Freiburger Schriften zur Hydrologie
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Band/volume 21: EISELE M. & LEIBUNDGUT Ch. (2006):
Hydrologische Güte - ein Beitrag zur erweiterten Bewertung von
Flusseinzugsgebieten im Gewässerschutz
Das
Verfahren "Hydrologische Güte" ermöglicht die Bewertung
der anthropogenen Beeinflussung des hydrologischen Zustands von Flusseinzugsgebieten.
Wesentliche Teile der Methodik dieses Bewertungsverfahrens wurden bereits
in einem Ende 2001 abgeschlossenen, durch das Land Baden-Württemberg
(Forschungsprogramm BW-PLUS) geförderten Projekt entwickelt. Ziel
eines weiterführenden, ebenfalls durch BW-PLUS finanzierten Projekts
war die Weiterentwicklung dieses Verfahrens zu einem operationell auf
regionaler Ebene und landesweit einsetzbaren Expertensystem. Auf der Basis
verschiedener Testanwendungen des Verfahrens wurde für die operationelle
Anwendung das Softwaresystem AHQ-IHF entwickelt. Um die operationelle
Anwendbarkeit zu demonstrieren, wurde das Verfahren im Rahmen des Projekts
weitestgehend flächendeckend in Baden-Württemberg eingesetzt.
Das Bewertungsverfahren ist in drei Bewertungsteile aufgeteilt. Im Rahmen
der Bewertung der Beschaffenheit des Einzugsgebiets werden allgemein
verfügbare Flächendaten hinsichtlich potentieller Belastungen
des Wasserkreislaufs und der Gewässer zusammengeführt und be-wertet.
Als Gesamtergebnis dieses Bewertungsteils wird der "Index der anthropogenen
Belastung" für die untersuchten Gebiete ausgewiesen. Im Bewertungsteil
Abflussdynamik werden anthropogene Veränderungen ausgesuchter Abflusskenngrößen
(Indicators of Hydrological Alteration, IHA) quantifiziert und bewertet.
Zur Bewertung können sowohl Zeitreihen von Abflusspegeln als auch
Simulationsergebnisse von Wasserhaushaltsmodellen herangezogen werden.
Als Maß für die festgestellte Veränderung wird der RVA-Index
(Range of Variability Approach) berechnet. Dieser zeigt sowohl Veränderungen
in der Größe als auch in der Varia-bilität der Abflussvariablen
an. Im optionalen Bewertungsteil Stoffhaushalt und Wasserqualität
werden für die untersuchten Gebiete die Höhe der Nährstoffemissionen
(aktuelle Stickstoff- und Phosphoremissionen im Verhältnis zum natürlichen
Hintergrund) sowie die aktuelle Situation der Wasserqualität der
Fließgewässer (bezogen auf Gesamtstickstoff und Phosphat) bewertet.
Während zur Quantifizierung der Emissionen Stoffbilanzmodelle verwendet
werden, basiert die Bewertung der Wasserqualität überwiegend
auf Messreihen an Gütepegeln.
Das im Rahmen des Projekts entwickelte Softwaresystems AHQ-IHF (Assessment
of Hydrological Quality) ermöglicht die operationelle Bearbeitung
eines großen Teils der Berechnungen der Bewertungsverfahrens. Für
jeweils ausgesuchte Listen von Bearbeitungsgebieten bzw. Abflusspegeln
können im System raumbezogene Daten (Punkt-, Linien- und Flächeninformationen)
sowie Zeitreihen importiert, bearbeitet und bewertet werden. Die Eingabe-
und Ausgabefunktionen sowie die einzelnen Berechnungs- und Bewertungsschritte
werden über eine grafische Benutzeroberfläche angesteuert. Die
Datenverwaltung wird über eine Datenbank (MS-Access) mit einem speziell
für das System entwickelten Datenmodell durchgeführt. Das System
ermöglicht die Verwaltung verschiedener Projekte (z.B. mit unterschiedlichen
Gebieten) und Versionen (z.B. Verwendung unterschiedlicher Datengrundlagen
oder Berechnungsarten).
Für die Bewertungsteile Beschaffenheit des Einzugsgebiets sowie
Stoffhaushalt und Wasserqualität liegen für Baden-Württemberg
flächendeckend Bewertungsergebnisse vor. Als Stoffbilanzmodell zur
Simulation der Nährstoffemissionen wurde eine flächendifferenzierte
Version des Stoffbilanzmodells MONERIS verwendet. Die Bewertung der anthropogenen
Veränderung der Abflussdynamik wurde für 79 Abflusspegel
- basierend auf langen Abflussreihen (40 bis 90 Jahre), simulierten Abflussreihen
(vorwiegend Ergebnisse des Wasserhaushaltsmodells LARSIM) sowie auf Zeitreihen
der Einzugsgebietsniederschläge - durchgeführt. Zusätzlich
wurde für Baden-Württemberg eine Karte der anthropogenen Abflussveränderungen
an den Gewässerstrecken basierend auf den Pegelanalysen sowie auf
den als Bewertungsparameter der Gewässerstrukturgüte vorliegenden
Abflussregulierungen hergestellt. Diese Karte (Stand: 09/2005) ist als
Beilage diesem Bericht beigefügt. Sie wird in der 2006/2007 erscheinenden
3. Lieferung des Wasser- und Bodenatlasses Baden-Württemberg enthalten
sein.
Bei der Anwendung des Verfahrens in Baden-Württemberg wurden insbesondere
im Bereich des Neckareinzugsgebiets und der Oberrheinebene sowie in Teilbereichen
des Donaueinzugsgebiets anthropogene Beeinflussungen des Wasser- und Stoffhaushaltes
angezeigt. Die Abflussdynamik der Fließgewässer ist in den
meisten Gewässern Baden-Württembergs nur in geringerem Maße
anthropogen beeinflusst. Einzelne, größere Veränderungen
des Ab-flussverhaltens treten insbesondere unterhalb von Hochwasserentlastungen
und Stauhaltungen auf.
Mit dem Abschluss des weiterführenden Projekts Ende 2004 steht jetzt
ein operationell anwendbares Bewertungsverfahren zur Verfügung. Das
weiterentwickelte Verfahren wurde konzipiert als Werkzeug für wasserwirtschaftliche
Planungen in Überblicksmaßstab. Es kann zur Abschätzung
des anthropogenen Einflusses auf den Wasser- und Stoffhaushalt von Flusseinzugsgebieten
als Erweiterung der herkömmlichen Fließgewässerbewertung
(Gewässergüte, Strukturgüte) herangezogen werden. Mit Hilfe
der Methodik zur Bewertung von Veränderungen der Abflussdynamik wird
ein bislang im Gewässerschutz nur wenig beachteter Aspekt betrachtet,
welcher für die Lebensgemeinschaften in Fließgewässern
von zentraler Bedeutung ist.
Der Band 18 der Freiburger Schriften zur Hydrologie hatte im Wesentlichen
die Methodik zur Bewertung von Stoffhaushalt und Wasserqualität
sowie die Ergebnisse der Anwendung des Bewertungsverfahrens in verschiedenen
Testeinzugsgebieten zum Inhalt. Dieser als Band FSH 21 nun ebenfalls in
dieser Reihe vorliegende Abschlussbericht beinhaltet die aktualisierte
Methodik aller drei Bewertungsteile (insbesondere auch des Bewertungsteils
Abflussdynamik) sowie die im Rahmen des weiterführenden Projekts
erzielten Ergebnisse.
[ english summary ]
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