Das Projekt "Sickerwasseruntersuchungen auf Nitrat im Zustrombereich der Förderbrunnen der Wassergewinnung Hohe Mark der GELSENWASSER AG" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Gelsenwasser AG durchgeführt. 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.
Das Projekt "Erfassung der regional unterschiedlichen Belastbarkeit von Boden und Wasser durch Stoffeintrag in NRW - Geochemische und hydrochemische Provinzen in NRW" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Landesanstalt für Ökologie, Landschaftsentwicklung und Forstplanung Nordrhein-Westfalen durchgeführt. Biotope aller Art in NRW sind durch Belastungen, insb. Stoffeintraege, in ihrem Bestand gefaehrdet. Hierbei verlaeuft die Wirkung in vielen Faellen ueber eine Veraenderung von Boden und Wasser. Im vorliegenden Projekt sollen die geogene chemische Ausgangssituation und die Empfindlichkeit der wichtigsten Substrate gegenueber anthropogenen Stoffeintraegen erfasst werden. Geplant sind Uebersichtskarten des Landes im Massstab 1:250.000, in denen einerseits geologischer Untergrund, Bodenart, Naehrstoffversorgung und Grundwasserflurabstaende, andererseits Bodennutzung und Grundwasserentnahme beruecksichtigt sind. Angestrebt wird eine Aussage ueber den Gefaehrdungsgrad wichtiger Biotope und Biotoptypen mit ihren Pflanzen- und Tiergesellschaften, z.B. durch die Kombination der verschiedenen thematischen Karten.
Das Projekt "Bestimmende Parameter der Durch- und Absickerung in der ungesaetigten Bodenzone" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Technische Hochschule Darmstadt, Institut für Wasserbau, Fachgebiet Konstruktiver Wasserbau und Wasserwirtschaft durchgeführt. Hebungen und Senkungen der Grundwasseroberflaeche zeigen bei geringen Flurabstaenden einen deutlichen jahreszeitlichen Gang. Der hoechste GW-Stand tritt am Ende der verdunstungsarmen Wintermonate auf. Im Verlauf der Vegetationsperiode von April bis September sinkt die GW-Oberflaeche ab. Mit zunehmendem Flurabstand werden diese jahreszeitlichen Schwankungen gedaempfter. Kurzzeitige abflusswirksame Niederschlagsereignisse lassen sich nicht mehr als Einzelereignis in der Reaktion des GW-Spiegels feststellen. Bei grossen Flurabstaenden und mittel- bis feinkoernigen Boeden kennzeichnen nur noch langjaehrige Trocken- oder Nassperioden den Verlauf des GW-Spiegels. Mit zunehmender Tiefe vergleichmaessigt sich die Sickerbewegung und die Zusickerung zum Grundwasser. Dies bedeutet, dass sich bei kleinen Flurabstaenden und/oder grobkoernigen Boeden ein durch ein Niederschlagsereignis verursachter 'Wasserdruckstoss' sehr schnell bis zum GW-Spiegel fortpflanzt. Die Tiefenverlagerung bestimmter Wasservolumina vollzieht sich dagegen sehr langsam. Die massgebenden Parameter, die mit zunehmender Tiefe eine Vergleichmaessigung der Sickerbewegung bewirken, werden im Laborversuch ermittelt und ihr Einfluss quantifiziert. Die Ergebnisse dieser Versuche sollen Aufschluss geben ueber die unterschiedlichen Grundwaserneubildungsraten bei verschiedenen Flurabstaenden, die Reaktion des GW-Spiegels auf unterschiedliche Infiltrationsraten sowie die Sickerbewegung und Wasserverteilung in der ungesaettigten Bodenzone.
Das Projekt "Naturnahe Fliessgewaesser in den Ackerbaulandschaften des Thueringer Beckens" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Fachhochschule Erfurt, Fachbereich Landschaftsarchitektur durchgeführt. In kaum einer anderen Region Deutschlands ist die ueber Jahrhunderte gewachsene Kulturlandschaft in den letzten 50 Jahren so tiefgreifend umgestaltet worden wie im Thueringer Becken. Nutzungsintensivierungen fuehrten auf den fruchtbaren Loessboeden im Rahmen der Zwangskollektivierung in den 50er und 60er Jahren zur Bildung grossflaechiger, monotoner Ackerbaulandschaften. Hierbei wurden die belebenden und gliedernden Landschaftselemente der einst kleinteiligen Flur wie Obstbaumreihen, Feldraine, Hecken und Graeben weitgehend ausgeraeumt. Die meisten Baeche wurden begradigt, viele sogar verrohrt, um die grossen Schlaege rationell bewirtschaften zu koennen. Die Fliessgewaesser uebernahmen danach nur noch Funktionen als Vorfluter zur Sicherung nutzungsoptimierter Grundwasserflurabstaende und zum Schutz vor Ueberschwemmungen der Aecker. Den betriebswirtschaftlichen Vorteilen dieser Massnahmen stehen allerdings auch gravierende Nachteile gegenueber. Neben der Verarmung der Landschaft an wildlebenden Pflanzen- und Tierarten, der Erosion und Degradation der Kulturboeden sind hier vor allem die Belastungen und Schaeden an den Fliessgewaessern selbst von Bedeutung. Seit laengerem besteht in der Wasserwirtschaft, im Naturschutz und in der Landschaftspflege Einigkeit darueber, dass intakte Fliessgewaesser ueber ihre Entwaesserungsaufgaben hinaus zahlreiche andere wichtige Funktionen im Naturhaushalt und Landschaftsbild erfuellen. Hierzu gehoeren u.a. Daempfung von Hochwasserwellen, Entschaerfung von Niedrigwassersituationen, Verbesserung der Gewaesserguete, Lebensraum fuer Tiere und Pflanzen, Biotopverbundwirkung, Gliederung und Belebung des Landschaftsbildes und Erholungsfunktion. Inzwischen ist eine Vielzahl von Fliessgewaessern wieder naturnah umgestaltet worden. Allerdings gibt es nur wenige Arbeiten, die sich mit der Revitalisierung kleiner Fliessgewaesser beschaeftigen, die fuer die Ackerbaulandschaften der Loessgebiete typisch sind. Baeche dieser Landschaften sind in der Regel besonders tiefgreifend umgestaltet worden. Sie haben besonders im Thueringer Becken eine grosse Verbreitung. Durchgefuehrte Untersuchungen und Zwischenergebnisse: Im Sommer 1996 wurden umfangreiche Ortsbesichtigungen durchgefuehrt. Von etwa 80 besichtigten Bachabschnitten wurden 8 repraesentative Stellen ausgewaehlt. Sie wurden detailliert vermessen und im Hinblick auf Boden, Wasserhaushalt, Flora, Fauna, Biotopstrukturen, Landschaftsbild, Eigentumsverhaeltnisse und Nutzungen untersucht. Auf der Grundlage dieser Untersuchungen werden zur Zeit pragmatische Konzepte fuer eine naturgemaesse Gestaltung der Fliessgewaesser erstellt. Sie beinhalten detaillierte Entwurfsplanungen fuer die Referenzstrecken und beschaeftigen sich mit folgenden Problemloesungen: Wiederherstellung der oekologischen Funktionen und des Hochwasserschutzes Sanierung von Tiefenerosionsstrecken Schutz von Quellen.(gekuerzt)
Das Projekt "ERS-1-Pilotprojekt zur Kontrolle der Renaturierung der Niederungen in Brandenburg" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von WIB Weltraum-Institut Berlin, Büro Teltow durchgeführt. Die Renaturierung von Niederungsflaechen ist eine zentrale Aufgabe im Rahmen des Naturschutzprogrammes des Landes Brandenburg. Die Grundwasserflurabstaende in den Niederungsbereichen werden durch Stillegung von Vorflutern und durch Wasserzufuehrung verringert. Im Bereich des Spreewaldes wird durch die Stillegung des Braunkohletagebaus eine Erhoehung des Grundwasserflurabstandes verursacht. Weitere gravierende Auswirkungen auf die hydrologischen Verhaeltnisse werden durch den Ausbau von Wasserstrassen erwartet. Die dadurch bedingten Veraenderungen im oberflaechennahen Grundwassersystem haben insbesondere Veraenderungen von Oberflaechengewaessern, des Bodenwasserhaushaltes und der Vegetation zur Folge. Ziel des Pilotprojektes ist es, die Anwendbarkeit der ERS-1-Daten in Verbindung mit Bodenmessungen und einem Geographischen Informationssystem fuer eine Ueberwachung dieser Renaturierungsprozesse zu demonstrieren.
Das Projekt "Nutzbares Grundwasserdargebot in Gebieten mit hohem Grundwasserstand" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Hannover, Institut für Wasserwirtschaft, Hydrologie und landwirtschaftlichen Wasserbau durchgeführt. Bei geringem Flurabstand erfolgt in Trockenperioden ein kapillarer Aufstieg von Grundwasser in die Wurzelzone. Grundwasser wird ueber die Pflanzen oder direkt von der Bodenflaeche in der Dampfphase in die Atmosphaere ueberfuehrt (Evapotranspiration). Dieser Anteil an der Gesamtevapotranspiration ist eine Funktion des Flurabstandes, der Bodenart und des Bewuchses. Die Differenz aus der Sickerrate, welche das Grundwasser erreicht, und der kapillaren Aufstiegsrate wird als effektive Neubildung bezeichnet. Sie ist fuer die Nutzung des Grundwassers als Trink-, Brauch- und Bewaesserungswasser von Bedeutung. Es ist das Ziel des Vorhabens, ein mathematisch-numerisches Grundwassermodell zu entwickeln, mit dem diese effektive Grundwasserneubildung in Abhaengigkeit vom Flurabstand, Bodenaufbau und Bewuchs ermittelt werden kann.
Das Projekt "Hydrologische Begleituntersuchungen zur geplanten Grundwasseranreicherung im Stadtwald Renchen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Forstliche Versuchs- und Forschungsanstalt Baden-Württemberg durchgeführt. 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.
Das Projekt "Beschreibung der Nitratverlagerung in der wasserungesaettigten Bodenzone und im Grundwasser des Einzugsgebietes des Wasserwerkes Foehr-West mit Hilfe von Modellen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Kiel, Institut für Wasserwirtschaft und Landschaftsökologie durchgeführt. Ziele: Zielsetzung des Vorhabens ist es, auf der Basis vorhandener Daten (Nmin-Untersuchungen im Wasserschutzgebiet, hydrogeochemische Analysen von Wasserproben aus Versorgungs- und Beobachtungsbrunnen, Versuche zur N-Mineralisation, Klimadaten, Foerderraten der Versorgungsbrunnen, Grundwasserflurabstaende, geol. Erkundungsbohrungen, bodenk. Kartierung) die Entwicklung (seit ca. 1975) der diffusen N-Auswaschung in den Aquifer und die resultierende 3-dimensionale Belastungssituation des Aquifers mit Hilfe geeigneter Modellansaetze quantitativ nachzuvollziehen. Fragestellungen: Fuehren obligate Gruenlandnutzung und limitierte N-Duengung (seit 10a) zu einer Entschaerfung der Belastungssituation? Sind diesbezueglich bereits Erfolge messbar? Innerhalb welcher Zeit ist mit einer Sanierung des belasteten Aquifers zu rechnen? Hypothesen: Gruenlandnutzung und an den Pflanzenbedarf angepasste N-Duengung ausschliesslich in der Vegetationsperiode sind geeignete Massnahmen, um Nitrataustraege zu minimieren und somit den Aquifer zu sanieren. Aufgaben: Fuer die Modellansaetze muessen die massgeblichen Parameter, Anfangs- und Randbedingungen ermittelt werden. Die Auswirkungen verschiedener Szenarien (hinsichtlich N-Duengung und Nutzungsform) auf die Grundwasserbeschaffenheit (bezueglich Nitrat) sollen simuliert werden.
Das Projekt "Der Einfluss des Grundwasserflurabstandes auf Evapotranspiration und Ertrag von Kiefernbestaenden auf Sandboeden" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Göttingen, Institut für Bodenkunde und Waldernährung durchgeführt. Ueber die Auswirkung des Grundwasserflurabstandes auf die Transpiration und Ertragsbildung bei Baeumen ist wenig bekannt. Schon ueber die effektive Wurzeltiefe gibt es kaum mehr als Vermutungen, gestuetzt meistens auf Einzelbeobachtungen. Die Bestimmung der Evapotranspiration von Waldbestaenden kann auf der Grundlage der Bodenwasserhaushaltsgleichung mit Hilfe der allgemeinen Fliessgleichung fuer die Wasserbewegung in der ungesaettigten Bodenzone erfolgen. Diese Methode ist heute allgemein anerkannt, sie setzt jedoch voraus, dass in einem wurzel- und grundwasserfreien Bodenbereich hydraulische Gradienten gemessen werden koennen. Die Verdunstung von Waldbestaenden kann auch ueber die Energiebilanzmethode ermittelt werden, bei der vor allem jedoch ein kontinuierlicher Einsatz problematisch ist. Eine Kombination beider Methoden, verknuepft mit der Entwicklung von Wasserhaushaltsmodellen bietet eine Alternative, bei der die tatsaechliche Verdunstung als Funktion der potentiellen Verdunstung, der Saugspannung des Bodenwassers in der Hauptwurzelzone und pflanzenspezifischer Parameter ausgedruckt wird. Die Entwicklung solcher Modelle setzt die zeitweilige Anwendung der Energiebilanzmethode voraus. Fuer den Einsatz des 'ausgetesteten' Modells bedarf es dann nur noch relativ einfacher Kontrollmessungen sowie der Bestimmung der erforderlichen Eingangsgroessen. Wichtigste Steuer- und Kontrollgroesse ist im Boden die Saugspannung des Bodenwassers. Es bleibt zu untersuchen, inwieweit der Grundwasserflurabstand als zusaetzlicher, die Transpirationsrate mitbestimmender Faktor in Erscheinung tritt.
Das Projekt "Dynamische Prozessmodellierung zur Flussauensukzession als Elemente der wasserwirtschaftlicher Unterhaltung Elbe" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Bundesanstalt für Gewässerkunde durchgeführt. 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.
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