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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 ]