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Inhaltsverzeichnis

Vorwort 10

Allgemeine Hydrologie1 Geschichte der Hydrologie (Georg Hörmann) 13

1.1 Naturmythologie 13

1.2 Naturphilosophie 13

1.3 Hydrologie im Zeitalter der Naturwissenschaften 14

1.4 Wasserwirtschaft 15

2 Wasser als Stoff (Martin Jekel, Andreas Grohmann) 17

2.1 Molekularer Aufbau 17

2.2 Wasser als polares Molekül - Wasserstoffbrückenbindungen 18

2.3 Physikalische Eigenschaften 21

3 Globaler und regionaler Wasserkreislauf

(Markus Weiler, Konrad Miegel) 29

3.1 Wasservorkommen und Wasserkreislauf der Erde 29

3.2 Strahlung als Hauptantrieb des Wasserkreislaufs 34

3.3 Globale Unterschiede des Wasserhaushalts 38

4 Niederschlag (Uwe Haberlandt) 47

4.1 Bildung und Charakterisierung des Niederschlags 47

4.2 Niederschlagsmessung 53

4.3 Gebietsniederschlag 58

4.4 Bemessungsniederschlag 62

4.5 Schneeniederschlag 65

5 Bodenwasserhaushalt (Gerd Wessolek) 69

5.1 Hydraulische Bodeneigenschaften und Kennwerte 69

5.2 Potenzialkonzept, Wasserspannung und Wassergehaltsmessungen 78

5.3 Wasserbewegung im Boden 84

5.4 Infiltration 87

6 Grundwasser (Martin Reiss, Stefan Harnischmacher) 91

6.1 Grundwasser im hydrologischen System 91

6.2 Messung und Kennzeichnung 96

6.3 Grundwasserdynamik 98

6.4 Grundwassernutzung 103

7 Verdunstung (Konrad Miegel) 109

7.1 Die Verdunstung als physikalischer Prozess 109

7.2 Die Verdunstung als hydrologischer Prozess 111

7.3 Experimentell gestützte Erfassung der Verdunstung 116

7.4 Berechnungsverfahren der Verdunstung 121

8 Abfluss im Gewässersystem (Markus Casper, Helge Bormann) 127

8.1 Der Abflussprozess 127

8.2 Messmethoden 134

8.3 Statistische Auswertungen und Berechnungsverfahren 139

9 Abflussbildung in der Landschaft (Axel Bronstert) 143

9.1 Einführung 143

9.2 Abflussbildung als Teil des Wasserkreislaufs 145

9.3 Oberirdische Abflussprozesse 147

9.4 Unterirdische Abflussprozesse 154

9.5 Abflussbildung infolge von Schnee- und Eisschmelze 160

9.6 Abfluss von Siedlungsflächen 163

10 Seen (Brigitte Nixdorf, Björn Grüneberg) 167

10.1 Natürliche Seen 167

10.2 Anthropogene Seen 174

10.3 Limnologische Probenahme- und Messmethoden 176

Spezielle Bereiche der Hydrologie

11 Einfluss von Landnutzung und Landbedeckung auf den Wasserkreislauf (Markus Weiler) 179

11.1 Einführung 179

11.2 Forst 181

11.3 Landwirtschaft 185

11.4 Stadthydrologie 186

12 Einfluss des Klimas und des Klimawandels auf den Wasserkreislauf

(Helge Bormann, Markus Casper) 191

12.1 Einführung 191

12.2 Quantifizierung der Wirkung des Klimas auf den Wasserkreislauf 194

12.3 Hydrologische Signale des Klimawandels 198

12.4 Berechnung des Einflusses des Klimas auf den Wasserkreislauf 199

13 Ökohydrologie (Nicola Fohrer) 203

13.1 Einführung 203

13.2 Ökohydrologie der Landoberfläche: Die Interaktion zwischen Pflanze, Boden und Atmosphäre 204

13.3 Einzugsgebietsökohydrologie: Flüsse und ihre dynamischen Auensysteme 205

13.4 Ökohydrologie von Seen, Ästuarien und Küstenzonen 207

14 Hydrologische Extreme (Andreas Schumann, Lucas Menzel) 211

14.1 Hochwasser (Andreas Schumann) 212

14.2 Merkmale eines Hochwasserereignisses (Andreas Schumann) 217

14.3 Niedrigwasser (Lucas Menzel) 222

14.4 Dürren (Lucas Menzel) 223

Hydrologische Verfahren und Methoden

15 Hydrologische Modelle (Georg Hörmann) 231

15.1 Komponenten und Eingangsdaten von hydrologischen Modellen 231

15.2 Modelltypen 232

15.3 Workflow der Modellierung 234

15.4 Überprüfung der Modellgüte 235

15.5 Probleme und Fehlerquellen bei der Modellierung 236

15.6 Beispiele für hydrologische Modelle 237

16 Tracer in der Hydrologie (Jens Lange) 239

16.1 Künstliche Tracer 239

16.2 Natürliche Tracer 241

16.3 Tracer für hydrologische Systeme 243

17 Fernerkundung in der Hydrologie (Natascha Oppelt) 251

17.1 Was ist Fernerkundung? 251

17.2 Der Eins

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Angewandte Grundwasserchemie, Hydrogeologie und hydrogeochemische Modellierung
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Neben den Anwendungen der Grundlagen der anorganischen Wasserchemie wird in dem Band erstmalig zusammenhängend die organische Wasserchemie von Grundwasserbelastungsstoffen behandelt. Darüber hinaus enthält er eine Einführung in die hydrochemische Modellierung und auch die chemischen Aspekte der Wasseraufbereitung werden dargestellt. Viele Beispiele aus der Praxis, Abbildungen und Schemazeichnungen machen die Grundwasserchemie nachvollziehbar und transparent. Mit zahlreichen Übungsaufgaben und dazugehörigen Lösungen. Im Teil I des Buches werden Grundlagen zu den Themen Grundwasserchemie (u. a. Wasserinhaltsstoffe, anorganische und organische Hydrochemie) und hydrogeochemische Modellierung behandelt, zwei Themen, die in anderen Lehrbüchern zur Hydrogeologie nur kurz oder überhaupt nicht angesprochen werden. Im Teil II werden eine Reihe von interessanten Beispielen aus Gebieten mit unterschiedlichen hydrogeologischen Verhältnissen und Grundwasserproblemen dargestellt (z. B. Auswirkungen des Braunkohlebergbaues auf das Grundwasser, Wassergewinnung durch Uferfiltration und Grundwasseranreicherung, Versauerungsprobleme, Probleme in Zusammenhang mit Düngung in der Landwirtschaft, Hydrogeologie in einem Karstgebiet). Alle Beispiele liegen zwar in Deutschland, sind aber auch für Gebiete mit ähnlichen hydrogeologischen Verhältnissen außerhalb Deutschlands von großem Interesse. Der Text ist klar und leicht verständlich geschrieben und wird durch zahlreiche Fotos, Grafiken und Tabellen sinnvoll ergänzt. Wasser als Rohstoff (Trink- und Brauchwasser) wird in unserer Gesellschaft zunehmend wichtiger, wobei in vielen Gebieten das Grundwasser die wichtigste Ressource für Trink- und Brauchwasser darstellt. Dabei treten zunehmend Probleme auf, einerseits bedingt durch den Klimawandel und die damit einhergehenden Veränderungen im Wasserkreislauf, andererseits bedingt durch die anthropogenen Belastungen und Verunreinigungen des Grundwassers.

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Die Bedeutung des Nils und seiner technischen Umgestaltung in einen Bewässerungskanal wird für die Entstehung eines modernen Staates Ägypten bis heute unterschätzt. Das Streben nach Kontrolle über die Ressource Wasser machte Ägypter und Briten zu Rivalen um die Zukunft des Landes. Die Geschichte Ägyptens im 20. Jahrhundert und seine koloniale Befreiung werden meist als Kampf politischer und sozialer Kräfte erzählt. Dem Nil und seiner wasserbaulichen Nutzung - dem Bau von Bewässerungsanlagen und Staudämmen in dem Wüstenstaat - wird aus historischer Perspektive hierbei kaum Beachtung geschenkt. Der Band schließt diese Lücke. Er erzählt wie Wasserbauingenieure einen "neuen" Nil konstruierten, um Ägypten zu einem fortschrittlichen Staat zu machen. Das Ziel, einen modernen Wasserbau-Staat ohne Ressourcenknappheit zu errichten, machte Ägypter und die Kolonialmacht Großbritannien zu Rivalen in ihren Plänen für die Zukunft Ägyptens. Der Nil wurde zur Arena dieser Auseinandersetzung mit Folgen bis in die Gegenwart.

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Carsten Leven, Thomas Ptak, Anneli Guthke, Uwe Hekel, Gernot Karch, Ulf Mohrlok, Peter Halla, Hans-Peter Koschitzky
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Die hydraulische Charakterisierung von Grundwasserleitern ist eine der wichtigsten Untersuchungsschritte bei der Bearbeitung verschiedener umwelt- und ingenieurgeologischer Fragestellungen. Hierfür stehen eine Vielzahl an hydraulischen Feldmethoden zur Verfügung, deren Wahl sich maßgeblich nach den Anforderungen der Fragestellung richtet. In der Praxis sind zwar zahlreiche hydraulische Untersuchungsmethoden etabliert, in den letzten Jahren ergaben sich jedoch apparative Weiterentwicklungen und neue Ansätze für ihre Durchführung und Auswertung, die häufig zu einem erfolgversprechenden Einsatz sowie zu zusätzlichen und verbesserten Erkenntnissen führen können. Dennoch finden einige Methoden bislang nur wenig Beachtung in der hydrogeologischen Praxis, da teilweise Unsicherheiten bezüglich ihrer Anwendbarkeit für die Beantwortung spezifischer umweltgeologischer Fragestellungen bestehen. Der Arbeitskreis Innovative Erkundungs-, Sanierungs- und Überwachungsmethoden im altlastenforum Baden-Württemberg hat sich dem Thema "Hydraulische Charakterisierung von Grundwasserleitern" angenommen und einen Statusbericht erarbeitet, in dem moderne Methoden und Anwendungen systematisch dargestellt und ihre Zweckmäßigkeit für Fragestellungen aus verschiedenen Anwendungsbereichen aufgezeigt werden. Er richtet sich insbesondere an Praktiker aus Gutachter- und Ingenieurbüros, an Standortverantwortliche sowie an Behördenvertreter aus dem Umweltbereich. Der Bericht soll einen Beitrag leisten, das Wissen über diese Methoden in der Praxis zu verbreiten und deren Einsatzhäufigkeit in der Zukunft zu erhöhen. Aufbauend auf Begriffsbestimmungen und Grundsätzen von hydraulischen Untersuchungsmethoden werden ausgewählte moderne und besonders innovative Methoden dargestellt und ihre Anwendungsmöglichkeiten und ihr Entwicklungsstand aufgezeigt. Hochauflösende hydraulische Verfahren stehen im Vordergrund. Eine tabellarische Übersicht der Untersuchungsmethoden mit grundlegenden Anwendungsaspekten ermöglicht eine schnelle Auswahl geeigneter Methoden.

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Das Taschenbuch der Wasserwirtschaft - das Kompendium des gesamten Grundlagenwissens der Wasserwirtschaft - ist seit 1958 in jetzt neun Auflagen erschienen. Um auch bei Berücksichtigung zahlreicher neuer Erkenntnisse und Entwicklungen den Umfang des Werkes im Rahmen zu halten, sind alle Kapitel gänzlich neu gefasst und gestrafft worden. So ergab sich eine konzentrierte Darstellung aller Fachgebiete der Wasserwirtschaft und des Wasserbaus. Acht Kapitel sind den wasserwirtschaftlichen und wasserbaulichen Grundlagen gewidmet: Physik und Chemie des Wassers; Wasserhaushalt, Gewässer, Hydrometrie; Gewässerökologie; Hydraulik; Boden; Grundwasser; Ingenieurhydrologie; Wasserrecht und Abfallrecht. Sieben weitere Kapitel betreffen die wasserbaulichen Maßnahmen: Gewässerregelung; Be- und Entwässerung; Stau- und Wasserkraftanlagen; Küsteningenieurwesen; Binnenverkehrswasserbau; Wasserversorgung; Abwassertechnik. Schließlich befassen sich vier Kapitel mit den Themen Abfalltechnik; Altlasten; Umgang mit wassergefährdenden Stoffen; wasserwirtschaftlichen Planungen.

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Weitere Maßnahmen gegen Nitrate, Hochwasservorsorge mit Klimawandelanpassung koordinieren. Bericht der EU-Kommission zur Umsetzung von WRRL und HRMRL
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Ertl, Gabriele; Herrmann, Frank; Schlinsog, Tobias; Elbracht, Jörg
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Assmann, Andre
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Johann, Georg
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