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Teilprojekt: 4: Wasserinhaltsstoffe und ihre Umsetzungen in der Wolga und ihren Nebenflüssen

Das Projekt "Teilprojekt: 4: Wasserinhaltsstoffe und ihre Umsetzungen in der Wolga und ihren Nebenflüssen" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Karlsruher Institut für Technologie (KIT), Engler-Bunte-Institut, Lehrstuhl für Wasserchemie und Wassertechnologie durchgeführt. Die Untersuchungen dienen zur Bestimmung der Wasserqualität und des ökologischen Zustands im Wolgaflusssystem und ihrer zeitlichen Entwicklung. Es werden eutrophierungsrelevante Parameter im Detail untersucht. Durch kompartiment-übergreifende Untersuchungen sollen Ergebnisse zum Phosphorkreislauf als einer der wesentlichen Einflussfaktoren für die Eutrophierung von Gewässern erhalten werden. Daneben werden auch die mit einer Eutrophierung einhergehenden Probleme der Trinkwassergewinnung untersucht und Lösungswege erarbeitet. Die Untersuchungen in Russland erstrecken sich über mehrere Probenahmestellen unter Beachtung saisonaler Schwankungen. Diese werden flankiert durch Laboruntersuchungen zur P-Spezierung im Fluss-, Porenwasser und Sediment. Dazu kommen Arbeiten zur Trinkwassergewinnung aus stark DOC-haltigen und eutrophierten Oberflächengewässern, die teilweise vor Ort durchgeführt werden sollen. Die Ergebnisse sollen veröffentlicht und auf dem geplanten Workshop den Entscheidungsträgern aus Russland und deutschen Wirtschaftsunternehmen präsentiert werden. Die aus der Durchführung des Projektes zur Verfügung stehenden Daten können eine sichere Grundlage zur Marktanalyse bilden.

Integriertes Wasserrecourcenmanagement in den Einzugsgebieten der Flüsse Wolga-Rhein am Beispiel von Problemregionen (Wolga-Rhein-Projekt III) - Teilprojekt 5: Mobilisierung von Schwermetallen und eutrophierungsrelevanten Nährstoffen aus den Oka-Moskva-Sedimenten

Das Projekt "Integriertes Wasserrecourcenmanagement in den Einzugsgebieten der Flüsse Wolga-Rhein am Beispiel von Problemregionen (Wolga-Rhein-Projekt III) - Teilprojekt 5: Mobilisierung von Schwermetallen und eutrophierungsrelevanten Nährstoffen aus den Oka-Moskva-Sedimenten" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umwelt-Geochemie durchgeführt. Das Verbundprojekt integriert die Aspekte der Wiederherstellung eines funktionsfähigen Ökosystems und der nachhaltigen Nutzung von Oberflächengewässern mit einer Entwicklung von technologischen Lösungen zur Trinkwasserversorgung. Dabei werden sowohl langfristige Konzepte zur Verringerung der Belastung des Ökosystems Wolga als auch end-of-pipe-Maßnahmen zur kurz- und mittelfristigen Sicherstellung der Trinkwasserversorgung erarbeitet. Dies geschieht anhand von Untersuchungen in einer größenmäßig überschaubaren Modellregion. Die wissenschaftlichen Arbeitsziele dieses Teilprojektes lassen sich wie folgend beschreiben: - Tieferes Verständnis der Bindung, Remobilisierung und Freisetzung von Schwermetallen aus Flusssedimenten durch Untersuchung der Vorgänge an der Sediment-Wasser-Grenzschicht und die sie beeinflussenden Umgebungsparameter. - Differenzierte Analytik der Nährstoffe (C, N und P) unter den Aspekten der Aufklärung der Herkunft, Eintragspfade und Bindungsformen um hieraus Empfehlungen für eine zukünftige Verringerung im Hinblick auf eine Gewässereutrophierung abzuleiten. Bestimmung der aktuellen Flussqualität durch Jahreszeiten übergreifende Beprobung der Moskva, Oka und Wolga an ausgewählten Probenannahmestellen. Differenzierte Analytik der Nährstoffe (C, N und P) unter den Aspekten der Aufklärung der Herkunft, Eintragspfade und Bindungsformen um hieraus Empfehlungen für eine zukünftige Verringerung im Hinblick auf eine Gewässereutrophierung abzuleiten. Die Daten sollen anderen Projektspartner zur gesamten Bewertung des Systems zur Verfügung gestellt werden. Die Ergebnisse sollen veröffentlicht und den Entscheidungsträgern aus Russland und deutschen Wirtschaftsunternehmen bekannt machen.

Integriertes Wasserressourcenmanagement in den Einzugsgebieten der Flüsse Wolga-Rhein am Beispiel von Problemregionen - Teilprojekt 6: Charakterisierung der Umsatz- und Austragsprozesse von DOC

Das Projekt "Integriertes Wasserressourcenmanagement in den Einzugsgebieten der Flüsse Wolga-Rhein am Beispiel von Problemregionen - Teilprojekt 6: Charakterisierung der Umsatz- und Austragsprozesse von DOC" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Helmholtz-Zentrum für Umweltforschung GmbH - UFZ, Department Bodenphysik, Lysimeterstation Falkenberg, Sektion Bodenforschung durchgeführt. Für die DOC Belastung von Gewässern und der damit verbunden Probleme bei der Trinkwasseraufbereitung ist die Identifikation der Randbedingungen für den Umsatz von DOC im Boden und Gewässer unter den russischen Witterungsbedingungen, vor allem im Winter, und der daraus resultierenden Differenzierung der DOC Eintragspfade in die Gewässer von Bedeutung. Zur Erreichung der Zielstellungen ist ein skalenübergreifender Ansatz vorgesehen, der auf dem bestehenden Einzugsgebietsmonitoring aufbaut und weitere Methoden einbindet. So sollen i) Lysimeter generelle Aussagen über DOC Leaching und DOC Formen ermöglichen, ii) Intensivmessfelder aufgebaut werden, um den Bodenwasserhaushalt zu quantifizieren und DOC zu charakterisieren und iii) das Modellsystems IWAN zur Bewertung von Maßnahmenszenarien zur Verminderung des DOC Eintrags in Gewässer modifiziert werden. Durch die angestrebte Verbindung der erwarteten Ergebnisse mit praxisnaher Umsetzung und Demonstration im russischen Einzugsgebiet Lubazhinkha mit KMU und Landwirtschaftsbetrieben in Russland soll ein wesentlicher Beitrag zur Entwicklung von Techniken zur nachhaltigen Sicherung der Wasserqualität im Wolgaeinzugsgebiet geleistet werden.

Teilprojekt IV/3. Betrieb der Staustufen an der Wolga: Energiewasserwirtschaft und Oekologie

Das Projekt "Teilprojekt IV/3. Betrieb der Staustufen an der Wolga: Energiewasserwirtschaft und Oekologie" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Voith Siemens Hydro - Kraftwerkstechnik GmbH & Co. KG durchgeführt. Gegenstand dieses Projektes ist der Einsatz eines numerischen Verfahrens zur Simulation der rechnergestuetzten Betriebsweise der Wolgastaustufen von der Staustufe Uglitsch (Wolga-km 290) bis zur Staustufe Tscheboksary (Wolga-Km 1185) mit drei Stauhaltungen von insgesamt ca. 900 km Laenge. Hierbei geht es um die Verbesserung der bisherigen Betriebsweise, um den verschiedenen Anforderungen aus Oekologie, Wasserkraft, Schifffahrt und Hochwasserschutz optimal zu entsprechen. Das als industrielle anwendungsorientierte Grundlagenforschung einzustufende Projekt beinhaltet eine Untersuchungsmethode, die auf einem hydrodynamisch-numerischen Modell zur Simulation der Stroemungsverhaeltnisse und den Erweiterungsfunktionen aus der Automatisierungstechnik zum Betrieb der Staustufen beruht.

Teilprojekt 5. Anorganische und organische Schadstoffe sowie Nährstoffe in den Sedimenten der Wolga

Das Projekt "Teilprojekt 5. Anorganische und organische Schadstoffe sowie Nährstoffe in den Sedimenten der Wolga" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Heidelberg, Institut für Umwelt-Geochemie durchgeführt. In Koordination mit den russischen Wissenschaftlern sollen die Wolga und wichtige Nebenflüsse im Hinblick auf die räumliche und zeitliche Änderung der Wasser-/Sedimentqualität untersucht werden. Dabei sind anorganische und organische Einzelstoffbestimmungen sowie Nährstoffbestimmungen anzuwenden. Besonderer Wert ist auf die ökologisch aussagekräftige Charakterisierung der Toxizität und der Gesamtheit der Verbindungen zu legen. Die chemischen und biologischen Prozesse sind ebenfalls zu verfolgen und die Möglichkeit der Freisetzung von Schadstoffen aus dem Sediment ins Freiwasser sind zu untersuchen. Damit soll ein besseres Verständnis des Gewässersystems 'Wolga' sowie der Voraussetzung für eine ökologische Nutzung erfolgen. Durch die Erstellung von systematischen Sedimentqualitätskarten kann der Istzustand der Belastung dokumentiert und Kontaminationsquellen identifiziert werden. Schließlich sollen die indirekten Auswirkungen der Belastung auf die Trinkwasserversorgung erkundet werden. Die Ergebnisse sollen deutliche Hinweise darauf geben, wie das Gewässersystem Wolga unter wasserwirtschaftlichen und naturschutzorientierten Gesichtspunkten zu bewerten und zu pflegen ist.

Teilprojekt IV.2. Hydrologische Modellierung des Einzugsgebiets zur Prognose und Vorhersage von Abfluessen sowie des Stofftransport im Gewaesser

Das Projekt "Teilprojekt IV.2. Hydrologische Modellierung des Einzugsgebiets zur Prognose und Vorhersage von Abfluessen sowie des Stofftransport im Gewaesser" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik Theodor-Rehbock-Laboratorium durchgeführt. Der hydrologische Beitrag stellt die Daten einschliesslich der statistischen Kennwerte und der numerischen hydrologischen Modelle zur Prognose und Vorhersage von Abfluessen sowie des Stofftransports fuer ein wasserwirtschaftliches Informations- und Managementsystem bereit. Der Schwerpunkt des Vorhabens liegt in der Aufarbeitung der vorliegen Daten, der Bereitstellung der Methodiken und hydrologischen Modelle sowie einer beispielhaften Anwendung fuer den Bereich der Wolga zwischen Rybinsk und Tscheboksary und fuer die Oka. Das Konzept einer Leitzentrale einschliesslich der erforderlichen messtechnischen Ausstattung der Messstellen wird erarbeitet mit dem Ziel, die hydrologischen und meteorologischen Daten ueber eine Datenfernuebertragung abzurufen, Vorhersagen von Abflussereignissen, des Stofftransports mit einem Alarmplan fuer Hochwasserwasser und Schadstoffe sowie zur Echtzeitsteuerung der Staustufen.

Teilprojekt IV/1. GIS-gestuetzte hydrodynamisch-numerische Modellierung zur Simulation der Stroemungsverhaeltnisse der Wolga

Das Projekt "Teilprojekt IV/1. GIS-gestuetzte hydrodynamisch-numerische Modellierung zur Simulation der Stroemungsverhaeltnisse der Wolga" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe, Institut für Wasserwirtschaft und Kulturtechnik Theodor-Rehbock-Laboratorium durchgeführt. Erstellung eines Decision-Support-Systems für einen ca. 900 km langen Wolgaabschnitt (3 Stauhaltungen). Einsatz von GIS und HN-Modellierung. Veranlassung / Zielsetzungen: Erstellung eines Decision-Support-Systems für einen ca. 1200 km langen Wolgaabschnitt (5 Stauhaltungen). Einsatz von GIS und HN-Modellierung. Methoden/Entwicklung: - Weiterentwicklung von GIS-Techno­logien, insbesondere zur Er­stellung von digitalen Gelände­modellen (DGM) aus verschiedenen Datenquellen und zur Bearbeitung von DGMs - Handling von sehr umfangreichen Daten auf Grund der Gebietsgröße - Erstellung von HN-Modellen (1D, instationär, z.T. verzweigte und ver­maschte Fluss­systeme) unter Einbe­ziehung der Daten des DGMs - Koppelung von HN-Modellen und GIS zu einem Decision Support System DSS Wolga - Durchführung von stationären Berechnungen - Ergebnisdarstellung als Längs­schnitt - Ermittlung von Überflutungsflächen und -tiefen - Übersichtliche Ablage aller verfügbaren Daten, z.B. DGM, Karten, Fotos etc. - Anwendungsoptimierte Oberfläche, d.h. auch von Benutzern ohne Vorkenntnisse leicht zu bedienen Ergebnis: Das DSS Wolga wird an die russischen Projektpartner lauffähig übergeben und diese im Umgang mit dem System geschult. Es kann in der Praxis zur Beurteilung vielfältiger Aufgaben­stellungen eingesetzt werden.

TP IV/4. Sanierungskonzepte für Wasserbauwerke zur Verbesserung der Betriebssicherheit

Das Projekt "TP IV/4. Sanierungskonzepte für Wasserbauwerke zur Verbesserung der Betriebssicherheit" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Karlsruhe (TH), Institut für Massivbau und Baustofftechnologie, Abteilung Baustofftechnologie durchgeführt. Die wirtschaftliche und umweltschonende Nutzung der Wasser- und Energieressourcen von Flüssen beinhaltet die Sicherstellung der vollen Funktionsfähigkeit und Betriebssicherheit der baulichen Anlagen. Die Erhaltung dieser Bauwerke und ihre Ertüchtigung ist daher eine vorrangige Aufgabe von hoher gesamtwirtschaftlicher Bedeutung. Die Zielsetzung des Teilprojektes besteht schwerpunktmäßig in der Erarbeitung von Konzepten für die Instandsetzung und Erhaltung der Wasserbauwerke an der Wolga und der Klärung damit verbundener wissenschaftlicher Fragestellungen. Die zu entwickelnden Instandsetzungskonzepte müssen neben den baulichen Gegebenheiten und klimatischen Bedingungen vor allem auch die spezifischen wirtschaftlichen Verhältnisse sowie die technischen Möglichkeiten vor Ort berücksichtigen und darüber hinaus den Erfordernissen des Umweltschutzes genügen. Ein wesentliches Ergebnis des Teilprojektes wird die Bereitstellung eines Leitfadens für die Untersuchung, Instandsetzung und Unterhaltung der ausgewählten Bauwerkstypen sein.

Hydrological and hydrodynamic studies and predictions of the Caspian sea water level rise - Impact of climate factors and man's activities

Das Projekt "Hydrological and hydrodynamic studies and predictions of the Caspian sea water level rise - Impact of climate factors and man's activities" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität Bochum, Fakultät XII für Bauingenieurwesen, Institut für Grundbau, Wasser- und Verkehrswesen, Lehrstuhl für Hydrologie, Wasserwirtschaft und Umwelttechnik durchgeführt. General Information: A significant rise of the water level in the Caspian sea since 1978 was accompanied by inundation of large areas and by a rise in the water table, which resulted in a disastrous situation in the Caspian sea basin. Experts differ both about why this phenomenon has occurred and about the future course of events. The proposed project aims at the understanding of numerous hydro-meteorological factors involved, without which effective protection of the population on the coastal areas and of their environment are impossible. The project outlines multi-disciplinary approaches to: detailed water balance study of the Caspian sea; study of water exchange within the sea basin and the hydrology of the Volga River (80 per cent of the inflow to the sea) These studies are directed at an elucidation of the reasons for the present sea level rise and an assessment of the most probable sea level trends over the next 10 to 20 years. The project will also consider the possible consequences of climate change and global warming. To achieve these aims the project includes linked hydrological and hydrodynamical models to describe the physical processes driving the phenomenon. Future trends in the water balance components of the Caspian sea will be investigated applying combined physical and statistical methods to hydro-thermodynamical mathematical models of water exchange processes in the 'atmosphere - land surface' and 'atmosphere - sea surface' sub-systems. The project will investigate the effects of possible man-made changes to the use of land in a selected sub-basin of the Volga river basin. This part of the project is based on an analysis of the recently available remote sensing data, a particularly valuable transfer of technology. Various scenarios of the climate conditions in the sea basin will be made using innovative probabilistic approach. The climate scenarios will be developed from the output of General Circulation Models developed in Germany, UK and USA as well as paleoclimate prototypes developed in Russia. Achievements: Foreseen Results The results obtained will be available, for planning of national and regional economies in the Caspian countries, for the design and operation of projects aimed at ecologically sound management of land and water resources in the Caspian sea itself, along its coastal fringe, and in its catchment area including the Volga river. The project partners are research institutes and private research company representing two NIS countries (Russia and Turkmenistan) ant three EU members (France, Germany and United Kingdom) with a balanced input from NIS and EU. The projects results will be made available to a wide , international scientific community both through dissemination of the deliverables (reports) and via access to the data concerning the Caspian sea. Prime Contractor: Laboratoire d'Hydraulique de France SA; Chirolles; France.

Auswirkungen von Ballungsgebieten, Staustufen und Nebenflüssen auf die Trinkwasserqualität und Trinkwasserversorgung im Wolgagebiet - Projektstudie Nizhniy Novgorod

Das Projekt "Auswirkungen von Ballungsgebieten, Staustufen und Nebenflüssen auf die Trinkwasserqualität und Trinkwasserversorgung im Wolgagebiet - Projektstudie Nizhniy Novgorod" wird vom Umweltbundesamt gefördert und von Universität zu Karlsruhe (TH), Engler-Bunte-Institut, Bereich Wasserchemie und DVGW-Forschungsstelle durchgeführt. Im Rahmen des hier beantragten Vorhabens sollen neben einer allgemeinen Zustandserfassung der Wasserqualität der Wolga im Untersuchungsgebiet mit dem Schwerpunkt um Nizhniy Novgorod die Erstellung von detaillierten Gewässergütekarten, die Lokalisierung von Verschmutzungsquellen sowie die Untersuchung von Schadstoffspeziation und -umsetzungen erfolgen. Vergleichend hierzu sollen Untersuchungen des Rheins, des Neckars und des Mains durchgeführt werden. Hierbei steht die Übertragbarkeit der Untersuchungskonzepte auf verschiedene Flusssysteme und der wissenschaftliche Beitrag zur Kenntnis der Nährstoffspezikation im Vordergrund. Ein weiteres Projektziel ist die Beurteilung der Trinkwasseraufbereitung im Wolgagebiet. Hier soll die Funktionsfähigkeit und Qualität der Trinkwasserversorgung untersucht werden. Die Schwerpunkte liegen dabei auf Wasserwerken im direkten Wolgaeinfluss (z.B. direkte Entnahme von Rohwasser aus der Wolga oder Entnahme von Rohwasser aus dem Uferfiltratbereich).

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