Die Karten sind fuer die Ballungsgebiete in Nordrhein-Westfalen konzipiert. Sie vermitteln in uebersichtlicher Form einen allgemeinen und grundsaetzlichen Kenntnisstand ueber den Baugrund bis ca. 30 m Tiefe. Zu der Hauptkarte 1 : 25 000 ueber Art und Maechtigkeit der Bodenschichten einer obersten ingenieurgeologischen Einheit mit Darstellung von Auffuellungen, humosen Ablagerungen, staerker verformbaren jungen Schluffen und locker gelagerten Sanden gehoeren ca. 5 vertikale Schnitte mit Darstellung der Schichten bis 30 m Tiefe, hohen und niedrigen Grundwasserstaenden, eine Karte der Quartaerbasis, mehrere Karten 1 : 50 000 der Grundwassergleichen fuer einen zeitlich begrenzten sehr hohen Grundwasserstand und Flurabstand des Grundwassers fuer den gleichen Zeitraum, dazu mehrere Grundwasserganglinien, welche die Aenderungen der Grundwasserstaende ueber die letzten 30 Jahre dokumentieren. Eine Bohrkarte 1 : 50 000 gibt Lage und Aufschlusstiefe aller Bohrungen an, die fuer die Kartenentwuerfe benutzt wurden. Zusaetzlich zeigt eine Graphik die Korngroessenverteilungen und eine Tabelle der bodenmechanischen Kennwerte der dargestellten Schichten. Die Karte bildet eine Grundlage fuer Bauplanungen aller Art, die mit dem Boden in Beruehrung kommen, insbesondere aber auch eine Hilfe fuer die Ausweisung von Bebauungsgebieten, Deponieflaechen, Regenrueckhaltebecken, Abgrabungsflaechen, Grundwasserschutz, Strassentrassen, Feuchtgebiete. Sie laesst die Moeglichkeit des obersten Grundwasserleiters, Flaechen mit sehr hohen und niedrigen Grundwasserstaenden vorteilhaften und unguenstigen Baugrund erkennen.
Projektkonzeption - Konstituierung einer strategisch begleitenden Arbeitsgruppe - Recherche und Auswahl geeigneter Messstellen - Ermittlung einer Gebietskulisse mit Risikobereichen für hohe Grundwasserstände - Statistische Auswertung und Plausibilitäts- sowie Qualitätsprüfung der Messdaten (Grundwasserstände/ Flurabstände) - Erstellung einer Gefahrenkarte als Orientierungshilfe für Planungsträger und Bürger - Erarbeitung von Handlungsempfehlungen (u.a. für Folgeprojekte) - Bedarfserhebung für die Verdichtung der Grundwasserbeobachtung.
Gegenwärtige und künftig zu erwartenden Entwicklungen des Abfluss- und morphodyn. Regimes an der Elbe zeigen, dass sowohl aus wirtschaftlicher als auch aus naturschutzfachlicher Sicht ein Umdenken hinsichtlich des Managements der Bundeswasserstraße Elbe erfolgen muss. So zeigen beispielsweise die Hochwasserereignisse der letzten Jahrzehnte und der Ausblick auf mögliche, künftige Ereignisse, dass bestehende Maßnahmen wie Deiche möglicherweise nicht ausreichend sind, um effektiven Hochwasserschutz bei Abflüssen & HQ50 zu betreiben. Gleichzeitig ist die WSV bestrebt, der andauernden Sohlerosion an der Elbe entgegenzuwirken. Neben einem kostspieligen Sedimentmanagement eröffnen hier vor allem Maßnahmen, die den Hochwasserabfluss schon <= MHQ in die Vorländer verlagern, eine mögliche Perspektive. Somit bieten verschiedene Maßnahmen (Rückdeichungen, Abgrabungen von Ufer- und Vorlandflächen, Anbindung von Altarmen) die Möglichkeit, sowohl wirtschaftliche Aspekte wie den Hochwasserschutz bzw. die Wahrung der Schiffbarkeit zu ermöglichen und gleichzeitig die Vorgaben von Wasserrahmenrichtlinie und wasserwirtschaftlicher Unterhaltung, die Wiederherstellung des guten ökologischen Zustands, umzusetzen. Während Untersuchungen zu den hydraulischen und morphologischen Konsequenzen solcher Maßnahmen (z.B. Entwicklung von Hochwasserspitzen, Konsequenzen für den Feststofftransport, etc.) regelmäßig Anwendung finden, sind selbige zum Entwicklungspotenzial aus ökologischer Sicht nur unzureichend zu finden (vgl. Heinken 2000). Einschätzungen über die ökologischen Folgen solcher Maßnahmen erfolgen oft auf Basis eines 'best educated guess'. Grundsätzl. sind die Zusammenhänge zwischen dem Auftreten von Pflanzenarten/Vegetationstypen und den hydrolog. und morphodyn. Bedingungen der Standorte bekannt (Ellenberg 1996; vgl. Projekt 5.06). Dieses Wissen findet zum Beispiel im Rahmen von klassischen Habitatmodellierungsansätzen Anwendung (Projekt 5.06, Bio et al. 2002, Leyer 2006, Mosner et al. 2012). Jedoch zeigt sich bei diesen Modellansätzen oft, dass die Artverbreitungsmuster nur unzureichend beschrieben werden können bzw. starke Diskrepanzen zwischen dem vorhergesagten und dem tatsächlichen Vorkommen bestehen. Dies resultiert daraus, dass ausschl. Informationen zur abiot. Umwelt eingebunden werden und somit lediglich Habitatpotenzial auf Basis der verwendeten Umweltparameter vorhergesagt werden kann, nicht aber das tatsächliche Besiedlungspotenzial für diese Flächen. Darüber hinaus basieren die klassischen Modellierungsansätze auf rein korrelativen Zusammenhängen zwischen Artverbreitung und Umweltbedingungen, selten auf kausalen. Es fehlt also ein tiefer gehendes, mechanist. Verständnis der Sukzessionsmuster in Auen in Verbindung zu den versch. abiot. (z.B. Grundwasserflurabstände, Überflutungsdauern, Sedimentation/Erosion, Fließgeschwindigkeiten, Boden) sowie biot. Bedingungen (Ausbreitung, Konkurrenz), vor allem vor dem Hintergrund der Interaktion dieser Faktoren.
Im Renchener Allmendwald wurde 2002 durch die Stadt Renchen ein altes Bewässerungsgrabensystem erneuert und mit einem Vorfluter der Rench verbunden. Ziel der Maßnahme ist die Grundwasserneubildung zu steigern um eine Anhebung des Grundwasserspiegels zu erreichen, um Feuchtwälder (Sternmieren-Hbu-SEi-Wald, Traubenkirschen-Erl.Es-Wald) zu erhalten bzw. neu zu entwickeln. Die FVA führt das Monitoring der Grundwasserstandsentwicklung durch. Dabei wird anhand von 24 Grundwassermessstellen beobachtet, wie sich die im Dezember 2002 begonnene Bewässerung mit max. 2,0 Mio. cbm/Jahr auf die Grundwasserstände in dem rd. 165 ha großen Waldgebiet auswirkt. Der Zustand vor Beginn der Bewässerung wird mit Daten die für einen Teil der Pegel seit 1980/81 und einen weiteren Teil seit 1990/91 vorliegen beschrieben. Die aktuellen Grundwasserspiegelhöhen werden 14tägig erfasst. Aus den Messwerten werden Ganglinien, Dauerlinien, Grundwasserflurabstände und ein digitales Höhenmodell erstellt.
Aus der Sicht eines Wasserversorgungsunternehmens ist die kombinierte Bewirtschaftung von Grund- und Oberflaechenwasser untersucht worden. Unter Einbeziehung wasserwirtschaftlicher, betrieblicher, oekologischer und administrativer Kriterien werden Entscheidungshilfen fuer die Auffindung einer effizienten Bewirtschaftung aufgezeigt. Hierzu sind geeignete Steuerungsverfahren fuer eine kombinierte Infiltration und Entnahme entwickelt worden. Mit einem fuer Acker, Gruenland und Nadelwald geeichtem Simulationsmodell sind die jaehrlichen Grundwasserneubildung fuer verschiedene Grundwasserflurabstaende und Boeden unterschiedlicher Guete ermittelt worden. Mit vegetationskundlichen und jahresringanalytischen Methoden werden einige Vegetations- bzw. Zuwachsaenderungen als Folge geaenderter Bodenverhaeltnissen (Grundwasserflurabstand, Feuchtringwerte, Wasserstufen, Grundwasserueberschreitungsdauerlinien) nachgewiesen.
Das Projektziel ist es, die mathematische Modellierung der Wasser- und Salzdynamik sowie -bilanzen von Bewässerungseinheiten mit geringem Grundwasserflurabstand zu stärken. Der Antrag basiert auf gewonnenen Erfahrungen in Khorezm, wo eine Anzahl von Simulationswerkzeugen getestet wurde. Es fehlt noch eine Integration dieser Werkzeuge auf einer Modell-Plattform, um die Auswirkungen von verbesserten Auswasch- und Bewässerungstechniken auf die Wasser- und Salzbilanzen sowie die Erträge von bewässerten Feldern und größeren räumlichen Einheiten unter den Verhältnissen geringer Flurabstände von Grundwasser mit hohem Salzgehalt zu simulieren und analysieren. Eine integrierte Plattform würde nicht nur helfen, Ansätze zur Lösung der Versalzungsprobleme und der damit einhergehenden Ertragseinbußen in der Projektregion zu finden, sondern einen Beitrag leisten zur Modellierung bewässerter (Agrar-)Systeme. Die Erfassung und Standardisierung vorhandener Datenbestände, die Parametrisierung, Validierung und Verknüpfung verfügbarer Modellierungsansätze als auch das Training lokaler Wissenschaftler. Dazu ist eine Serie von Workshops vorgesehen, an denen Hydrologen, Agrarwissenschaftler, Datenbankexperten und Computer-/Softwarespezialisten teilnehmen.
Ausgehend von einer Zustandsanalyse des Landschaftswasserhaushaltes in repräsentativen Einzugsgebieten Norddeutschlands werden auf der Basis einer Szenarienentwicklung mit veränderten Bewirtschaftungsstrategien Prognosen bezüglich der Änderungen des Wasser- und Stoffhaushaltes auf der Einzugsgebietsskala erstellt und diskutiert. Zur Realisierung der Arbeiten wird das Modell IWAN genutzt und an die örtlichen Naturraumbedingungen, insbesondere die geringen Grundwasserflurabstände, angepasst. Mit Hilfe der Vulnerabilitätsanalyse sollen einzelne Elemente des Wasserhaushaltes quantitativ erfasst und spezifische Prozesse des Wasserflusses qualitativ charakterisiert werden. Darauf aufbauend werden mit den erarbeiteten Klimaszenarien Trends ermittelt. Wichtige Grundlage für die erfolgreiche Modellierung ist die räumliche und zeitlich plausible Darstellung der Bodenfeuchte, auch in ihrer kleinräumigen Heterogenität. Zur Vertiefung des Prozessverständnisses und zur Modellüberprüfung ist vorgesehen, in den Zielgebieten vergleichbare Boden- und Nutzungsformen auszuwählen und wichtige bodenphysikalische Kennwerte des Bodenwasserhaushaltes durch automatisch arbeitende Geländemessstationen in situ zu erfassen. Durch Verbindung der Geländearbeiten mit dem adaptierten IWAN Modell bietet sich die Möglichkeit, unterschiedliche Abflusskomponenten quantitativ und qualitativ darzustellen, Entwicklungen zu prognostizieren und Schlussfolgerungen bezüglich einer nachhaltigen Landnutzung abzuleiten.
Im Einzugsgebiet einer Wassergewinnungsanlage bei Haltern wurde auf ausgewählten organisch gedüngten Ackerbauflächen die Verlagerung anorganischer Stickstoffverbindungen mit dem Sickerwasser untersucht und mit nahe gelegenen Waldflächen verglichen. Es werden große Grundwasserflurabstände, in der Regel über 15 m u. GOK, beobachtet. Grundwasserneubildungsraten liegen in Waldgebieten zumeist unter 275 mm/a, während sie auf Ackerflächen oft mehr als 400 mm/a betragen. Zur Sedimentgewinnung wurden auf 8 Ackerbau- und 4 Waldflächen insgesamt 21 Rammkernsondierungen bis zu einer Tiefe von 8 m u. GOK durchgeführt und nach lithologischen Kriterien beprobt. Die Verlagerungsgeschwindigkeiten im tieferen Bodenprofil (unterhalb des Wurzelraums) betragen auf Ackerflächen im Mittel 2,3 m/a und 1,5 m/a auf Waldflächen. Das Sickerwasser im Wurzelraum der Ackerflächen wird im Mittel 1,5 mal pro Jahr ausgetauscht. In den Proben unter Ackerstandorten wird zumeist das Sickerwasser erfasst, das sich in den letzten 3 bis 4 Jahren gebildet hat, während die Proben unter Waldflächen das Sickerwasser aus den letzten 5 bis 6 Jahren repräsentieren. Um die Stoffgehalte in diesem Sickerwasser zu untersuchen, wurden die Proben in Anlehnung an DIN 19746 - Bestimmung von mineralischem Stickstoff - mit einer CaCl2-Lösung eluiert und nachfolgend auf Stickstoffspezies untersucht. Bezogen auf das Sickerwasser treten auf Ackerflächen in mehr als der Hälfte aller Proben (59 Prozent) Nitratkonzentrationen in einem kritischen Bereich von über 37,5 mg/L auf (n = 67 von 113). In den Proben unter den Waldflächen ist dies nur für ca. ein Fünftel der Proben (18 Prozent, n = 3 von 17) der Fall. Unterhalb des Wurzelraums (Acker We = 0,9 m, Wald We = 2 m) ist davon auszugehen, dass sich diese Nitratgehalte weiter in die tiefere ungesättigte Zone verlagern. Für diese Dränzone beträgt die Nitratkonzentration im Sickerwasser im Mittel aller Ackerflächen 60 mg/L, während sie im Mittel auf den Waldflächen bei 16 mg/L liegt. Hohe Nitratkonzentrationen im Sickerwasser (größer 100 mg/L) werden ausschließlich unter Ackerflächen und vor allem in Profilabschnitten gemessen, die das Sickerwasser aus dem Jahr 2008 repräsentieren. Weder aus den Nmin-Untersuchungen (LWK 2009) noch aus den flächenbezogenen Stickstoffbilanzen (Elies 2009) kann das Auftreten des verlagerbaren Nitrats im Untergrund in den ermittelten Konzentrationshöhen und der zeitlichen Verteilung abgeleitet werden. Aus den mittleren Gehalten an auswaschungsfähigem Stickstoff in der Dränzone kann in Verbindung mit Grundwasserneubildungsraten und der Verlagerungsgeschwindigkeit des Sickerwassers auf die potenziellen mittleren Nitratkonzentrationen im Sickerwasser unterhalb der untersuchten Zone von 8 m geschlossen werden. Aufgrund dieser Betrachtung sind im Sickerwasser unter Ackerflächen mit Nitratgehalten zwischen 53 und 100 mg/L Werte oberhalb des Trinkwassergrenzwertes zu erwarten.
A) Problemstellung: Die Verhinderung unerwünschter Anreicherungen prioritärer Stoffe in Böden und eines erheblichen Stoffaustrags in das Grundwasser stellt einen wesentlichen Aspekt des Bodenschutzes dar. Zur Ableitung fachlicher Beurteilungsmaßstäbe für den Pfad Boden-GW sind u.a. Kenntnisse zu Hintergrundkonzentrationen für prioritäre Stoffe im Bodensickerwasser/oberflächennahen Grundwasser dringend erforderlich. So ist im Rahmen der Fortschreibung der Geringfügigkeitsschwellen zur Beurteilung von Grundwasserverunreinigungen eine Plausibilitätsprüfung anhand von repräsentativen Hintergrundkonzentrationen notwendig. Wichtig ist hierbei, dass die Hintergrundkonzentrationen (a) die Stoffkonzentrationen bestimmenden Einflussgrößen (u.a. Bodenausgangsgesteine, Grundwasserflurabstand, Aufbau des Untergrundes) hinreichend differenziert beschreiben und (b) sich analog zum Geltungsbereich der Prüfwerte für den Pfad Boden-Grundwasser (BBodSchV, Anhang 2) auf den Ort der rechtlichen Beurteilung (Übergang zum Grundwasser) beziehen. Eine diesen Anforderungen genügende Datenbasis liegt nicht vor. B) Ziele/Aufgaben des Vorhabens: Im Rahmen eines mit UFOPLAN 2001 vergebenen Vorhabens FKZ 20171242 wurde zunächst für sandige Böden eine Probenahmetechnik zur Gewinnung des Bodensickerwassers/oberflächennahen Grundwassers am Ort der rechtlichen Beurteilung entwickelt und eine erste Datenbasis von Hintergrundkonzentrationen anorganischer Stoffe bereitgestellt. Hierauf aufbauend sollen im geplanten Vorhaben die Probenahmetechnik für bindige Böden und Standorte mit einem großen Grundwasserflurabstand weiterentwickelt werden. Hintergrundkonzentrationen für anorganische und ausgewählte organische Stoffe im Bodensickerwasser erhoben, eine Methode zur Ableitung von flächenrepräsentativen Hintergrundwerten erarbeitet und Hintergrundwerte für Bodensickerwasser/oberflächennahes Grundwasser abgeleitet werden.
Ziel ist die Entwicklung einer Transferprognose durch iterative Simulation von Transportvorgaengen, um belastbare Aussagen zur Sickerwasserprognose schadstoffhaltiger Materialien treffen zu koennen. Der Verbund aus LFA und LIH wird sich auf die modellierungsbezogenen Aspekte (Transportmodellierung), konzentrieren. Zur praxistauglichen Sickerwasserprognose soll das Programm SISIM in modifizierter Form zum Einsatz kommen. Die Bearbeitung der Thematik erfordert eine abgestufte Vorgehensweise, bei der die ersten Pruefschritte auf einen niedrigen standortspezifischen Informationsniveau beruhen. Auf dieser Pruefebene wird die generelle Gefaehrdung fuer das Grundwasser aufgrund von Quellstaerke, Flurabstand und Durchlaessigkeit beurteilt. Bestaetigt sich der Gefahrenverdacht, so sind standortspezifische Pruefschritte unter Verwendung der Transfermodelle notwendig, um den realen Gefahrentatbestand zu klaeren.
