the human food chain. Subproject B5.1 will study the fate of agrochemicals applied in two subcatchments near Yen Chau, Son La province. Investigations will be carried out in close collaboration with A1.3, B4.1, C4.1, D5.2, and G1.2. In the two subcatchments, fishponds have been investigated by D5.1 since 2003. We will carry out a survey of the subcatchments with special emphasis on the water distribution systems (fields, ponds, canals, brooks). The data will be linked to the GIS (Geographical Information System) set up by B4.1. In one subcatchment, B5.1 will install a weather station as well as five TDR (time do-main reflectometry) probes and tensiometers. Water flow through the system will be recorded by means of water meters and V-shaped (Thompson) weirs equipped with automatic pressure sensors. Soil and water samples from selected fields sites, pond inflows, and ponds will be regularly screened for agrochemicals using the procedure developed by B2.1 (Ciglasch et al., 2005; see below). Soil and sediment characteristics that determine water regime and soil-agrochemical interaction, e.g. texture, organic carbon content, hydraulic conductivity, partitioning coefficients, and half-life times will be measured in laboratory and field experiments in cooperation with B4.1. In preparation for the next phase, discharge will be assessed and agrochemical concentrations monitored in the main catchment.

G 1.2: Assessment of Innovations and Sustainable Strategies

Das Projekt "G 1.2: Assessment of Innovations and Sustainable Strategies" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hohenheim, Institut für Agrar- und Sozialökonomie in den Tropen und Subtropen, Fachgebiet Ökonomik der Landnutzung in den Tropen und Subtropen (Josef G. Knoll Professur) (490e) durchgeführt. Further intensification of agriculture in the highland areas puts pressure on the sustainability of farming systems. To assess the potential of technical innovations and the impacts on sustainable development subproject G1 started developing two types of computer models in phase II of the Uplands Program. Linear Programming (LP) and Multiple-Goal Programming (MGP) models illuminated whether intensification can be sustainable. The results show that, for the case of the village of Mae Sa Mai, a sustainable farming plan would be the maintenance of current vegetable areas together with a further conversion of still vacant land to vegetables while irrigated highland areas should be used for fruit tree production. Phase II showed that companion modeling, as based on participatory simulations sessions and progressive development of a multi-agent systems (MAS) model, is capable of promoting a shared representation among local stakeholders with different perspectives. The communication with local stakeholders focused on water; the outcome of simulation results were presented in terms of number of days with water shortage, and all scenarios were related to a change in water use. Although, stakeholders were able to think in terms of these indicators and scenarios, a wider perspective including crop yields, economic returns and sustainability indicators would be useful to assess innovations and sustainability strategies. The next step in phase III is therefore to combine these two types of models and to develop an integrated model approach that represents the farming systems well in both its economic and biophysical dimensions. With the experience accumulated in phase II and additional manpower coming to the project in phase III, the subproject is in an excellent position to do this. An integrated model will be an ideal instrument to assess the technologies developed by the Uplands Program, which is the main research objective for phase III. The research activities for phase III can be summarized as follows. From village MGP to integrated multi-agent modeling at watershed level: In phase III, the subproject will focus on the assessment of technologies developed within the Uplands Program while paying attention to the various types of sustainability of the system. Because farm households are heterogeneous in terms of opportunities and constraints to technology adoption, the village level models will be disaggregated to the farm household level while the model will be scaled out from the village level to the watershed level. In phase III, the subproject will also attempt to integrate computer models that have been developed and are currently being developed by various subprojects of the Uplands Program, such as an economic model, a hydrology model, a soil model, and a crop yield model. (abridged text)

Water management method for non-closed crop production

Das Projekt "Water management method for non-closed crop production" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesforschungsanstalt für Landwirtschaft Braunschweig-Völkenrode, Institut für Technologie und Biosystemtechnik, Abteilung Biosystemtechnik durchgeführt. General Information: Background: In the Southern European countries there is an enormous lack of water. For agricultural purposes one tries to use the available water as efficient as possible. On the other hand, nutrient solved in the irrigation water may leach into ground and surface water. The objectives are: The objective of the project is to develop and to do research on a new water management method for non-closed crop production systems. It is based on the concept of keeping the water available for plants in the top layer of the soil, where the plant roots are located. Beneath this layer, there will be an inactive soil layer which acts as a buffer between the root zone and the ground water. The topsoil and the ground water will so hydrologically be disconnected. The open crop production system will thus behave as a 'Virtual closed system for water and fertilisers' avoiding excessive use of limited water resources and leaching of fertilisers. Short description of the project: The project will focus on three main targets: - the development of a multi-point, multiple dielectric sensor to measure water tension, water content and electric conductivity - the development of an extensive 2-dimensional hydraulic model for water movement in soil and - the development of 2 algorithms for water management, one for water use efficiency or water conservation and one for minimum leaching. The sensor, model, algorithms and irrigation system will be evaluated under experimental and practical conditions. Prime Contractor: Dienst Landbouwkundig Onderzoek, Institut of Agricultural and Environmental Engineering; Wageningen; Netherlands.

Semi-Distributed watershed runoff modelling in GIS: Applied to the Hare river in the Abaya-Chamo Sub-Basin in Ethiopia

Das Projekt "Semi-Distributed watershed runoff modelling in GIS: Applied to the Hare river in the Abaya-Chamo Sub-Basin in Ethiopia" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Universität Dresden, Institut für Wasserbau und Technische Hydromechanik durchgeführt. Introduction: Ethiopia, with a geographical area of about 113 million km2, has been affected frequently by severe droughts (prolonged dry-spells) in the last four decades. This is because the large part of the country lies in arid and semi-arid climate. Official studies show that about 60% of the area is potentially cultivable, with only 15% currently utilized. Moreover, the country has more than 3.5 million hectares of potential irrigable land with less than 3% presently utilized. The country has also about 120 × 109 m3 annual surface water resources potential and in the order of 2.6 × 109 m3 annual groundwater resources potential. But the spatial and temporal variation of the water resources is erratic. The highly rugged mountainous topography also aggravates this problem. The country is also divided into 12 drainage basins, 6 of which comprise trans-boundary major rivers (such as the Blue Nile, the Barro-Akobo, the Tekeze that contribute greater than 86% of the Nile River flow at Aswan). For which most water resources development projects in Ethiopia need to be implemented with storage (reservoir) facilities. These background conditions demand coordinated and sustainable efforts in every aspect. The contribution of applied research in providing useful scientific and technological tools is vital. Therefore, this Ph.D. research project will contribute its part in addressing such demanding situation in addition to aimed scientific contributions. Research Objectives: The primary objective of this research project is to develop a Semi-distributed Watershed Runoff Modeling (SWARM) in GIS (on daily time scale) suitable to watersheds with semi-arid and arid climates (like the Hare River), which can be used for management of water resources development projects (e.g. irrigation system management). Customization and modification of established watershed models suitable for semi-arid and arid climate will be given priority. The specific objectives (components) of this research project are the following: 1. SWARM model development compatible to ArcView GIS; 2. Evaluation of the various automatic methods of extracting stream network and watershed parameters from Digital Elevation Model (DEM); 3. Spatial modeling using dry-spell analysis for assessing the sustainability of rain-fed agriculture in watersheds. For which an improved dry-spell analysis to that of Abebe (2000) will be applied for the Hare River to evaluate the sustainability of rain-fed agriculture with or without supplementary irrigation; 4. Application of SWARM for irrigation system management, the Hare Irrigation Farm (' 1300ha) will be used as a case study. The technical, environmental and socioeconomic feasibility of the various alternative sources of irrigation water and their synchronization with the existing river water supply will also be studied. (abridged text)

Teilprojekt 4

Das Projekt "Teilprojekt 4" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. Ziel des Gesamtvorhabens ist es, das erste globale und operationelle Dürrevorhersagesystem für den Regenfeldbau, den Bewässerungslandbau, nichtlandwirtschaftliche Ökosysteme sowie die Wasserversorgung zu entwickeln, zu validieren, zu testen und als Bestandteil des Global Hydrological Status and Outlook System (HydroSOS) der WMO zu implementieren. Das Teilvorhaben am ICWRGC wird zu dem Gesamtziel beitragen durch die (i) operationelle Bereitstellung von globalen saisonalen, meteorologischen Dürrevorhersagen durch Zusammenführung der verschiedenen Rechenabläufe aus den Arbeitspakten der beteiligten Partner zu einer flexiblen Cloud-Lösung auf einem Server erfolgen, mit der eine Operationalisierung des Vorhersagesystems an verschiedenen Standorten möglich ist. Durch (ii) die Erstellung eines Umsetzungskonzeptes für einen anschließenden Dauerbetrieb kann eine staatliche Behörde die erforderlichen Ressourcen frühzeitig einwerben und den Betrieb zeitnah übernommen kann. Das ICWRGC bringt Teile seines großen internationalen Netzwerkes und seine wiss. und techn. Verbindungen zu den Wasserprogrammen der Vereinten Nationen in das Projekt ein. Durch die engen Kontakte zur WMO und UNESCO wird (iii) das geplante globale saisonale Dürrevorhersagesystem mit dem neuen WMO-Portal HydroSOS vom ICWRGC mit dem WMO-Sekretariat gemeinsamen geführten Arbeitsprozess In einem vom ICWRGC mit dem WMO-Sekretariat gemeinsamen geführten Arbeitsprozess verbunden. Das gesamte Projekt wird (iv) in enger Kooperation mit dem WMO Sekretariat und der UNESCO mit einer Zusammenarbeit mit Endnutzern/Stakeholdern aus 2 Regionen (Ostafrika und West-/Zentralasien) erfolgen. Insgesamt werden bestehende Netzwerke im Viktoriaseebecken und des RCUWM (Teheran/Iran) mit ca. 20 Staaten einbezogen und (v) durch Koordinierung des ICWRGC eine Optimierung vorhandener Dürregefahren-Indikatoren erarbeitet. Das ICWRGC wird (vi) bei der Bewertung der Leistungsfähigkeit des entwickelten Dürrevorhersagesystems mitwirken.

Teilprojekt 1

Das Projekt "Teilprojekt 1" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kassel, Fachgruppe Boden- und Pflanzenbauwissenschaften, Fachgebiet Agrartechnik durchgeführt. Anlagen zur mobilen Bewässerung mit Düsenwagen sind bei der Feldberegnung weit verbreitet. Der von den Projektpartnern entwickelte Dammschlitten zur streifenförmigen Bewässerung stellt eine technische Erfindung für die wassersparende Beregnung von Dammkronen dar. Aufgrund der aufwendigen Handhabung und dem damit verbundenen hohen Arbeitsaufwand ist das Produkt im jetzigen Entwicklungsstadium jedoch noch nicht vermarktungsfähig. Das hier beantragte Vorhaben entwickelt deshalb darauf aufbauend ein vermarktungsfähiges Adaptermodul für herkömmliche Düsenwagen verschiedener Hersteller.

Teilprojekt 3

Das Projekt "Teilprojekt 3" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von AgrarSystem GmbH durchgeführt. Das Ziel des beantragen Forschungsprojektes ist die Optimierung der Bewässerung im Freilandgemüsebau durch die Verwendung funkbasierter Systeme unter besonderer Berücksichtigung objektiver Kriterien, wie z.B. die Bodenfeuchte bzw. klimatische Wasserbilanzen, zur Steuerung der Bewässerung. Den Anbauern soll eine Technik zur Verfügung stehen, die es ihnen ermöglicht die Beregnungsanlagen zuverlässig zu bedienen ohne direkt vor Ort sein zu müssen. Durch die Einbindung objektiver Kriterien soll der Wasserverbrauch minimiert, eine Wasserversickerung und eine Nitratauswaschung verhindert werden. Zudem soll es dem Anwender möglich sein, die über die Bewässerungsanlage verbrauchten Wassermengen kulturspezifisch zu bilanzieren und einen Nachweis über den Wasserverbrauch zu führen. Die in dem bisherigen Forschungsprojekt 'Optimierung des Bewässerungsmanagements im Knoblauchsland durch Funksysteme' gewonnenen Erkenntnisse und entwickelten Komponenten sollen weiter angepasst, zur Marktreife entwickelt und unter Praxisbedingungen getestet werden. Am Ende des Forschungsprojektes soll damit nicht nur ein für das Knoblauchsland einsatzfähiges und marktfähiges, funkgesteuertes Bewässerungssystem sondern auch für andere Einsatzorte und Kulturen einsetzbares System vorhanden sein. Die Herstellungs-, Vertriebs- und Vermarktungswege sollen bis Ende des Projektes geklärt und festgelegt werden. Aufgaben liegen in der Entwicklung der Software, und der Hardware in Kooperation mit dem Ing.-Büro Sauer.

Teilprojekt 2

Das Projekt "Teilprojekt 2" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bayerische Landesanstalt für Weinbau und Gartenbau, Institut für Weinbau und Önologie durchgeführt. Auf Standorten mit geringer Wasserspeicherkapazität kann auch im traditionell unbewässerten deutschen Weinbau die gezielte Zusatzbewässerung ein wichtiges Instrument des Qualitätsmanagements darstellen. Voraussetzung ist ein Steuerungskonzept auf Basis einer hinreichend präzisen Einschätzung des aktuellen Wasserstatus. Für direkt betreute Weinberge wurden bereits entsprechende Konzepte erarbeitet. Um die verantwortungsvolle Wassernutzung in der Praxis zu verankern, gilt es jedoch auch für klein parzellierte Produktionsbedingungen Organisationsformen zu finden, die es ermöglichen ohne eine separate Beprobung/Sensorausstattung aller Einzelparzellen auszukommen. Deshalb muss geklärt werden, nach welchen Kriterien die Teilflächen von Großprojekten in Stressklassen eingeteilt werden können bzw. wie die unvermeidliche Variation innerhalb der Stressklassen im Vegetationsverlauf erfasst und verrechnet werden kann, so dass durch die Betreuung von Referenzflächen das Risiko einer qualitätsmindernden Falschversorgung minimiert werden kann.

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