Dipl.–Ing. Susanne Schweigert Entwicklung von Feuchtgebietsmodulen für das Wasserbewirtschaftungsmodell WBalMo Elbe Dipl.–Ing. Susanne Schweigert Gliederung Einleitung Problemstellung Basis: WBalMo Spreewald I Vorgehensweise Anpassung WBalMo Spreewald I an die Mesoskale Anwendung des mesoskaligen Modellkonzepts auf Feuchtgebiete des Elbe-Tieflandes Stand und Ausblick 1.2: Komplexes FG-Modell aus der ersten Phase von GLOWA 1, auf dem alle weiteren Arbeiten basieren ZWEI bedeutende Komplexe 2. Mesoskale = Elbeeinzugsgebietsmaßstab 3. Module sind WBalMo Modelle der FG, die gekoppelt oder eigenständig lauffähig sind; später Erläuterung am Beispiel des Feuchtgebiets Schraden –Pulsnitz

 bedeutende Wassernutzer im EZG  Integration in WBalMo Elbe! Problemstellung Feuchtgebiete im Elbe-Tiefland... spielen wegen ihres hohen Flächenanteils von rd. 20 % eine große Rolle Quelle: MMK; BÜK 1000 spielen wegen ihres hohen Flächenanteils von rd. 20 % eine große Rolle haben häufig v.a. im Sommer einen hohen Zusatzwasserbedarf sind abhängig von Zuflüssen aus dem EZG sowie von Wasserbewirtschaftung innerhalb Gw-nahe Sande und Moorstandorte, keine Auen Projektaufgabe rot: Integration von wasserwirtschaftlich gesteuerten Feuchtgebieten > 1000ha  bedeutende Wassernutzer im EZG  Integration in WBalMo Elbe!

Basis: WBalMo Spreewald I = Wasserbewirtschaftungsmodell WBalMo® (WASY) + Wasserbilanzmodell für Niedermoorflächen WABI (ZALF) A) Aufbau WBalMo Spreewald I Bedeutendste 135 Fließgewässer mit Steuerungsregeln für Fließgewässer-Verzweigungen Dargebotsbereitstellung: Niederschlag, Zuflüsse (Monatswerte, stochastisch generiert, n Realisierungen) Niedermoorfläche eingeteilt in 197 Staubereiche  lagegerechte Wassernutzer in WBalMo WBalMo Grundgerüst, statistische Auswertungen möglich

Basis: WBalMo Spreewald I B) Wasserbilanzberechnung mit WABI je Staubereich Modellannahmen: stationärer Zustand (Monatsschritt) Horizontaler Grundwasserstand je Staubereich Verdunstung = f(Grundwasserflurabstand, Landnutzung, Böden) Parameterdateien: monatliche Stauziele, Landnutzung, Böden, Höhenverteilung, Speicherkennlinien Ergebnisse je Staubereich und Monat: Wasserbedarf/ -überschuss Zu-/ Abfluss Aktueller Grundwasserstand Staubereiche kleinste in Grundwasserstand regulierbare Einheit; über Grabenwasserstände reguliert Ergebnisse stehen für die Retentionsberechnungen im anderen TP zur Verfügung

Vorgehensweise 35 Feuchtgebietsmodule in WBalMo Elbe Detailliert- heit Skala 35 Feuchtgebietsmodule in WBalMo Elbe Reduktion Datenbasis Reduktion Modellstruktur WBalMo Spreewald II Varianten D10_ln7_bd4, D10_ln4_bd3, D25_ln4_bd2, ... Sensitivitätsanalysen Konzeptübertragung/ Neuaufbau WBalMo Spreewald I Reduktionen, weil Übergang in Mesoskale, Elbeeinzugsgebietsmaßstab, viele FG, für allg. nutzbare Daten, Rechenzeitverringerung Zwischenschritt: Varianten der schrittweisen Reduktion der Datenbasis, Modellstruktur noch komplex Ziel/Interesse: Bilanzgrößen für Gesamtgebiet sollen vergleichbar sein

Anpassung WBalMo Spreewald I an die Mesoskale  Reduktion Datenbasis Landnutzungsklassen Bodenartenhauptgruppen DGM Beispielstaubereich Reduktion: Flächenanteile und Auswirkungen auf Verdunstung, Speicherung DGM TK10/Laser GRSP; durch DGM 25 ersetzt Abbildung entspricht mit DGM 25 Variante Maximale Reduktion Datenbasis, Vergleich später in Ergebnis-Auswertung

Anpassung WBalMo Spreewald I an die Mesoskale  Reduktion Modellstruktur (1) Fließgewässer Staubereiche zu Teilgebieten Reduktion Modellstruktur: weniger Nutzer, weniger Fließgewässer Zusammenfassung SB zu TG entsprechend Fließgewässeranbindung Modellannahme 1 horizontaler Grundwasserstand je Nutzer = neu Teilgebiet, neue kleinste in ihrem Grundwasserstand regulierbare Einheit wie werden GWF abgebildet?

Anpassung WBalMo Spreewald I an die Mesoskale  Reduktion Modellstruktur (2) TG1 TG2 GOKmod GWF GWTG1 GWTG2 dW1,1 dW1,2 dW2,1 dW2,2 (2) GWSB1,1 GWSB1,2 GWSB1,3 GWSB2,1 GWSB2,2 GWSB2,3 GOK GWF dW1,1 dW2,1 dW2,2 dW2,0 dW1,2 (1) GWF GWF GWTG1 GWTG2 Modifizierte Geländeoberfläche zur Berechnung der Parameterdateien für WABI genutzt Schematisierter Profilschnitt durch ein Feuchtgebiet

 Ergebnis der Reduktionen: WBalMo SPW II 197 STBR  49 WABI-Teilgebiete rd. 135 Fließgewässer  rd. 50 Fließgewässer rd. 90 Verteilungen  rd. 40 Verteilungen DGM 10  DGM 25 7 LN-Klassen  4 LN-Klassen 5 Bodenarten-HG  2 Bodenarten-HG Rechenzeit: rd. 16 min.  rd. 4 min.

Mittlerer Jahresgang der Abflussänderung 1995 - 1999  Vergleich der Gebietswasserbilanzen Gemittelte Monatswerte der Abflussänderung für die Testreihe 1995-1999, Minima und Maxima der Monate innerhalb der 5 Jahre; Parameter- bzw. Datenbasisreduktion wirken sich kaum auf die Wasserbilanzgrößen, beispielsweise Abflussänderung, für das Gesamtgebiet aus. War das Ziel Gesamtgebietliche Aussage, nächste Folie innergebietlich Mittlerer Jahresgang der Abflussänderung 1995 - 1999

Variabilitäten der Grundwasserstände 1995 - 1999  Vergleich von „Nutzer“-Grundwasserständen Zeigt Vergleich der Grundwasserstände für Ausschnitt des Gebietes 2 Modellvarianten 21 SB, in 1 TG enthalten; 21 Grundwasserstände je Monat zu 1 monatlich Schritte: 1. Berechnete monatliche GW-Stände der SB sowie des TG für die Jahre 95 bis 99 mit dem MW je SB bzw. TG der Jahre normiert, zur Vergleichbarkeit; das bedeutet die Abweichung zum MW nach unten bzw. oben berechnet 2. Diese Abweichungen ihrer Häufigkeit nach aufgetragen Für WBalMo SPW I und Variante reduz. Nahezu kein Unterschied; Abweichungen einzelner SB können demnach bis zu 0,9 m nach unten und 0,4 m nach oben betragen; SB identifizierbar, für die das gilt; TG zeigt schon diese hohen Abweichungen nicht, Vergleichmäßigung der Schwankungsbreite Variabilitäten der Grundwasserstände 1995 - 1999

 Zwischenfazit Wasserbilanzgrößen für das Gesamtgebiet werden durch WBalMo Spreewald II hin-reichend genau berechnet  Marginale Effekte durch Reduktionen Jedoch: Aussagen zu Detailfragen im Gebiet sind nicht mehr möglich  Vergleichmäßigung der Ergebnisse

Anwendung des mesoskaligen Modellkonzepts auf Feuchtgebiete des Elbe-Tieflandes Feuchtgebiete im Elbe-Tiefland: Vorausgewählte Feuchtgebiete: größer 1000 ha mit Wasserbewirt- schaftung Zweiter großer Komplex des Vortrags:

 vorrangig GIS-Arbeiten, AML-Routinen Anwendung des mesoskaligen Modellkonzepts auf Feuchtgebiete des Elbe-Tieflandes  Arbeitsschritte Vorausgewählte Feuchtgebiete fein ausgrenzen: Niederung Hydrologische Gebietsanalyse Teilgebiete Staubereiche Berechnung der Parameterdateien  vorrangig GIS-Arbeiten, AML-Routinen Hydrologische Gebietsanalyse: Fließrichtungen der Gewässer Hydrotechnische Einrichtungen, Stauanlagen, Schöpfwerke Landnutzung Aktuell praktizierte Wasserbewirtschaftung bei WBV abgefragt Stauzielfestlegung Aufbau der Feuchtgebietsmodule Integration in WBalMo

Vorausgewählte Feuchtgebiete  Datengrundlagen Landnutzung (Biotoptypenkartierung) BÜK 300 Mit feuchtgebietstypischen Böden DGM 25 Klassifizierte Fließgewässer Hydrotechnische Anlagen (WBV, TK25) Vorausgewählte Feuchtgebiete Klassifizierte FGW nach Haupt-FGW, Neben-FGW und einfache Be- und Entwässerungsgräben, Fließrichtungen, Stauanlagen, Schöpfwerke, Dichte der Gräben DGM: wo können oberflächennahe Grundwasserstände auftreten Böden: je dunkler, desto feuchtgebietsspezifischer der Boden Landnutzung: Landwirtschaftliche Flächen und andere Flächen Beispiel: Feuchtgebiet Schraden/ Pulsnitz

 Ausgrenzung Niederung, Teilgebiete, Staubereiche Ergebnis 1: Ausgegrenzte Niederungsfläche Ergebnis 3: Staubereiche + Einzugsgebietsgrenzen  Ergebnis 2: Teilgebiete Methode umgekehrt: erst Teilgebiete um GWF äquivalent der Realität abzubilden, Unterteilung in Staubereiche DGM wird modifiziert Beispiel: Feuchtgebiet Schraden/ Pulsnitz

 Schema des Moduls Qzu, Qab; Schnittstellen zu WBalMo Elbe Beispiel: Feuchtgebiet Schraden/ Pulsnitz

 Stand der Feuchtgebietsmodulentwicklung Stand und Ausblick  Stand der Feuchtgebietsmodulentwicklung

für Ihre Aufmerksamkeit! Vielen Dank für Ihre Aufmerksamkeit! Stand und Ausblick Aufbau aller Feuchtgebietsmodule und deren Integration in WBalMo Elbe (WASY)  bis Ende Februar 2006 Szenarienuntersuchungen zur Analyse der Auswirkungen des globalen Wandels auf Feuchtgebiete Entwicklung von Handlungsstrategien zur Minderung der Konfliktpotenziale im Bereich Nutzung, ökologischer Zustand und Nährstoff-retentionswirkung von Feuchtgebieten Punkt 1: Arbeiten bis Ende März Getestetes WBalMo: Szenarienuntersuchungen, Handlungsstrategien