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Unterstützung der Ad-Hoc AG Ökonomie der FGG-Elbe

Mit der expliziten Integration wirtschaftlicher Überlegungen in der Europäischen Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) wurde eine zentrale Neuerung in den europäischen Gewässerschutz eingeführt. Gekoppelt mit dem integrativen Flussgebietsansatz der Richtlinie, sehen sich Behörden und Experten gleichermaßen vor neue Herausforderungen gestellt. Vor diesem Hintergrund wurde Ende 2005 eine Ad-Hoc Arbeitsgruppe Ökonomie in der Flussgebietsgemeinschaft Elbe einberufen. Die Professur für Umwelttechnik / Umweltmanagement unterstützt die Arbeit der Ad-Hoc Arbeitsgruppe zu ökonomischen Fragestellungen des Umsetzungsprozesses durch die fachliche Begleitung der Sitzungen und fachlichen Gutachten zu speziellen Fragestellungen. Im Rahmen des Projektes wurde beispielsweise eine Auswertung von Pilotprojekten zur Kosteneffizienzanalyse durchgeführt und Empfehlungen für das weitere Vorgehen an der Elbe entwickelt.

Klimawandel- und landnutzungsinduzierte Veränderungen der Sedimenteinträge in Bundeswasserstraßen

Veranlassung Beobachtungen und Klimaprojektionen zeigen, dass sich die Regenintensität und damit auch die Bodenerosion im Klimawandel erhöht. Dabei ist besonders eine Zunahme von Starkregenereignissen von Bedeutung, da diese Ereignisse nicht nur extreme Abflüsse, sondern auch den Transport großer Mengen an Feststoffen bewirken. Für das Flussgebietsmanagement und für die Einschätzung der zukünftigen Wasserqualität ist es wichtig, die erwartete Zunahme der Bodenerosion und des Feststoffeintrags in Gewässer zu quantifizieren und räumlich zu verorten. Dazu wurde exemplarisch für das Einzugsgebiet der Elbe ein Bodenerosionsmodell aufgesetzt. Dieses berechnet zunächst die mittlere jährliche Erosion aus Landnutzungsdaten, Bodendaten, einem digitalen Höhenmodell und Daten der Regenerosivität. In einem zweiten Schritt wird die Transportkapazität bestimmt. Diese bestimmt, ob und wie viel des erodierten Bodenmaterials hangabwärts transportiert wird und welcher Anteil im Gelände zurückgehalten wird (Deposition). Ziele - Quantifizierung der Bodenerosion in der Vergangenheit (Referenzzeitraum 1971 - 2000), räumlich aufgelöst im Flusseinzugsgebiet der Elbe - Quantifizierung der Sedimenteinträge in das Gewässernetz und Vergleich der simulierten Einträge mit Messwerten - Ermittlung der zukünftigen Regenerosivität aus Klimaprojektionen des Referenzensembles des DWD - Berechnung der zukünftigen Erosion und zukünftiger Sedimenteinträge für die nahe Zukunft (2031 - 2060) und die ferne Zukunft (2071 - 2100) sowie unterschiedliche Klimaszenarien - Abschätzung der Unsicherheiten des Modellierungsansatzes Bodenerosion und Sedimenttransport sind natürliche Prozesse, die bewirken, dass feine Bodenpartikel abgelöst, durch Wind oder Wasser transportiert und im Gelände zurückgehalten oder in Gewässer eingetragen werden. Sie unterliegen jedoch einem starken menschlichen Einfluss und lösen vielerorts ökologische, ökonomische und gesellschaftliche Probleme aus. Dazu zählen der Verlust von fruchtbarem Boden, die Sedimentierung von Stauseen, der Transport von partikelgebundenen Nähr- und Schadstoffen sowie die Verlandung von Stillwasserbereichen. Bodenerosion und Sedimenteinträge haben einen wichtigen Einfluss auf den Feststoffhaushalt und die Wasserqualität von Gewässern. Der Klimawandel bewirkt eine Intensivierung dieser Prozesse.

WISE WFD Reference Spatial Datasets reported under Water Framework Directive

The WISE WFD reference spatial datasets contain information on the European river basin districts, the river basin district sub-units, the surface water bodies and the groundwater bodies delineated for the River Basin Management Plans (RBMP) under the Water Framework Directive (WFD) as well as the monitoring sites located in surface water bodies and groundwater bodies. The dataset includes EU Member States, Norway and Iceland.

WISE WFD Reference Spatial Datasets reported under Water Framework Directive 2016

The dataset contains information on the European river basin districts, the river basin district sub-units, the surface water bodies and the groundwater bodies delineated for the 2nd River Basin Management Plans (RBMP) under the Water Framework Directive (WFD) as well as the European monitoring sites used for the assessment of the status of the above mentioned surface water bodies and groundwater bodies. The dataset compiles the available spatial data related to the 2nd RBMPs due in 2016 (hereafter WFD2016). See http://rod.eionet.europa.eu/obligations/715 for further information on the WFD2016 reporting.

WISE WFD Reference Spatial Datasets reported under Water Framework Directive 2010

The dataset contains information on the European river basin districts, the river basin district sub-units, the surface water bodies and the groundwater bodies delineated for the 1st River Basin Management Plans (RBMP) under the Water Framework Directive (WFD) as well as the European monitoring sites used for the assessment of the status of the abovementioned surface water bodies and groundwater bodies. The dataset compiles the available spatial data related to the 1st RBMPs which were due in 2010 (hereafter WFD2010). See http://rod.eionet.europa.eu/obligations/521 for further information on the WFD2010 reporting.

WISE WFD Reference Spatial Datasets reported under Water Framework Directive 2022

The dataset contains information on the European river basin districts, the river basin district sub-units, the surface water bodies and the groundwater bodies delineated for the 3rd River Basin Management Plans (RBMP) under the Water Framework Directive (WFD) as well as the European monitoring sites used for the assessment of the status of the above mentioned surface water bodies and groundwater bodies. The dataset compiles the available spatial data related to the 3rd RBMPs due in 2022 (hereafter WFD2022). See http://rod.eionet.europa.eu/obligations/780 for further information on the WFD2022 spatial reporting.

Agile Netzsteuerung zur Erhöhung der Resilienz der Kritischen Infrastruktur Wasserversorgung (aKtIv), Teilvorhaben: Langfristvorhersagen des Wasserdargebots auf Basis globaler Daten

Vertical and Lateral Variability of Suspended Sediment Transport in the Rhine River

Suspended sediment and discharge data from the single point monitoring and suspended sediment, flow velocity and discharge data from the multi point monitoring at the River Rhine. Multi-point measurements (MPM) carried out by the respective Waterways and Shipping Administration are conducted from a ship at predefined locations along each cross-section. The sampling protocol encompasses five to six vertical profiles per cross-section with four to five sampling depths per profile. Predefined depths are: surface (approx. 0.3 m below surface), 60% and 80% of the maximum water depth, and bottom (approx. 0.3 m above the channel bed) at each vertical. One additional sample at 90% is taken when the total water depth is > 5 m. Sampling along one cross-section is performed within a single day and takes 5 to 6 hours on average. The individual samples are retrieved by isokinetic pump sampling (pump speed equals flow velocity). At each sampling point a 50 L water sample is taken for the sand fraction and a 5 L water sample for the silt and clay fraction. The samples are filtered through commercial pre-weighed coffee filters at the ship and dried subsequently. Single-point measurements (SPM) within the framework of the WSV monitoring network are taken from the middle of the river. 5 L bucket samples are retrieved from the surface at each workday, thus, excluding weekends or public holidays. Sampling is increased up to three times a day during high discharge events. The water samples are filtered and analysed according to the same protocol as the MPM samples Detailed analyses of the dataset and more information can be found in Slabon, A., Terweh, S., & T. Hoffmann (2025): Vertical and Lateral Variability of Suspended Sediment Transport in the Rhine River. Hydrological Processes.

WISE WFD Reference Spatial Datasets reported under Water Framework Directive 2016 - INTERNAL VERSION - version 1.7, Jul. 2024

The dataset contains information on the European river basin districts, the river basin district sub-units, the surface water bodies and the groundwater bodies delineated for the 2nd River Basin Management Plans (RBMP) under the Water Framework Directive (WFD) as well as the European monitoring sites used for the assessment of the status of the above mentioned surface water bodies and groundwater bodies. This data set is available only for internal use of the European Commission and the European Environment Agency. Please use the "PUBLIC VERSION": https://sdi.eea.europa.eu/catalogue/srv/eng/catalog.search#/metadata/a0731ebf-6bcc-4afe-bab0-39e7aa88eaba for external use. The information was reported to the European Commission under the Water Framework Directive (WFD) reporting obligations. The dataset compiles the available spatial data related to the 2nd RBMPs due in 2016 (hereafter WFD2016). See http://rod.eionet.europa.eu/obligations/715 for further information on the WFD2016 reporting. See also https://rod.eionet.europa.eu/obligations/766 for information on the Environmental Quality Standards Directive - Preliminary programmes of measures and supplementary monitoring. Where available, spatial data related to the 3rd RBMPs due in 2022 (hereafter WFD2022) was used to update the WFD2016 data. See https://rod.eionet.europa.eu/obligations/780 for further information on the WFD2022 reporting.

Verbesserte Grundwasserneubildung und Wasserqualität durch Solarparks (AQUASOL)

Zielsetzung und Anlass: Der Bau von Projekten für erneuerbare Energien nimmt als Reaktion auf die Nachfrage nach erneuerbarem Strom zu (IEA, 2020). Häufig wird dadurch auch die Landschaft deutlich verändert (Pasqualetti & Stremke, 2018). Insbesondere der Bau von Solarparks, die durch die Anordnung von Photovoltaikmodulen entstehen (Armstrong et al., 2016), erfordert angesichts ihrer geringen Energiedichte pro Flächeneinheit große Flächenausdehnungen (Smil, 2016). In Deutschland erzeugten Photovoltaikanlagen 50 TWh und deckten 9,3% des Bruttostromverbrauchs und 10,5% der Nettostromerzeugung im Jahr 2020 ab (Burger, 2021; Wirth, 2021). Obwohl der große Flächenbedarf von Solarparks eine Herausforderung darstellt, gibt es auch positive Synergieeffekte. Durch das Vorhandensein und die Verteilung von Photovoltaik-Modulen und die damit verbundene geänderte Bodenbedeckung ändert sich die Verteilung von Niederschlag, Verdunstung, Temperatur und Strahlung an der Bodenoberfläche (Armstrong et al., 2014). Auch das Abflussvolumen und der Spitzenabfluss können sich je nach Bodenbeschaffenheit und -eigenschaften erheblich verändern (Cook & McCuen, 2013). Einige Studien haben gezeigt, dass zu den hydrologischen Auswirkungen von Solarparks auch die Veränderung des Oberflächenabflusses und der Bodenerosion gehört (Lambert et al., 2021). Die Installation von Solarparks erzeugt daher nicht nur Energie, sondern kann auch bei günstiger Anordnung der Module die Grundwasserneubildung erhöhen, die Grundwasserqualität und weitere Ökosystemleistungen verbessern (z. B. die Bodenerosion verringern, einen geschützten Lebensraum für Tiere und Pflanzen bieten und den Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden verhindern). Mikroklimamessungen haben gezeigt, dass Solarenergiesysteme dazu beitragen, die tatsächliche Evapotranspiration durch ihren Schattenwurf zu verringern (Marrou et al., 2013) und durch ihre extensive Bewirtschaftung die Pflanzenvielfalt erhöhen und dadurch einen höheren Kohlenstoffeintrag in den Boden ermöglichen (Armstrong et al., 2016). Aktuelle Studien haben auch einige wichtige Erkenntnisse zur Verbesserung mehrerer Ökosystemleistungen (z. B. Nahrungsmittel- und Energieversorgung, Bestäubung, Kohlenstoffspeicherung sowie Bildungs- und Erholungsnutzen) durch nachhaltige Solarenergiesysteme aufgrund von Landaktivitäten und Biomasseumwandlungsprozessen hervorgebracht (Hanes et al., 2018; Randle-Boggis et al., 2020; Semeraro et al., 2018). In diesem Projekt entwickeln wir einen konzeptionellen Rahmen und eine Software, um die hydrologischen Auswirkungen und die wasserbezogenen Ökosystemleistungen im Zusammenhang mit dem Bau von Solarparks zu ermitteln und zu quantifizieren. Das Hauptziel des Projekts ist die Programmierung einer Software zur Unterstützung der Planung und Verwaltung von Solarparks, um die Grundwasserneubildung, die Wasserqualität und andere ökohydrologische Bedingungen (z. B. Bereitstellung von Nahrung und Wasser, Reduktion von Oberflächenwasserabfluss, Lebensraum für Tiere und Pflanzen verbessern, Einsatz von Düngemitteln und Pestiziden verhindern) zu optimieren. Das Projekt umfasst den Aufbau eines konzeptionellen Rahmens zur Bewertung und Quantifizierung spezifischer Ökosystemleistungen von Solarparkprojekten durch die Verknüpfung der Auswirkungen der Infrastruktur mit ökologischen und hydrologischen Daten. Die Ziele dieses Projekts werden durch die Zusammenarbeit des Lehrstuhls für Hydrologie und Flussgebietsmanagement der TU München mit der Firma MaxSolar GmbH während der Planung und des Baus eines ihrer Solarparkprojekte in Darstadt (Bayern) erreicht. Der Solarpark in Darstadt wird als Pilotstudie dienen, um die Software zu entwickeln, zu testen und einzusetzen. Dieses Projekt bringt den Stand der Technik voran, indem es eine neuartige Software entwickelt, mit der die Auswirkungen der Infrastruktur von Solarparks quantitativ und in einem räumlichen Kontext analysiert werden können. (Text gekürzt)

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