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Entwicklung eines räumlich verteilten, konzeptionellen Niederschlag-Abfluss-Modells für den Einsatz in Schnee-dominierten datenarmen Gebieten

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[Quelle: http://d-nb.info]

In vielen ariden Nachbarregionen kontinentaler Hochgebirge ist Wasser aus der Schnee- und Gletscherschmelze die hauptsächliche wasserwirtschaftliche Ressource. Zur Modellierung des Schneeschmelz-Abfluss-Prozesses werden Niederschlagabflussmodelle eingesetzt, die spezielle Module für die Abbildung der Schnee- und Gletscherschmelze haben. Die Bestimmung der räumlichen Verteilung der benötigten meteorologischen Eingangsgrößen ist bisher jedoch aufgrund der hohen morphologischen Variabilität und der i. d. R. geringen Messnetzdichte in den meisten Hochgebirgsregionen sehr schwierig und mit großen Unsicherheiten behaftet. Die Arbeit hatte zum Ziel, den Einsatz der heute verfügbaren globalen Fernerkundungs- und Reanalysedaten als meteorologische Eingangsgrößen zur Modellierung des Niederschlagabflussprozesses zu untersuchen. Zur Modellierung des Schneeschmelz-Abfluss-Prozesses wurde das weltweit für den Einsatz in von Schnee dominierten Gebieten etablierte "Snowmelt Runoff Model" (SRM) von Martinec (1975) zu einem räumlich verteilten, konzeptionellen Niederschlagabflussmodell (rSRM) weiterentwickelt. Die drei wesentlichen Eingangsgrößen des Modells sind die Lufttemperatur, die Ausdehnung der Schneedecke und der Niederschlag. Es konnte gezeigt werden, dass die verfügbaren globalen Fernerkundungs- und Reanalysedaten als Eingangsgrößen zur Modellierung des Niederschlag-Abfluss-Prozesses für von Schnee dominierten Einzugsgebieten hervorragend geeignet sind. Wesentlich ist dabei eine räumlich und zeitlich vollständige Rekonstruktion der infolge Wolkenbedeckung häufig unvollständigen Fernerkundungsdaten für die Temperatur und den Schneebedeckungsgrad. Die entwickelten Rekonstruktionsverfahren liefern räumlich hoch aufgelöste, tägliche Datensätze, welche zur genaueren Abbildung des Schneeschmelzprozesses innerhalb von rSRM entscheidend beitragen.

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Bücher, Broschüren

Herausforderung Regenwasser
GWF-Praxiswissen, Band GWF Edition
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Die Schäden durch Starkregen in Deutschland haben sich 2016 gegenüber dem Vorjahr verzehnfacht. Der Umgang mit Regenwasser wird mehr und mehr zur Herausforderung für Kommunen und Architekten, Städteplaner und Wasserbauer, für die Siedlungswasserwirtschaft und Infrastrukturplanung. Der Praxiswissenband "Herausforderung Regenwasser" behandelt Fragen des Risikomanagements und der kommunalen Haftung, untersucht Modelle der Überflutungsvorsorge in Zeiten des Klimawandels und betrachtet die Leistungsfähigkeit verschiedener aktueller Systeme zur Ableitung und Nutzung von Regenwasser. Neue Wege der Retention werden vorgestellt und bewährte, langjährig betriebene dezentrale Versickerungsanlagen auf den Prüfstand gestellt. Auch die Schadstoffbelastung, vor allem von Verkehrsflächenabflüssen, steht im Fokus. "Herausforderung Regenwasser" gibt einen aktuellen Überblick über erprobte und innovative Antworten auf eine wachsende Naturgefahr, die uns auch in Zukunft beschäftigen wird.

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DWA-Themen T2/2017, März 2017. Niederschlagserfassung durch Radar und Anwendung in der Wasserwirtschaft
DWA-Themen, Band T2/2017
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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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Tobias Schmitt
Dürre als gesellschaftliches Naturverhältnis
Erdkundliches Wissen, Schriftenreihe für Forschung und Praxis, Band 162
Die politische Ökologie des Wassers im Nordosten Brasiliens. Dissertationsschrift
2017, 437 S., m. 46 Abb., 12 Tab. 240 mm, Softcover
Franz Steiner Verlag

 

 

Dürren gelten oftmals als Ursache für Hungerkatastrophen und Armut - die humanitäre Katastrophe wird als Ergebnis der Naturkatastrophe verstanden. Gesellschaftliche Ursachen treten so in den Hintergrund oder werden gar nicht erst benannt. Eine Dürre als gesellschaftliches Naturverhältnis zu begreifen und damit die Prozesse der sozialen Herstellung der Dürre in den Blick zu nehmen, erscheint hingegen gewagt, wenn nicht gar zynisch. Tobias Schmitt verfolgt in der Studie dennoch genau diesen Ansatz. Er betrachtet die Dürreverhältnisse im Nordosten Brasiliens als historisches und gesellschaftliches Produkt von Diskursen, Institutionalisierungen, Eigentums- und Produktionsverhältnissen und zeigt die Praktiken ihrer (Re-)Produktion auf. Eine zentrale Rolle spielen hierbei die postkolonialen Machtverhältnisse: Sie prägen die gesellschaftlichen Naturverhältnisse, etwa die Verteilung von Wasser mittels Stauseen und Kanälen oder die Regelung des Zugangs zu Wasser in Gesetzen und Partizipationsprozessen. In diesem Zusammenhang nimmt Schmitt aber auch die Widerstandspraktiken gegen die hegemoniale Naturaneignung und ihre Durchsetzungspotenziale in den Blick.

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Heinz Brendelberger, Peter Martin, Matthias Brunke, Hans J. Hahn
Grundwassergeprägte Lebensräume
Limnologie Aktuell, Band 14
Eine Übersicht über Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial und weitere grundwassergeprägte Habitate
2015, XI, 266 S., 55 Abb., 12 Tabellen. 240 mm, Softcover
Schweizerbart'sche Verlagsbuchhandlung

 

 

Die Autoren stellen die wichtigsten grundwassergeprägten Lebensräume umfassend vor und grenzen diese voneinander ab. Grundwasser spielt eine zentrale Rolle im Landschaftswasserhaushalt, weil es verschiedene Gewässer einer Region miteinander verbindet. Grundwasser ist deshalb das größte zusammenhängende Ökosystem der Erde. Seine Schnittstellen zu oberirdischen Lebensräumen zeichnen sich durch intensive biologische Aktivität und biogeochemische Umsetzungen sowie durch großen Artenreichtum aus. Solche Zentren der Biodiversität, z. B. das oberflächennahe Grundwasser, Quellen, das hyporheische Interstitial oder Flussauen, sind typische Übergangslebensräume (Ökotone). Die Spezialisten dieser Lebensräume unterscheiden sich in ihrer Morphologie, Biologie und Ökologie oft deutlich von denen anderer Süßwasser-Lebensräume. Die grundwassergeprägten Habitate erfüllen zudem zahlreiche wichtige Ökosystemdienstleistungen (u. a. als Trinkwasser, Retentionsraum für Hochwasser, CO2-Speicher), die jedoch gleichzeitig durch verschiedene Gefährdungen (Überdüngung, Eintrag von Schadstoffen, Entwässerung, globale Erwärmung) bedroht sind. Mögliche und reale Gefährdungen des Grundwassers werden ausführlich behandelt, die bestehenden gesetzlichen Bestimmungen zu deren Schutz werden kompakt zusammengefasst und erläutert.

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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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Forschungsberichte

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Hochwasser-Kolloquium vom 24.Okt.1991 in Bad Liebenzell. 3.Bericht zum Hochwasser
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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Fridtjof Bauer
Die unterirdischen Abflußverhältnisse im Dachsteingebiet und ihre Bedeutung für den Karst-Wasserschutz
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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Wolfgang Hartl
Pestizidrückstände in Boden- und Grundwasserproben des Bezirkes Gänserndorf
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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Johannes Grath, Martin Tschulik
Grundwasseruntersuchungen im Bereich der Katastralgemeinde Nonndorf
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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Schmidt, Matthias
Wasserkrise am Urmiasee im Iran. Eine Umwelt- und Sozialkatastrophe des Anthropozäns
Geographische Rundschau, 2018

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Beiersdorf, Holger
Urbane Sturzfluten - Grundlagen
Neue Landschaft, 2018

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Döll, Petra; Herbert, Claudia
Wasserressourcen und Wasserknappheit: Visualisierung mit anamorphen Weltkarten
Geographische Rundschau, 2018

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König, Klaus W.
Retentionsleistung der Regenspeicher anerkannt. Niederschlagsableitung - Haben Regenspeicher einen Abflussbeiwert?
Bauen plus, 2018

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Kaiser, Mathias
Klimawandel, Überflutungsschutz und Digitalisierung. Neue Herausforderungen und Aufgabenfelder für den Landschaftsbau
Neue Landschaft, 2018

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Auswahlbibliografie
Werner Sobek

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