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Development of an integrated methodology to estimate groundwater vulnerability to pollution in karst areas

  Link zum kostenlosen Volltext   

[Quelle: https://d-nb.info]

Grundwasser ist eine sehr wichtige Ressource, da die unterirdisch gespeicherten Wasservolumina viel größer sind als diejenigen an der Oberfläche, wie Flüsse und Seen. Aquifere liefern einen hohen Prozentsatz an Frischwasser für den menschlichen Verzehr und für wirtschaftliche Aktivitäten wie Industrie, Landwirtschaft und Viehzucht. Unter ihnen werden Karstgrundwasserleiter aufgrund ihrer besonderen hydrologischen Eigenschaften und ihres Verhaltens hervorgehoben. Im Karst erfolgt die Infiltration im Vergleich zu nicht konsolidierten Grundwasserleitern durch hochpermeable Merkmale wie Dolinen, Karren, Epikarst und Schlucklöcher schneller, sodass Niederschlagswasser den Grundwasserleiter schneller wieder aufladen kann. Diese Eigenschaften erhöhen jedoch auch die Anfälligkeit des Grundwasserleiters für Verschmutzungen durch anthropogene Handlungen. Karstsysteme haben von Natur aus eine geringe Fähigkeit, um Schadstoffe abzubauen und daher meistens Probleme im Zusammenhang mit der Wasserqualität anstelle der Wassermenge. Dies ist zu einem großen Problem geworden, da ein hoher Prozentsatz der Weltbevölkerung in Karstgebieten angesiedelt und ausschließlich von Karstgrundwasserleitern abhängig ist, um ihren Bedarf an Wasserversorgung zu decken. Ein gutes Beispiel für diesen Fall ist die Halbinsel Yucatan, die sich über Teile Mexikos, Guatemala und Belize erstreckt. Die Halbinsel ist eine Kalksteinplattform, deren natürliche Eigenschaften die Erzeugung von Oberflächenströmen nicht zulassen. Daher versorgt der Karstgrundwasserleiter auf mexikanischer Seite fast 4,5 Millionen Einwohner mit Wasser, ohne das für wirtschaftliche Aktivitäten verwendete Wasservolumen zu berücksichtigen. Die anthropogenen Einflüsse auf diesen Karstgrundwasserleiter haben Probleme für den menschlichen Wasserverbrauch verursacht, da schwache Umweltvorschriften die Entsorgung von Abwasser ohne angemessene Behandlung ermöglichen. Nur etwa 10% der Bevölkerung haben Zugang zu öffentlichen Abwassersystemen, in denen Abwasser behandelt wird. Die Verwendung von Düngemitteln und Pestiziden ist in landwirtschaftlichen Gebieten nicht geregelt, während die Schweinehaltung zunimmt, wobei die erforderlichen Standards und eine ordnungsgemäße Entsorgung der Schweinegülle nicht eingehalten wird. Ähnliche Situationen gibt es auf der ganzen Welt, weshalb Pläne und Strategien zur Erhaltung der Karstgrundwasserqualität entwickelt werden müssen, um ein Gleichgewicht zwischen Ressourcenschutz und regionaler Entwicklung zu finden. Ein wichtiges Instrument zur Unterstützung von Entscheidungen zum Grundwasserschutz ist das Grundwasservulnerabilitätskonzept. Aufgrund der hydrologischen Unterschiede zwischen Lockergesteins- und Karstgrundwasserleitern machte für das Vulnerabilitätskonzept, das ursprünglich für den Lockergesteinsgrundwasserleiter entwickelt wurde, die Entwicklung spezieller Methoden erforderlich, um die natürlichen Eigenschaften von Karst zu berücksichtigen. Das Ziel der gegenwärtigen Methoden sind theoretische Annäherungen zur Unterscheidung von Gebieten, in denen aufgrund der natürlichen Eigenschaften des Gebiets eine Verschmutzung wahrscheinlicher ist. Diese Methoden haben sich als nützlich erwiesen, um Schutzgebiete zu definieren und Regionen hervorzuheben, um weitere Studien durchzuführen. Die hohe Subjektivität und der Ausschluss anthropogener Einflüsse in der Analyse stellen jedoch einen Nachteil dieser Methoden dar. Um die Vulnerabilität von Karstgrundwasser für aktuelle und zukünftige Szenarien abzuschätzen, ist ein integrierter Ansatz dringend erforderlich. Da sich die meisten Methoden ausschließlich auf die Laufzeit eines theoretischen Schadstoffs von der Oberfläche zum Grundwasser oder zu einer Quelle konzentrieren, ist die Berücksichtigung der Verweilzeit des Schadstoffs im Grundwasserleiter und der Schadstoffkonzentration von größter Bedeutung. Um dies zu integrieren, ist es notwendig, aktuelle Methoden hinsichtlich ihrer Anwendbarkeit und regionalen Kongruenz zu untersuchen und damit Vorteile und wahrscheinliche Fehlklassifizierungen unter ihnen hervorzuheben und Verbesserungen vorzuschlagen. Die Verweilzeit des Schadstoffs im Grundwasserleiter und die Schadstoffkonzentration können anhand der Modellierung geschätzt werden. Dabei werden Bereiche hervorgehoben, in denen die Verschmutzung aufgrund anthropogener Handlungen, wie Abwasserentsorgung und Wassergewinnungsfelder die den Grundwasserfluss beeinflussen, ein Problem darstellen können. Weitere zu berücksichtigende Faktoren sind die Datenverfügbarkeit und der Prozess zur Klassifizierung der Vulnerabilität von Bereichen. Die Bewertung mehrerer Kriterien zur Definition des Grads der Vulnerabilität ist kompliziert, da immer mehrere Faktoren wie Subjektivität, Datenqualität, Umfang und regionale Bedingungen vorliegen. Diese Arbeit stellt die Ergebnisse der Anwendung von acht Karstgrundwasser- Vulnerabilitätsmethoden vor, die für den Karst von Yucatan durchgeführt wurden, sowie die Ergebnisse des Transports gelöster Stoffe. Wichtige Überlegungen werden erläutert, um den Workflow für die Bewertung der Grundwasservulnerabilität zu verbessern. Als Alternative wird die Grundlage für eine neue theoretische integrierte Karst-Aquifer-Vulnerabilitätsmethode (IKAV) vorgeschlagen.

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Bücher, Broschüren

DWA-Themen T1/2021, August 2021. Auswirkungen von landwirtschaftlichen Maßnahmen auf die Beschaffenheit des Sicker- und Grundwassers
DWA-Themen, Band T1/2021
Inhaltsgleich mit DVGW-Information Wasser Nr. 109.
2021, 162 S., 106 Abb., 27 Tab.,

 

 

Der Themenband ergänzt das Merkblatt DWA-M 911 "Möglichkeiten der Effizienzkontrolle von Maßnahmen zur grundwasserschonenden Bodennutzung am Beispiel des Stickstoffs" mit einer bundesweiten Beispielsammlung für den Einsatz von Maßnahmen, Anbauverfahren und Fruchtfolgen zur Reduzierung des Stickstoffaustrags in der Landwirtschaft. Die Beispiele umfassen einerseits betriebliche Maßnahmen und Verfahren zur Steuerung des Stickstoffaustrags. Andererseits werden Maßnahmen und Auswirkungen auf der Ebene von Einzugsgebieten mit einem breiten regionalen Querschnitt vorgestellt und schließlich Landesprogramme zur Nitratminderungsstrategie und Umsetzung der Vorgaben der EG-Wasserrahmenrichtlinie. Zielgruppe: in der Landwirtschaft Tätige und landwirtschaftliche Berater*innen, Verantwortliche für die Steuerung der Nährstoffflüsse in der Umwelt. Der DWA-Themenband wird inhaltsgleich als DVGW-Information Wasser Nr. 109 erscheinen.

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DWA-Themen T2/2017, März 2017. Niederschlagserfassung durch Radar und Anwendung in der Wasserwirtschaft
DWA-Themen, Band T2/2017
2017, 99 S., 64 Abb., 5 Tab.,

 

 

Die Niederschlagsmessung mit Hilfe der Radartechnik hat seit den 90er Jahren stetig zugenommen. Dazu haben nicht nur die technischen Entwicklungen, sondern auch die zunehmenden Anforderungen der Nutzer beigetragen. In zahlreichen Projekten wurden bis heute gute Grundlagen für Vorsorgemaßnahmen und Handlungsoptionen für die Stadt- und Raumplanung, den Bevölkerungsschutz, die Wasserwirtschaft, die Energiewirtschaft und die Landwirtschaft entwickelt, um durch Starkregen besonders gefährdete Gebiete zu identifizieren und Grundlagen für deren Entwicklung bereitzustellen. Das Themenheft stellt den aktuellen Stand der Radarprodukte des Deutschen Wetterdienstes für die Niederschlagserfassung vor und bewertet und erläutert die Möglichkeiten und Grenzen von mit Radar erfassten Niederschlagsinformationen. Abschließend wird eine Übersicht über die Anwendungen der Radarprodukte in der Wasserwirtschaft gegeben.

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DWA-Themen T 2/2013, September 2013. Wechselwirkungen zwischen Grund- und Oberflächenwasser
DWA-Themen, Band T 2/2013
2013, 157 S., zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Die vielfältigen Wechselwirkungen zwischen Grundwasserleitern und Oberflächengewässern prägen entscheidend den Landschaftswasserhaushalt. Der weitaus größte Anteil des Wassers in oberirdischen Gewässern sickert aus den angrenzenden Grundwasserspeichern ein. Bei hohen Wasserständen durch Hochwasser erfolgt umgekehrt eine Rückspeicherung von Oberflächenwasser in die angrenzenden Grundwasserleiter. Es wird über die in den letzten Jahren zahlreich entwickelten und auch angewandten Verfahren und Modelle für die Beschreibung und Quantifizierung der hydrologischen, hydraulischen, geochemischen und biologischen Prozesse zwischen Grund- und Oberflächenwasser berichtet, Fallbeispiele ergänzen die grundsätzlichen Erläuterungen.

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DWA-Themen T 5/2012, Oktober 2012. Grundwasserbiologie - Grundlagen und Anwendungen
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Inhaltsgleich mit DVGW-Information Nr. 75.
2012, 237 S., zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Der DWA-Themenband wurde mit dem Ziel verfasst, den aktuellen Stand des Wissens insbesondere im Hinblick auf die wasserwirtschaftliche Praxis zusammenzufassen. Die einzelnen Kapitel des Bandes sind als eigenständige Einheiten konzipiert und ordnen sich in die thematischen Bereiche (1) Organismengruppen im Grundwasser, (2) Stoffwechselleistungen der Mikroorganismen, (3) Biologische Prozesse im Grundwasser und Anwendungsbeispiele, (4) Probenahme und Untersuchungsmethoden sowie (5) Rechtliche Rahmenbedingungen. Mit praktischen Beispielen werden im Band die biologischen Prozesse im Grundwasser erläutert und Anregungen zur Bearbeitung spezifischer Fragestellungen gegeben. Die Schrift richtet sich sowohl an Entscheidungsträger auf der Ebene der Länder und Kommunen als auch an Ingenieure und Planer sowie Mitarbeiter von Forschungseinrichtungen.

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DWA-Themen T 1/2012, Juli 2012. Schadensanalysen und Projektbewertung im Hochwasserrisikomanagement
DWA-Themen, Band T 1/2012
2012, 140 S., zahlr. Abb. u. Tab.,

 

 

Ein wichtiger Aspekt bei der Planung und Umsetzung wasserwirtschaftlicher Projekte in Deutschland ist die Projektbewertung der geplanten Maßnahmen und ihre Einordnung im Rahmen von Hochwassermanagementplänen. Die DWA hat bereits im Jahr 2008 eine erste Arbeitshilfe zu diesem Themenkomplex als DWA-Themenband "Arbeitshilfe Hochwasserschadensinformationen" herausgegeben. Mit dem nun vorgelegten Band der DWA-Themen wird dieses Gesamtthema der Projektbewertung von Hochwasservorsorgemaßnamen u. a. auf der Grundlage eines Seminars, das im Jahr 2010 ausgerichtet wurde, um den aktuellen Stand der Technik ergänzt und erweitert. Mit praktischen Beispielen werden Anregungen zur Erarbeitung individueller Lösungen für jede einzelne Fragestellung im Rahmen der Projektbewertung vorgestellt. Ziele sind die umfassende Darstellung der heute zur Verfügung stehenden Vorgehensweisen zur Projektbewertung von Hochwasservorsorgemaßnahmen, um qualitativ hochwertige Planungen und Entscheidungsgrundlagen zu entwickeln, sowie deren Einordnung ins Hochwasserrisikomanagement.

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Forschungsberichte

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Hochwasser-Kolloquium vom 24.Okt.1991 in Bad Liebenzell. 3.Bericht zum Hochwasser
Bauforschung, Band T 2487
1992, 70 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Am 24.10.1991 veranstalteten der Wasserwirtschaftsverband Baden-Württemberg e.V. und der Regionalverband Nordschwarzwald in Bad Liebenzell das Kolloquium "Hochwasserbewirtschaftung in der Region Nordschwarzwald am Beispiel von Enz und Nagold". Ziel des Kolloquiums war es, die unterschiedlichen Interessenlagen im Flußgebiet der Nagold zum Hochwasserschutz aufzuzeigen. Zentrale Frage war die Diskussion, ob es realistische Alternativen zu dem Großprojekt eines Hochwasserspeichers gibt. Anlaß hierzu war die Aufarbeitung der Hochwasserereignisse von 1990 durch den Regionalverband Nordschwarzwald. Zur Verbesserungd des Hochwasserschutzes im Nagoldtal standen dabei 3 Vorschläge zur Überprüfung an: 1. Waldachspeicher als Einzelmaßnahme, 2. Flutmuldenkonzept, 3. Lokale Ausbau- und Schutzmaßnahmen. Vom beauftragten Ingenieurbüro Wald und Corbe konnte eindrucksvoll nachgewiesen werden, daß das Prinzip der dezentralen Maßnahmen nach Vorschlag 3 am wirkungsvollsten ist. Auf den Bau eines ökologisch und ökonomisch fraglichgen Wasserrückhaltebeckens an der Waldach kann somit verzichtet werden. (-y-)

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Wolfgang Hartl
Pestizidrückstände in Boden- und Grundwasserproben des Bezirkes Gänserndorf
Bauforschung, Band T 2322
1989, 45 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Das Umweltbundesamt hat in Zusammenarbeit mit Landwirten aus dem Bezirk Gänserndorf, einem der fruchtbarsten und landwirtschaftlich am intensivsten genutzten Gebiet Österreichs, Untersuchungen auf Pestizidrückstände (Pflanzenschutzmittelrückstände) in Boden und Grundwasser durchgeführt. Boden- und Grundwasserproben wurden auf jene Pestizide untersucht, deren Anwendung im Bezirk Gänserndorf allgemein üblich und weit verbreitet ist. Es handelt sich dabei um die Fungizide Bayleton 25 (Triadimefon), Vigil (Diclobutrazol) und Tilt 250 EC (Propiconazol) sowie um die Herbizide 2,4-D, 2,4-DP, MCPA und MCPP. In den Bodenproben wurden relativ hohe Werte mit bis zu 35 ppb Fungizidwirkstoff und bis zu 5 ppb Fungizidwirkstoff bedeutet, daß 15 Wochen nach der Applikation noch max. 80% der bei der Spritzung ausgebrachten Wirkstoffmenge in den obersten 20 cm Boden gefunden wurden. Aus diesen Bodenrückstandswerten konnten jedoch keine unmittelbaren Bodenschädigungen abgeleitet werden. Demgegenüber kam es bei den Herbiziden zu teilweise sehr starken Überschreitungen der EG-Grenzwerte für Trinkwasser. 9 von 11 Grundwasserproben lagen bezüglich der 2,4-D-Rückstände und alle Grundwasserproben bezüglich der 2,4-DP-Rückstände über dem EG-Trinkwassergrenzwert für pestizide Einzelwirkstoffe von 0,1 ppb. Die in der EG erlaubte Gesamtkonzentration für pestizide Wirkstoffe im Trinkwasser (0,5 ppb) wurde in allen Grundwasserproben überschritten. (-y-)

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Fridtjof Bauer
Die unterirdischen Abflußverhältnisse im Dachsteingebiet und ihre Bedeutung für den Karst-Wasserschutz
Bauforschung, Band T 2315
1989, 84 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Der Dachstein ist eines der größten Karstmassive Österreichs. Zahlreiche Gemeinden in den Bundesländern Oberösterreich, Steiermark und Salzburg beziehen ihr Trinkwasser aus den Quellen rings um das Gebirge. Diese Trinkwasservorkommen sollen durch eine Schongebietsverordnung vor Beeinträchtigungen, die sich aus verschiedenen Nutzungen (Gletschergebiet, Skipisten, Schutzhütten, Truppenübungsplatz, Land- und Forstwirtschaft) ergeben können, geschützt werden. Um die Einzugsgebiete der Quellen und das unterirdische Abflußverhalten zu erkunden, wurden von der Abteilung Wasserhaushalt von Karstgebieten in den Jahren 1984-1986 insgesamt 19 Einspeisungen mit Fluoreszentracern durchgeführt und nach dem neuesten Stand der Meßtechnik ausgewertet. Dabei wurden die Ergebnisse der bereits im Zeitraum 1953-1960 durchgeführten pionierhaften Sporentriftversuche überprüft und ergänzt. Dem Vergleich der mit diesen beiden Untersuchungsmethoden erzielten Ergebnisse wird in diesem Bericht besonderes Augenmerk geschenkt. (-z-)

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Johannes Grath, Martin Tschulik
Grundwasseruntersuchungen im Bereich der Katastralgemeinde Nonndorf
Bauforschung, Band T 2317
1989, 64 S.,
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

Aufbauend auf Grundwasseruntersuchungen im Raum des unteren Kamptales wurden seitens des Landes Niederösterreich und des Umweltbundesamtes weitergehende Untersuchungen hinsichtlich der Nitratbelastung des Grundwassers im Gebiet der Kastralgemeinde Nonndorf, Marktgemeinde Gars am Kamp, durchgeführt. Für diese Untersuchungen wurden, zusätzlich zu dem durch die Hausbrunnen gegebenen Meßstellennetz, Grundwassersonden errichtet sowie entsprechende Wasserproben entnommen und analysiert. Die Ergebnisse wurden unter Berücksichtigung vorhandener Kenntnisse über relevante Rahmenbedingungen, wie z.B. der hydrogeologischen Situation und der lokalen landwirtschaftlichen Bewirtschaftungspraxis, ausgewertet und interpretiert. Entsprechend diesen Ergebnissen ist im Gebiet der Katastralgemeinde Nonndorf von einer Überlagerung von Einflüssen aus der Landwirtschaft mit Einflüssen aus unsachgemäßer Abwasserbeseitigung und der Lagerung von Wirtschaftsdünger auszugehen. Die Studie zeigt also, daß im verbauten Bereich durch bauliche Unzulänglichkeiten massive Grundwasserverunreinigungen auftreten können, aufgrund derer eine Versorgung aus Hausbrunnen unmöglich wird. (-z-)

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Manfred Sutterer
Wasserwirtschaftlicher Ressourcenschutz in Regionalplanung und Fachplanung. Referat zur Referendarausbildung im Innenministerium Stuttgart
1985, 20 S., Softcover
Fraunhofer IRB Verlag

 

 

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Zeitschriftenartikel

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Härtel, Christoph
Polare Substanzen in der Ruhr
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2022

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Bettmann, Thomas
Das Juli-Hochwasser 2021 in Rheinland-Pfalz
Wasserwirtschaft, 2022

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Lisa-Rempe, Marie; Stahl-van Rooijen, Natalie; Stoermer, Joachim; Peter, Jonas; Unger, Olga
Hochwasser 2021 in Bayern
Wasserwirtschaft, 2022

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Korrmann, Volker
Wirtschaftlichkeitsaspekte von dezentralem Flutschutz
KW Korrespondenz Wasserwirtschaft, 2022

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Johst, Margret; Demuth, Norbert
Hochwasserfrühwarnung in Rheinland-Pfalz
Wasserwirtschaft, 2022

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Highlights aus dem Programm 2022