Modellieren, Bewerten, Beraten - von der Forschung in die Praxis

Modellierung

Das Management von Einzugsgebieten erfordert eine komplexe und integrierte Betrachtung der sytemaren und raum-zeitlichen Zusammenhänge in Form einer Modellierung. Mit der Entwicklung transdisziplinärer Modellsysteme sollen konkurrierende Ziele und Maßnahmen abgebildet werden, so dass unter der Bedingung wirtschaftlicher und gesellschaftlicher Akzeptanz die wasserwirtschaftlichen, agrarökonomischen und ökologischen Anforderungen implementiert werden können. Neben dem Verständnis der Komplexität einzugsgebietsbezogener Fragestellungen zielen solche Modellansätze auf die Erarbeitung geeigneter und akzeptierter Maßnahmenprogramme ab.

Modellierung mit  STOFFBILANZ

Modellierung STOFFBILANZDas Modell STOFFBILANZ ist ein Verfahren zur flussgebietsspezifischen Ermittlung und Quantifizierung diffuser Stoffausträge aus der Fläche und deren Eintrag in die Gewässer. STOFFBILANZ ist ein für die Mesoskale entwickelter Ansatz und vermittelt zwischen groß- und kleinmaßstäbigen Verfahren.
Mittels wissenschaftlich validierter Methoden entsprechend dem Stand der Forschung kann die Modellierung von Stoffstrombilanzen für unterschiedliche Landschaftszustände vorgenommen und nach verschiedenen Kriterien ausgewertet werden.
+ Analyse der Quellgebiete
+ Analyse der Eintragspfade
+ Risikoanalyse
+ Aggregierung auf unterschiedliche Raumenbenen

Die Bilanzierung / Modellierung mit dem STOFFBILANZ-Modell umfasst sowohl Bodenerosion durch Wasser als auch Sediment-, Stickstoff- und Phosphoreinträge. Die wesentlichen Eintragsquellen und -pfade werden naturraum- und nutzungsspezifisch identifiziert und berechnet. Die Ergebnisse stellen räumlich differenzierte Größenordnungen der Stoffeinträge dar.
Weitere Informationen unter www.viewer.stoffbilanz.de und www.stoffbilanz.de

schema_stoffb2Mit dem Modell- und Datenbanksystem STOFFBILANZ verfügen wir über ein komplexes Werkzeug zur Modellierung der Wasser- und Stoffflüsse in Einzugsgebieten, dass wir fortlaufend weiterentwickeln. Die implementierten Algorithmen ermöglichen das Aufstellen und Berechnen von Bewirtschaftungsszenarien und die Ableitung von Minderungsoptionen für den Stoffeintrag in Grundwasser und Oberflächengewässer. Die GALF bR besitzt die alleinigen Verwertungsrechte an der Software STOFFBILANZ / STOFFBILANZ-Viewer sowie an STOFFBILANZ_BW und STOFFBILANZ_Logar.

Meilensteine

Im Rahmen verschiedener von Bund und Ländern (z.B. Sachsen, Baden-Württemberg, Sachsen-Anhalt, Rheinland-Pfalz, Niedersachsen) geförderter Arbeiten erfolgte die Modellierung von Bodenerosion durch Wasser sowie der Sediment-, Stickstoff- und Phosphoreinträge in Flussgebieten. In diesem Zusammenhang wurde das Modell – und Datenbanksystem STOFFBILANZ aufgebaut und in vielen Gebieten Mitteleuropas und inzwischen auch in Asien und Afrika erfolgreich angewendet, optimiert und weiterentwickelt. Wichtige Meilensteine der Entwicklung sind:

2015: Die softwaretechnische Integration eines Matrizenrechners erlaubt nun die Verarbeitung sehr großer Datenmengen in der Modellierung mit STOFFBILANZ
2013: Bereitstellung des webbasierten Portals STOFFBILANZviewer für das BMBF-geförderte Projekt “SPACES – SGD” (Südafrika)
2012: Technologischer Neuaufbau des webbasierten STOFFBILANZ-Viewers.
2012 Realisierung einer tagesbasierten Auflösung der Modellierung von Wasserflüssen, Bodenerosion, Sedimenteintrag und partikelgebundenem P-Eintrag im Rahmen des BMBF-geförderten Projekts “Entwicklung und Implementierung eines wissenschaftlich fundierten Managementsystems zur Reduktion von diffusen Stoffeinträgen in das Miyun-Trinkwasserreservoir bei Peking“ (FKZ 02WM1049).
2011 Integration von Maßnahmenwirkungspotenzialen zur Minderung von Bodenerosion und Stoffeintrag für Gesamtsachsen m Auftrag des LfULG
2010 Im Forschungsvorhaben „Biomasse“ des LfULG Sachsen wird das Modell eingesetzt, um die Auswirkungen eines zunehmenden Anbaus nachwachsender Rohstoffe auf den Wasserhaushalt bzw. den Gewässerschutz szenariengestützt zu untersuchen.
2009 Die Retention für N erfolgt unter Einbeziehung der N-Aufnahmerate vom Sediment und der Aufenthaltszeit des Wassers (Nutrient Spiralling concept). Die Retention in Stillgewässern/Talsperren wird separat vorgenommen.
2009 Die im Überflutungsbereich von Fließgewässern langfristig zurückgehaltene mittlere jährliche P-Menge (Retention) wird aus der abgelagerten Sedimentmenge und der spezifischen partikulär gebundenen P-Konzentration im Sediment berechnet.
2009 Berücksichtigung von Grundwasserverweilzeiten im Lockergesteinsbereich durch Modellierung der  Abstandsgeschwindigkeiten und Fließwege im oberen Grundwasserleiter über einen Multiple-flow-Ansatz.
2009 Flächendeckender Einsatz und Weiterentwicklung des Modellansatzes STOFFBILANZ_Logar im Oberrheingraben im Rahmen des EU-Vorhabens „LOGAR“ (verantwortlich LUBW Karlsruhe, LTZ Augustenberg, Region Alsace, Agence de l’eau Rhin-Meuse, DIREN Alsace, BRGM).
2008 Freischaltung des  WebGIS basierten  STOFFBILANZ-Viewers.
2008 Abbildung  gelöster N-Frachten unter verbesserter Einbeziehung von Mobilisierung und Immobilisierung.
2007 Initiierung des Forschungsprojektes „Nährstoffatlas Sachsen“  im Auftrag des LfULG.
2007 Entwicklung des für baden-württembergische Verhältnisse modifizierten Modells „STOFFBILANZ_BW“ zur  Modellierung der N-Einträge in die gefährdeten Grundwasserkörper von BW im Rahmen der Umsetzung der EU-Wasserrahmenrichtlinie (WRRL) (in Zusammenarbeit mit LTZ Augustenberg).
2006 Weiterentwicklung des partikelgebundenen Eintragspfades durch Einbeziehung der Anbindung swahrscheinlichkeit erosiver Flächen an das Gewässernetz (DFG-Projekt GR 1432/5).
2006 Modellierung mit STOFFBILANZ Im EU-Projekt „MoNit“ zur Quantifizierung der Nitrateinträge im Gebiet des Oberrheingrabens als Teilmodell in einem genesteten Ansat
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